JPH09153594A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH09153594A
JPH09153594A JP8098341A JP9834196A JPH09153594A JP H09153594 A JPH09153594 A JP H09153594A JP 8098341 A JP8098341 A JP 8098341A JP 9834196 A JP9834196 A JP 9834196A JP H09153594 A JPH09153594 A JP H09153594A
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JP
Japan
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conductive film
film
forming
poly
hole
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JP8098341A
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Japanese (ja)
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Masaki Watanabe
正樹 渡辺
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the manufacture processes of a high resistance loading type static random access memory and stabilize a resistance element. SOLUTION: The manufacture of a semiconductor device is composed of; e) a process of forming a poly Si film 110 on the surface of a first insulating layer 108 to an extent that a through hole 109 is not completely filled, g) a process of forming a double-layer structure second conductive film by forming a metal silicide film 311 composed of WSi, Ti, Co, etc., on the surface of the poly Si film 110, and h) a process of processing the second conductive films 110 and 111 into the prescribed patterns. A process (f) which implants ions of P, As, etc., to the surface of the poly Si film 110 may be preferably added between the process of (e) and the process of (g), and prior to the process of (e), a process of oxidizing the surface of the first conductive film 104 which faces the through hole 109 may be added. A process of annealing the poly Si film 110 with hydrogen may also be added between the process of (e) and the process of (g).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗素子を内蔵
する半導体装置およびその製造方法に関し、特に各セル
回路にトランジスタ4個と高抵抗負荷2個とからなるフ
リップフロップを有するスタティック・ランダム・アク
セス・メモリ(SRAM)等を搭載する半導体装置の構
造およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a built-in high-resistance element and a method of manufacturing the same, and more particularly to a static random-type semiconductor device having a flip-flop composed of four transistors and two high-resistance loads in each cell circuit. The present invention relates to a structure of a semiconductor device having an access memory (SRAM) and the like and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述の高抵抗負荷型4トランジスタのS
RAMメモリセルの回路構成を図4に示す。電源Vccの
線11は、高抵抗負荷12を通ってダイレクトコンタク
ト15に接続される。この構成の特徴は、ドライバトラ
ンジスタ16のゲートとドレインとがダイレクトコンタ
クト15で直接接続されていることである。データは、
ビット線14とワードトランジスタ13とを通して入出
力される。
2. Description of the Related Art The S of the above-mentioned high resistance load type 4 transistor
The circuit configuration of the RAM memory cell is shown in FIG. The line 11 of the power supply Vcc is connected to the direct contact 15 through the high resistance load 12. The feature of this configuration is that the gate and drain of the driver transistor 16 are directly connected by the direct contact 15. Data is,
Input / output is performed through the bit line 14 and the word transistor 13.

【0003】従来の典型的なSRAMの各セルの構造を
図11の断面図により示す。このSRAMの各セルは、
シリコン基板101上に構成され、素子分離用のフィー
ルド酸化膜102と、トランジスタのソース領域、ドレ
イン領域、ゲート電極等からなる第1の導電層104
と、各導電層間を絶縁するシリコン酸化膜108、11
2、リン(P)ガラス113等の絶縁層と、第1の絶縁
層108の上およびその中を貫通して形成されるポリシ
リコン(以下ポリSi)配線の第2の導電層401,4
02と、アルミ配線115に接続されるコンタクト11
4等からなる構造を有する。通常、第2の導電層は、高
抵抗領域402と低抵抗領域401とを有する第2層目
のポリSi配線(以下、2ポリと略称)により形成さ
れ、高抵抗領域402を高抵抗負荷素子、低抵抗領域4
01の一部を電源ラインとして用いられている。
The structure of each cell of a typical conventional SRAM is shown in a sectional view of FIG. Each cell of this SRAM is
A field oxide film 102 for element isolation formed on a silicon substrate 101, and a first conductive layer 104 including a source region, a drain region, a gate electrode of a transistor, etc.
And the silicon oxide films 108 and 11 for insulating between the conductive layers.
2. Insulating layers such as phosphorus (P) glass 113, and second conductive layers 401, 4 of polysilicon (hereinafter referred to as poly Si) wiring formed to penetrate on and through the first insulating layer 108.
02 and the contact 11 connected to the aluminum wiring 115
It has a structure consisting of 4 parts. Usually, the second conductive layer is formed by a second-layer poly-Si wiring (hereinafter, abbreviated as 2 poly) having a high resistance region 402 and a low resistance region 401, and the high resistance region 402 is a high resistance load element. , Low resistance region 4
A part of 01 is used as a power supply line.

【0004】第2の導電層を形成するには、目合せ露光
技術により、低抵抗部分と高抵抗部分とを非自己整合的
に形成して作り分ける方法が最も広く用いられている。
そのためには、ゲート電極と拡散層を直接接触させるた
めのダイレクトコンタクト工程、2ポリとゲート電極の
ポリSiとを接続するポリポリコンタクト工程、2ポリ
加工工程、2ポリ抵抗制御工程の4つの目合せ露光技術
が必要であった。しかし、この方法は、工程数が多く、
2ポリの加工に高度の微細配線形成技術が必要であり、
2ポリの低抵抗部分の抵抗を下げることが難しく、2ポ
リ抵抗が後の化学的気相成長(CVD)法の工程等で変
化してしまう等の問題がある。
The most widely used method for forming the second conductive layer is to form the low resistance portion and the high resistance portion in a non-self-aligned manner by a aligning exposure technique and to form them separately.
For that purpose, four alignments of a direct contact step for directly contacting the gate electrode and the diffusion layer, a poly-poly contact step for connecting the poly and the poly-Si of the gate electrode, a poly processing step, and a poly resistance control step Exposure technology was required. However, this method has many steps,
2 Advanced poly wiring technology is required for processing poly,
There is a problem that it is difficult to reduce the resistance of the low resistance portion of the 2 poly, and the resistance of the 2 poly changes in the subsequent step of the chemical vapor deposition (CVD) method or the like.

【0005】製造工程削減のためにセル回路の構造を図
14の(a)や(b)のようにして、ダイレクトコンタ
クト工程、ポリポリコンタクト工程等を削減する提案が
なされている。また、2ポリの加工精度向上のために
は、ポリSi配線層を増加し、立体的な構造とする方法
もあるが、工程数が大幅に増大する外、表面の段差が増
大して、後のアルミ(Al)配線形成が困難になるとい
う欠点がある。そのために、2ポリ配線形成の前に下地
ゲート段差を化学的機械研磨(CMP)等で平坦化して
加工精度を向上させる方法や、貫通孔内壁に高抵抗ポリ
Si を形成し、メタルコンタクト形成時にAl配線と高
抵抗ポリシリコンとを電気的に接続して、コンタクト部
分で負荷抵抗を形成する方法、コンタクト用貫通孔の底
部にSi酸化膜/Si窒化膜の積層構造を形成して高抵
抗負荷として用いる方法などが開示されている。
In order to reduce the number of manufacturing processes, it has been proposed to reduce the direct contact process, poly-poly contact process, etc. by making the structure of the cell circuit as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b). There is also a method of increasing the poly-Si wiring layer to form a three-dimensional structure in order to improve the processing accuracy of the two-poly structure. However, it is difficult to form the aluminum (Al) wiring. Therefore, before forming the 2 poly wiring, a method of flattening the underlying gate step by chemical mechanical polishing (CMP) or the like to improve the processing accuracy, or forming a high resistance poly Si on the inner wall of the through hole to form a metal contact A method of electrically connecting Al wiring and high-resistance polysilicon to form a load resistance at the contact portion, and forming a laminated structure of Si oxide film / Si nitride film at the bottom of the through-hole for contact to form a high-resistance load And the like are disclosed.

【0006】また、高抵抗負荷の抵抗変化防止対策とし
ては、2ポリ加工後に50オングストローム(以下Åで
表示)程度の熱酸化膜を形成する方法が実用化されてい
る。これは、2ポリCVD酸化膜界面のチャージトラッ
プ低減、Pガラス層からのP拡散に対するバリァ等とし
て使用される。
As a measure for preventing a resistance change of a high resistance load, a method of forming a thermal oxide film of about 50 angstrom (hereinafter referred to as Å) after 2 poly processing has been put into practical use. This is used as a charge trap reduction at the interface of the 2 poly CVD oxide film and as a barrier against P diffusion from the P glass layer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の各方法
は、それぞれ個々の対策としては有効であっても、他の
問題の対策としては無効であるとか、あるいはさらに高
度の技術が要求される等、実用化上問題があった。
However, each of the above-mentioned methods is effective as an individual measure, but is ineffective as a measure for other problems, or requires a higher level technique. Etc., there was a problem in practical use.

【0008】これらの問題を解決するため、貫通孔内部
を高抵抗ポリSiで埋め込んだ構造が特開平1−124
250により開示されている。その製造方法の概要を図
12および図13の(a)〜(g)により示す。
In order to solve these problems, a structure in which the inside of the through hole is filled with high-resistance poly-Si is disclosed in JP-A-1-124.
250. The outline of the manufacturing method is shown in FIGS. 12 and 13 (a) to (g).

【0009】(a)先ず、N型Si基板101上に公知
の方法によりフィールド酸化膜102を7000Å程度
形成して素子分離膜とする。
(A) First, a field oxide film 102 of about 7,000 Å is formed on an N-type Si substrate 101 by a known method to form an element isolation film.

【0010】(b)次に、約300Åのゲート酸化膜1
03を形成した後、4000Å程度のゲートポリSi1
04を成膜し、任意の配線に加工する。
(B) Next, about 300 Å of gate oxide film 1
After forming 03, gate poly Si1 of about 4000 Å
04 is formed into a film and processed into an arbitrary wiring.

【0011】(c)次に、公知の方法によりNチャネル
のみのソース、ドレイン層を形成してトランジスタとす
る。なお、SDアニールの温度は950℃である。この
後、4000Å程度の常圧酸化膜108を形成し、SO
G塗布を行なって平坦化した後、第2層配線とゲート電
極との接続部分の貫通孔109を約1.2μmの開口径
で開口する。
(C) Next, a source / drain layer of only N channel is formed by a known method to form a transistor. The SD annealing temperature is 950 ° C. After this, an atmospheric oxide film 108 of about 4000 Å is formed, and SO
After G coating is applied to planarize the through hole 109, a through hole 109 at a connection portion between the second layer wiring and the gate electrode is opened with an opening diameter of about 1.2 μm.

【0012】(d)次に、減圧CVD法により1.2μ
m程度のポリSi膜110を形成して2ポリとする。
(D) Next, 1.2 μm is formed by the low pressure CVD method.
A poly Si film 110 of about m is formed to be 2 poly.

【0013】(e)次に、このポリSi膜110を全面
エッチバックして、平坦部のポリSiを除去する。この
際、貫通孔109には、高抵抗ポリSi601が上面平
坦のまま埋設されている。
(E) Next, the poly-Si film 110 is entirely etched back to remove the poly-Si in the flat portion. At this time, the high-resistance poly-Si 601 is embedded in the through hole 109 while keeping its upper surface flat.

【0014】(f)次に、2500Å程度のポリSi6
02を形成し、全面にヒ素(As)を80keV、1 e
xp16 atoms/cm2程度注入し、低抵抗化する。
(F) Next, poly-Si6 of about 2500 Å
02 is formed, and arsenic (As) is deposited on the entire surface at 80 keV, 1 e
Implanting about xp16 atoms / cm 2 to reduce the resistance.

【0015】(g)この後、低抵抗配線602をパター
ニングし、Pガラス113、コンタクト114、Al配
線115を形成して完成する。
(G) After that, the low resistance wiring 602 is patterned, and the P glass 113, the contact 114, and the Al wiring 115 are formed and completed.

【0016】この提案は、上述の問題を全て解決可能で
あり、構造が簡単で現在の設備でも容易に製造できる長
所を有するが、貫通孔内部を高抵抗ポリSiで埋め込ん
で高抵抗負荷とする構造は、なお、次のような問題点を
有する。
This proposal has the advantage that it can solve all the problems described above, has a simple structure, and can be easily manufactured with current equipment, but the inside of the through-hole is filled with high-resistance poly-Si to provide a high-resistance load. The structure still has the following problems.

【0017】ポリポリコンタクト内部を全て高抵抗にし
ているため、図14(c)に示したような構造でダイレ
クトコンタクト工程を削減することができない。従来例
で削減できるのは2ポリ抵抗制御のための目合わせ露光
工程のみである。
Since the inside of the poly-poly contact has a high resistance, the direct contact process cannot be reduced in the structure as shown in FIG. 14 (c). In the conventional example, only the aligning and exposing step for controlling the two-poly resistance can be reduced.

【0018】また、貫通孔内に形成した高抵抗ポリSi
の抵抗がポリSiの真性抵抗に大きく左右され、抵抗制
御が難しく、製造ライン間の整合が難しい。
Further, the high resistance poly-Si formed in the through hole
Resistance is greatly influenced by the intrinsic resistance of poly-Si, resistance control is difficult, and matching between manufacturing lines is difficult.

【0019】また、貫通孔径が大きい場合、2ポリは孔
を埋め尽くすように厚く堆積する必要がある。従って、
2ポリ成膜後にエッチバックの工程が必須となり、工程
数の増加を招くと共に、2ポリエッチレートのウエハー
面内依存性が問題となる。
When the diameter of the through hole is large, it is necessary to deposit 2 poly thickly so as to fill the hole. Therefore,
An etch-back process is essential after the two-poly film formation, resulting in an increase in the number of processes and the in-plane dependence of the two-poly etch rate on the wafer.

【0020】本発明の目的は、ダイレクトコンタクト工
程及び2ポリ抵抗制御工程の2回の目合わせ露光工程を
同時に削減可能とするとともに、高抵抗負荷の抵抗制御
を容易にし、かつ、大口径の貫通孔使用時にも安定して
製造できる半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to make it possible to simultaneously reduce the two aligning exposure steps of the direct contact step and the two-poly resistance control step, facilitate resistance control of a high resistance load, and penetrate a large-diameter through hole. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can be stably manufactured even when holes are used and a manufacturing method thereof.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、低抵抗で高融点の金属膜
と、少なくとも第1導電膜に接する部分を含んで形成さ
れる高抵抗のポリSi膜とからなる第2の導電膜を有す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes a metal film having a low resistance and a high melting point and at least a portion which is in contact with the first conductive film. It is characterized by having a second conductive film made of a resistance poly-Si film.

【0022】また、第2導電膜が高抵抗のポリSi 層
と、低抵抗で高融点の金属層との2層構造で、金属層が
ポリSi 層より上層にあってもよい。
The second conductive film may have a two-layer structure of a polySi layer having a high resistance and a metal layer having a low resistance and a high melting point, and the metal layer may be located above the polySi layer.

【0023】または、貫通孔の第2の導電膜の開口径が
第1導電膜の短辺方向の幅より大きく、貫通孔内部の少
なくとも第1導電膜であるゲート電極側壁に低抵抗の第
3の導電膜を含み、その上層に高抵抗のポリSi 膜を有
することを特徴とする。
Alternatively, the opening diameter of the second conductive film of the through hole is larger than the width of the first conductive film in the short side direction, and the third conductive film having a low resistance is provided at least on the side wall of the gate electrode which is the first conductive film inside the through hole. And a high resistance poly-Si film as an upper layer.

【0024】本発明の半導体装置の製造方法は、貫通孔
を含む絶縁層の全表面に貫通孔を埋め尽くさない程度に
ポリSi膜を形成する第1の工程と、ポリSi膜の表面
に低抵抗高融点の金属膜を成膜して第2の導電膜を形成
する第2の工程と、第2の導電膜を所望のパターンに加
工する第3の工程とを有する。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first step of forming the poly-Si film on the entire surface of the insulating layer including the through-holes to the extent that the through-holes are not filled up, and the low step on the surface of the poly-Si film. The method includes a second step of forming a metal film having a high melting point of resistance to form a second conductive film, and a third step of processing the second conductive film into a desired pattern.

【0025】また、ポリSi膜を成膜する第1の工程終
了後、第2の導電膜を形成する第2の工程を実施する前
に、成膜されたポリSi膜の表面に不純物をイオン注入
する工程を含むことが望ましい。
After the completion of the first step of forming the poly-Si film and before the second step of forming the second conductive film, impurities are ion-implanted on the surface of the formed poly-Si film. It is desirable to include the step of injecting.

【0026】また、ポリSi膜を成膜する第1の工程を
実施する前に、さらに、貫通孔に面する第1の導電膜の
表面を酸化する工程を含むことが望ましい。
Further, it is desirable to further include a step of oxidizing the surface of the first conductive film facing the through hole before performing the first step of forming the poly-Si film.

【0027】また、ポリSi膜を成膜する第1の工程終
了後、第2の導電膜を形成する第2の工程を実施する前
に、成膜されたポリSi膜を水素アニールする工程を含
むことが望ましい。
After the completion of the first step of forming the poly-Si film, and before the second step of forming the second conductive film, a step of annealing the formed poly-Si film with hydrogen is performed. It is desirable to include.

【0028】本発明の半導体装置の第2の製造方法は、
第2の導電膜の開口径を第1の導電膜の幅より大きくし
て貫通孔を形成し、低抵抗の導電膜を第1導電膜上のゲ
ート電極側壁に含み、高抵抗のポリSiをゲート電極上
部の貫通孔内部に含む。
A second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
The through hole is formed by making the opening diameter of the second conductive film larger than the width of the first conductive film, and the low resistance conductive film is included in the side wall of the gate electrode on the first conductive film. It is included inside the through hole above the gate electrode.

【0029】また、絶縁層に貫通孔を開口した後、上部
全面に不純物を注入して第1導電膜の貫通孔内部の露出
部上に金属シリサイドを形成したのち、この金属シリサ
イドを低抵抗化し、次に高抵抗負荷となるポリSiを成
長させた上に高融点金属を成膜して第2導電膜を形成し
てもよい。
After the through hole is opened in the insulating layer, impurities are injected into the entire upper surface to form metal silicide on the exposed portion inside the through hole of the first conductive film, and then the resistance of the metal silicide is reduced. Then, the second conductive film may be formed by depositing a refractory metal on the poly-Si which becomes a high resistance load.

【0030】上述のように、第2の導電膜をポリSiと
低抵抗高融点金属の2層構造とすることにより、高抵抗
負荷と電源ラインの抵抗制御が可能となり、貫通孔を含
む絶縁層の全表面に貫通孔を埋め尽くさない程度にポリ
Si膜を形成することにより、従来行なわれていた2ポ
リエッチバックが不要になり、従って、エッチバックに
起因するプロセスのバラツキがなくなる。
As described above, when the second conductive film has a two-layer structure of poly-Si and a low resistance refractory metal, the resistance of the high resistance load and the power supply line can be controlled and the insulating layer including the through hole can be controlled. By forming the poly-Si film to the extent that the through-holes are not filled up on the entire surface of, the 2 poly etch-back which has been conventionally performed is unnecessary, and therefore the process variation due to the etch-back is eliminated.

【0031】また、成膜したポリSi膜の表面に不純物
をイオン注入することにより、高抵抗負荷部分の抵抗値
を自由に制御することが可能になる。
By implanting impurities into the surface of the formed poly-Si film, the resistance value of the high resistance load portion can be freely controlled.

【0032】また、ポリSi膜を成膜する前に、貫通孔
に面する第1の導電膜の表面を酸化することにより、貫
通孔底部の第1導電膜の露出部分が酸化され、高抵抗層
を安定に形成することができる。この高抵抗層は、第1
導電膜上層からのP拡散に対するバリァの役目も果たし
ている。
In addition, by oxidizing the surface of the first conductive film facing the through hole before forming the poly-Si film, the exposed portion of the first conductive film at the bottom of the through hole is oxidized and high resistance is obtained. The layer can be stably formed. This high resistance layer is the first
It also serves as a barrier against P diffusion from the upper layer of the conductive film.

【0033】また、ポリSi膜の成膜終了後、形成され
たポリSi膜を水素アニールすることにより、高抵抗負
荷部分の高抵抗化が可能となる。
After the poly-Si film is formed, the formed poly-Si film is annealed with hydrogen to increase the resistance of the high-resistance load portion.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0035】図1は本発明の半導体装置の第1実施例の
部分構造断面図、図5は図1の半導体装置の表面レイア
ウト、図6は図1の半導体装置の製造方法の1実施例の
製造工程順の部分構造断面図、図7は図6の製造フロー
の説明図である。
FIG. 1 is a partial structural sectional view of a first embodiment of a semiconductor device of the present invention, FIG. 5 is a surface layout of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 6 is a first embodiment of a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. FIG. 7 is a sectional view of the partial structure in the order of manufacturing steps, and FIG. 7 is an explanatory view of the manufacturing flow in FIG.

【0036】図1において、第1実施例の半導体装置
は、N型のシリコン(Si )基板101上に、素子分離
膜102、ゲート酸化膜103、ポリSi 104aと珪
化タングステン(WSi)104bのポリサイドゲート
からなる第1導電膜104、第1の絶縁膜108、第1
の絶縁膜108の貫通孔109を埋めて第1導電膜10
4とポリポリコンタクト109aに達する2ポリ110
と高融点金属111からなる第2の導電膜、第2の絶縁
膜112、Pガラス113、Al 配線115、およびゲ
ート酸化膜103からAl 配線115に達するコンタク
ト114を含む構造を有する。
In FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment has an element isolation film 102, a gate oxide film 103, a poly Si 104a and a tungsten silicide (WSi) 104b poly on an N-type silicon (Si) substrate 101. The first conductive film 104 including the side gate, the first insulating film 108, the first
To fill the through-hole 109 of the insulating film 108 of the first conductive film 10
4 and 2 poly 110 reaching poly poly contact 109a
And a second conductive film made of a refractory metal 111, a second insulating film 112, a P glass 113, an Al wiring 115, and a contact 114 extending from the gate oxide film 103 to the Al wiring 115.

【0037】この第1実施例の半導体装置の製造方法
は、図6ないし図7において、 (a)まず、N型Si 基板101上に素子分離膜102
を下に凸型の形状に4800Å程度形成する。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment is shown in FIGS. 6 to 7. (a) First, the element isolation film 102 is formed on the N-type Si substrate 101.
Is formed downward in a convex shape to about 4800Å.

【0038】(b)次に、VT 電圧コントロールのため
のチャンネル不純物注入後、75Å程度のゲート酸化膜
103を形成し、その後、ゲートと拡散層を直接接合す
るためのダイレクトコンタクト部分106のゲート酸化
膜を除去する。
(B) Next, after implanting a channel impurity for controlling the VT voltage, a gate oxide film 103 of about 75Å is formed, and then the gate oxide of the direct contact portion 106 for directly joining the gate and the diffusion layer is formed. Remove the membrane.

【0039】この工程は、上述の従来例には明示されて
ないが、従来例の場合にも必要な工程で、もしこの工程
を省くと、図14の(a)のようなメタルコンタクトを
使用したダイレクトコンタクト505が必要になり、A
l 配線508のレイアウトに制限が加えられる。実用的
にはアルミ配線の数を増やす必要がある。また、図14
(c)のようなポリポリコンタクトを介したダイレクト
コンタクト形成では、拡散層とゲート電極との間に高抵
抗が形成され、実用的ではない。
Although this step is not clearly shown in the above-mentioned conventional example, it is a step required also in the case of the conventional example. If this step is omitted, a metal contact as shown in FIG. 14A is used. A direct contact 505 is required.
l The layout of the wiring 508 is limited. In practice, it is necessary to increase the number of aluminum wires. FIG.
The direct contact formation via the poly-poly contact as shown in (c) is not practical because a high resistance is formed between the diffusion layer and the gate electrode.

【0040】(c)次に、公知の方法でゲート電極10
4を加工し、トランジスタ領域を形成する。この際、ゲ
ート電極104は、WSi 1500Å/ポリSi 150
0Åの積層構造104a、104bのポリサイドゲー
ト、もしくは、チタン(Ti )またはコバルト(Co )
を使用したサリサイドゲートを使用する。
(C) Next, the gate electrode 10 is formed by a known method.
4 is processed to form a transistor region. At this time, the gate electrode 104 is formed of WSi 1500Å / polySi 150
Polycide gate of 0Å laminated structure 104a, 104b, or titanium (Ti) or cobalt (Co)
Use a salicide gate using.

【0041】(d)次に、比較的低温で形成できる常圧
CVD法により、第1絶縁層の酸化膜108を1000
〜2000 程度成膜する。成長膜厚は、厚くなると接
近したゲート電極間への空洞(ボイド)発生が、また、
薄くなると2ポリ110とゲート電極104との間の層
間容量が、それぞれ無視できなくなる。
(D) Next, the oxide film 108 of the first insulating layer is formed to 1000 by the atmospheric pressure CVD method which can be formed at a relatively low temperature.
About 2000 to form a film. As the grown film thickness increases, cavities (voids) are generated between the gate electrodes close to each other.
When the thickness is reduced, the interlayer capacitance between the 2 poly 110 and the gate electrode 104 cannot be ignored.

【0042】その後、目合せ技術により、2ポリ110
とゲート電極104を接続するポリポリコンタクト10
9a用の貫通孔109を開口する。この場合の開口径
は、0.6〜0.8μm程度に設定する。従来技術では
開口径が小さいほど良かったが、本発明ではむしろ大き
いほど良い。
After that, by the alignment technique, 2 poly 110 is used.
Poly-poly contact 10 for connecting the gate electrode 104 to the gate electrode 104
A through hole 109 for 9a is opened. In this case, the opening diameter is set to about 0.6 to 0.8 μm. In the prior art, the smaller the opening diameter, the better, but in the present invention, the larger the opening diameter, the better.

【0043】以上、(a)〜(d)の工程は、従来技術
とほぼ同様である。
As described above, the steps (a) to (d) are almost the same as those in the prior art.

【0044】(e)次に、CVD法により670℃程度
の温度で1000〜1500Å程度の2ポリ110を成
長させる。この2ポリ110のうち、貫通孔109内部
にある部分は、後に高抵抗負荷として利用される。
(E) Next, 2 poly 110 of about 1000 to 1500 Å is grown at a temperature of about 670 ° C. by the CVD method. A portion of the 2 poly 110 inside the through hole 109 is used later as a high resistance load.

【0045】この工程では、2ポリ膜が薄いため、貫通
孔109の内部が2ポリ110により完全には埋め尽く
されない。2ポリ膜が薄いため、従来行なわれていた2
ポリエッチバックが不要になり、従って、エッチバック
に起因するプロセスのバラツキがなくなり、製造マージ
ンを向上することができる。また、2ポリ下の段差はい
くらあっても構わないので、従来のような2ポリ下の平
坦化処理が全く不要となり、工程削減の効果を生じる。
また、2ポリの材質は、アモルファスSi でも差し支え
ないことはいうまでもない。
In this step, since the 2 poly film is thin, the inside of the through hole 109 is not completely filled with the 2 poly 110. 2 Because the poly film is thin,
The poly etch back is not necessary, so that the process variation due to the etch back is eliminated and the manufacturing margin can be improved. Further, since there may be any number of steps under 2 poly, the conventional flattening process under 2 poly is not necessary at all, resulting in an effect of reducing the number of steps.
Needless to say, the material of 2 poly may be amorphous Si.

【0046】なお、この2ポリ110形成後、従来と同
様に水素アニールして2ポリ110をさらに高抵抗化し
てもよい。
After forming the 2 poly 110, the 2 poly 110 may be further increased in resistance by hydrogen annealing as in the conventional case.

【0047】なお、2ポリを厚くし、貫通孔内部を埋め
尽くしてもかまわない。逆に、セルサイズの関係上貫通
孔径が小さくなると、薄い2ポリを形成するだけで貫通
孔内部が埋め込まれてしまうので、必然的にポリポリコ
ンタクト内部が埋め込まれた構造となってしまう。この
場合の貫通孔の抵抗制御は層間膜薄膜化等の技術により
制御可能である。
The 2 poly may be thickened to fill the inside of the through hole. On the contrary, if the diameter of the through-hole is reduced due to the cell size, the inside of the through-hole is filled only by forming two thin poly, so that the inside of the poly-poly contact is inevitably filled. In this case, the resistance control of the through hole can be controlled by a technique such as thinning the interlayer film.

【0048】(f)次に、全表面に50keV、5 exp
12乃至3 exp13 atoms/cm2程度のリン(P)注
入を行なう。
(F) Next, 50 keV, 5 exp
Phosphorus (P) is implanted at about 12 to 3 exp13 atoms / cm 2 .

【0049】貫通孔内部の抵抗値は、貫通孔中央部分の
抵抗により決まるので、P注入を行なうことにより、ポ
リポリコンタクト抵抗値を自由に制御することが可能に
なる。ポリの真性抵抗を使用したい場合は、このP注入
工程は不要である。メモリトランジスタのVT 電圧を下
げて動作の高速化を図ろうとする場合には、高抵抗負荷
抵抗の抵抗値が必要以上に高いと保持不良を生じるの
で、この抵抗値の制御可能の意味は大きい。
Since the resistance value inside the through hole is determined by the resistance in the central portion of the through hole, it becomes possible to freely control the poly-poly contact resistance value by performing P implantation. If one wants to use the intrinsic resistance of poly, then this P implantation step is unnecessary. When the VT voltage of the memory transistor is lowered to speed up the operation, if the resistance value of the high resistance load resistance is higher than necessary, retention failure will occur, so that the controllability of this resistance value is significant.

【0050】なお、従来技術では、貫通孔内部に2ポリ
を埋め込んでいるので、高抵抗部分のポリSi 膜厚が厚
くなり、従って、イオン注入により抵抗制御を行なう場
合、必要な加速エネルギーが大きくなる。また、抵抗が
不純物プロファイルのピーク部分でなくテール部分で決
まるため、製造のバラツキが大きくなるという問題点が
あった。
In the prior art, since 2 poly is buried inside the through hole, the poly Si film thickness in the high resistance portion becomes thick, and therefore, when the resistance control is performed by ion implantation, the required acceleration energy is large. Become. Further, since the resistance is determined not by the peak portion of the impurity profile but by the tail portion, there is a problem that the manufacturing variation becomes large.

【0051】(g)次に、WSi 等の高融点金属111
を300乃至700Å程度成膜する。この工程は、従来
技術のように不純物のイオン注入によって低抵抗層を形
成するものとは異なるので、上層WSi からの不純物拡
散による抵抗変動が無視できる程度となる。従って、後
の工程の熱履歴に対する製造マージンの向上、および2
ポリ薄膜化の効果がある。さらに、この金属の抵抗は、
ポリSi 抵抗体に比較して低いので、電源ラインの低抵
抗化にも有効である。
(G) Next, refractory metal 111 such as WSi
Is deposited to about 300 to 700 Å. Since this step is different from the conventional method of forming a low resistance layer by ion implantation of impurities, the resistance fluctuation due to the diffusion of impurities from the upper layer WSi is negligible. Therefore, the manufacturing margin is improved with respect to the thermal history of the subsequent process, and
It has the effect of thinning the poly film. Moreover, the resistance of this metal is
Since it is lower than that of the poly-Si resistor, it is also effective for lowering the resistance of the power supply line.

【0052】(h)その後、2ポリ110を任意のパタ
ーンに加工する。この際、図5に示すように、2ポリ2
04のレイアウトは、メタルコンタクト201の周辺の
みを除去すればよいので、微細加工が不要である。すな
わち、配線間のショートの心配がなくなるので、歩留ま
りの向上にも効果がある。
(H) After that, the 2 poly 110 is processed into an arbitrary pattern. At this time, as shown in FIG.
In the layout of 04, since only the periphery of the metal contact 201 needs to be removed, fine processing is unnecessary. That is, there is no fear of short-circuiting between wirings, which is also effective in improving the yield.

【0053】(i)これ以後の工程は、従来技術と大差
はない。すなわち、本実施例も従来と同様に、2ポリ1
10形成後の800℃以上の熱処理には、RTA(Rapi
d Thermal Anneal)法を用いた秒単位の制御が必要であ
る。これは、NチャネルトランジスタのゲートポリSi
内にドープされたP、もしくはAs 原子のポリポリコン
タクト内への拡散を防止するためである。しかし、RT
A法を用いても貫通孔底部のポリSi には若干の不純物
が拡散されて抵抗が下がるので、従来のようなコンタク
ト底部が高抵抗体である構造とは異なる。
(I) The subsequent steps are not so different from the prior art. That is, this embodiment also uses 2 poly 1 as in the conventional case.
RTA (Rapi
It is necessary to control in units of seconds using the d Thermal Anneal method. This is the gate poly Si of the N-channel transistor.
This is to prevent the diffusion of P or As atoms doped therein into the poly-poly contact. But RT
Even if the method A is used, some impurities are diffused into the poly-Si at the bottom of the through hole to lower the resistance, which is different from the conventional structure in which the contact bottom is a high resistance body.

【0054】次に第1実施例の半導体装置の別の製造方
法の例を図8により説明する。
Next, another example of the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0055】この方法は、先ず、第1の実施例の(a)
〜(d)と同様にして貫通孔の開口部まで形成(a)し
た後、これに650〜700℃、2%酸素雰囲気で5分
程度の熱処理を加える工程を挿入し(b)、それ以後第
1の実施例の(e)以下の工程を実施する(c)もので
ある。このようにすると、図8(b)に示すように、貫
通孔底部のゲート電極WSixの露出部分301が酸化さ
れ、高抵抗層を安定に形成することができる。この高抵
抗層301は、第1層ポリSi からのP拡散に対するバ
リァの役目を果たしている。
In this method, first, (a) of the first embodiment is used.
After forming (a) up to the opening of the through hole in the same manner as in (d), a step of applying heat treatment at 650 to 700 ° C. in a 2% oxygen atmosphere for about 5 minutes is inserted (b), and thereafter. The following steps (e) of the first embodiment are carried out (c). By doing so, as shown in FIG. 8B, the exposed portion 301 of the gate electrode WSix at the bottom of the through hole is oxidized, and the high resistance layer can be stably formed. The high resistance layer 301 serves as a barrier against P diffusion from the first layer poly Si.

【0056】以上の説明では、2ポリ110上の高融点
金属111としてWSixを使用したが、Ti またはCo
を使用してもよい。
In the above description, WSix is used as the refractory metal 111 on the 2 poly 110, but Ti or Co is used.
May be used.

【0057】2ポリ110上の全表面に設けられるWS
i 等の低抵抗の配線111により、それ以後の工程でプ
ロセスに起因する2ポリ抵抗の変動が無視できる程度に
減少する。従って、従来一部で必要とされた2ポリ表面
の熱酸化膜等の表面保護膜が不要となる。
2 WS provided on all surfaces on poly 110
Due to the wiring 111 having a low resistance such as i, the fluctuation of the 2-poly resistance due to the process in the subsequent steps is reduced to a negligible level. Therefore, a surface protection film such as a thermal oxide film on the surface of 2 poly, which is conventionally required in part, is unnecessary.

【0058】また、2ポリ抵抗制御のために注入拡散す
る材料は、上述のPの外、As 、Sb 等も有効である。
また、2ポリ成膜後に水素(H2 )アニールを行なうこ
とにより、負荷抵抗をさらに高抵抗化することが可能で
ある。
In addition to the above-mentioned P, As, Sb and the like are also effective as the material for injecting and diffusing for controlling the 2 poly resistance.
Further, it is possible to further increase the load resistance by performing hydrogen (H2) annealing after forming the two poly films.

【0059】なお、上述のように、貫通孔の開口径がサ
ブハーフミクロン以下に小さくなると、2ポリが貫通孔
を埋めてしまう。このとき、2ポリをエッチバックする
ことなくそのまま残し、表面にAs を注入して低抵抗層
を形成してもよい。この場合、2ポリ膜厚が貫通孔径に
対して1/2以上に厚くなるので、接続孔の直上が必ず
しも平坦にはならないが、平坦にする必要はない。
As described above, if the opening diameter of the through hole becomes smaller than the sub-half micron, 2 poly will fill the through hole. At this time, 2 poly may be left as it is without being etched back, and As may be injected into the surface to form a low resistance layer. In this case, since the thickness of the two-poly film becomes thicker than 1/2 of the diameter of the through hole, the area directly above the connection hole is not necessarily flat, but it is not necessary to make it flat.

【0060】また、2ポリ成長途中に酸素を導入して、
2ポリ内に薄い酸素(O2 )リーク層を形成することに
よって、グレインサイズを制御することも可能である。
一般にO2 リーク層を採用する方がポリポリコンタクト
抵抗を高くすることができるので、標準的なSRAMセ
ルを製造する場合には有効な方法である。
Further, by introducing oxygen during the growth of 2 poly,
It is also possible to control the grain size by forming a thin oxygen (O2) leak layer in the poly.
In general, the use of the O2 leak layer can increase the poly-poly contact resistance, and is an effective method for manufacturing a standard SRAM cell.

【0061】次に、本発明の第2の実施例について図2
および図9により説明する。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
And FIG.

【0062】第2実施例の半導体装置は、図2に示すよ
うに、貫通孔内の第1導電層であるポリサイドゲート1
04a,104bの側壁に低抵抗導電膜を有し、第2導
電層の低抵抗の高融点金属膜WSi 111との間に、高
抵抗のポリSi が存在する。この第2実施例の半導体装
置の製造方法は、図9において、 (a)先ず、第1実施例の図6(a)と同様にしてN型
Si 基板101上に素子分離膜102を4800Å程度
形成してVT コントロールのためのチャネル不純物注入
を行った後、75A”程度のゲート酸化膜103を形成
する。
In the semiconductor device of the second embodiment, as shown in FIG. 2, the polycide gate 1 which is the first conductive layer in the through hole is formed.
There is a low-resistance conductive film on the side walls of 04a and 104b, and high-resistance poly-Si exists between the second conductive layer and the low-resistance high-melting-point metal film WSi 111. The semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment is as follows. In FIG. 9, (a) First, in the same manner as in FIG. 6 (a) of the first embodiment, an element isolation film 102 of about 4800Å is formed on an N-type Si substrate 101. After formation and channel impurity implantation for VT control, a gate oxide film 103 of about 75 A ″ is formed.

【0063】第1実施例では、ここでダイレクトコンタ
クト部形成のためのゲート酸化膜の選択エッチング工程
が必要であった。この選択エッチング工程がないと、ア
ルミ配線Al を介して拡散層とゲート電極を接続させね
ばならず、アルミ配線のレイアウトが制限される。すな
わち、3層以上のアルミ配線がない場合は、アルミ配線
を介して接続することが非常に難しくなるが、本実施例
では、このダイレクトコンタクトのための選択エッチン
グ工程が不要になる。
In the first embodiment, the selective etching process of the gate oxide film for forming the direct contact portion is required here. Without this selective etching step, the diffusion layer and the gate electrode would have to be connected via the aluminum wiring Al, limiting the layout of the aluminum wiring. That is, if there is no aluminum wiring of three layers or more, it is very difficult to connect via aluminum wiring, but in the present embodiment, the selective etching step for this direct contact becomes unnecessary.

【0064】(b)次に、ゲート電極104a,104
bを加工してトランジスタ領域を形成する。この際、ゲ
ート電極104a,104bは、珪化タングステン(W
Si):1500Å/ポリSi :1500Åの積層構造
のポリサイドゲート、もしくはチタンTi またはコバル
トCo を使用したサリサイドゲートを使用する。
(B) Next, the gate electrodes 104a and 104
b is processed to form a transistor region. At this time, the gate electrodes 104a and 104b are made of tungsten silicide (W
Si): 1500Å / poly Si: 1500Å laminated polycide gate or salicide gate using titanium Ti or cobalt Co is used.

【0065】(c)次に、比較的低温で形成できる常圧
CVD法により、第1酸化膜108を2000Å程度成
膜してから、目合わせ技術により、2ポリとゲート電極
とを接続するポリポリコンタクト109aを開口する。
この開口径は、ゲート電極より大きくする。一般的に
は、長辺方向を1.0μm程度に設定するのがよい。ま
た、このポリポリコンタクトを開口するとき、ゲート電
極側壁には酸化膜が殆ど残らないようにする。
(C) Next, a first oxide film 108 having a thickness of about 2000 Å is formed by an atmospheric pressure CVD method which can be formed at a relatively low temperature, and then a poly-poly connecting two poly and a gate electrode is connected by an alignment technique. The contact 109a is opened.
This opening diameter is made larger than the gate electrode. Generally, it is preferable to set the long side direction to about 1.0 μm. Further, when the poly-poly contact is opened, almost no oxide film remains on the side wall of the gate electrode.

【0066】(d)その後、CVD法を用いて、670
℃程度の温度で第1の2ポリ110を500Å程度成長
させてから、全面に50KeV,1 exp13 atom/c
2程度のリンを約30°傾けた回転注入法でイオン注
入する。この操作により、ゲート電極と拡散層とが2ポ
リ110を介して接続される。
(D) Thereafter, using the CVD method, 670
After the first 2 poly 110 is grown to about 500Å at a temperature of about ℃, 50 KeV, 1 exp13 atom / c on the entire surface.
Ion implantation of phosphorus of about m 2 is performed by a rotary implantation method in which the phosphorus is tilted by about 30 °. By this operation, the gate electrode and the diffusion layer are connected via the 2 poly 110.

【0067】(e)次に、全面のポリSi を異方性エッ
チング技術により全面エッチバックする。ゲート電極が
垂直なので、ゲート電極側壁にはポリSi がエッチング
されずに残される。この残された部分がゲート電極と拡
散層とを直接接続するダイレクトコンタクト106とな
る。なお、このリン注入のエネルギーを最適化すること
により、2ポリ110とシリコン基板界面に存在する自
然的酸化膜を効果的に破壊することも可能である。
(E) Next, the entire surface of poly-Si is etched back by an anisotropic etching technique. Since the gate electrode is vertical, poly-Si is left on the side wall of the gate electrode without being etched. The remaining portion becomes the direct contact 106 that directly connects the gate electrode and the diffusion layer. It is also possible to effectively destroy the natural oxide film existing at the interface between the 2 poly 110 and the silicon substrate by optimizing the energy of this phosphorus implantation.

【0068】(f)次に、第2のポリSi を1000乃
至2000Å成長させ、その上にWSi 等の高融点金属
を400Å程度成膜する。これによって、2層目の配線
は、ポリサイド構造となる。2回目に成長させたWSi
下のポリSi が高抵抗負荷として機能する。
(F) Next, the second poly-Si is grown to 1000 to 2000 liters, and a refractory metal such as WSi is formed on the film to about 400 liters. As a result, the second layer wiring has a polycide structure. The second growth WSi
The lower poly Si acts as a high resistance load.

【0069】これから後の工程は、第1実施例の図6の
(h)以後と同じで、メタルコンタクト周辺のポリサイ
ドのみを除去すれば図2のメモリセルが完成する。
The subsequent steps are the same as those in (h) of FIG. 6 of the first embodiment, and the memory cell of FIG. 2 is completed by removing only the polycide around the metal contact.

【0070】なお、Nチャネルトランジスタのゲートポ
リSi 及び拡散層内にドープされたリンまたはヒ素原子
がポリポリコンタクト内へ拡散するのを防ぐために、2
ポリ形成後の800℃以上の熱処理を行なうときは、こ
の実施例においてもRTAを用いた秒単位の制御が必要
である。
In order to prevent the phosphorus or arsenic atoms doped in the gate poly Si and the diffusion layer of the N-channel transistor from diffusing into the poly poly contact, 2
When heat treatment at 800 ° C. or higher after poly formation is performed, control in seconds using RTA is necessary also in this embodiment.

【0071】次に、第3実施例の半導体装置について、
図3および図10により説明する。第3実施例の半導体
装置は、図3に示すように、ゲート電極と拡散層とのダ
イレクトコンタクト106が残されたTiSi2 121に
より構成されている。
Next, regarding the semiconductor device of the third embodiment,
This will be described with reference to FIGS. 3 and 10. As shown in FIG. 3, the semiconductor device of the third embodiment is composed of TiSi2 121 in which the direct contact 106 between the gate electrode and the diffusion layer is left.

【0072】図10は第3実施例の半導体装置の製造方
法を示す工程順の部分断面図である。
FIG. 10 is a partial sectional view in order of the steps, showing the method for manufacturing the semiconductor device of the third embodiment.

【0073】(a)〜(c)この方法もポリポリコンタ
クト部開口までは第2実施例の(c)までと同じであ
る。
(A) to (c) This method is the same as that up to (c) in the second embodiment up to the opening of the poly-poly contact portion.

【0074】(d)次に、全面に50keV,1 exp1
5 atom/cm2 程度のAs を注入してから、全面に金
属チタン120を300Å程度成膜する。この後、69
0℃で30秒程度の熱処理を行なうことによって、ポリ
ポリコンタクト内部のシリコンが露出した部分だけにチ
タンシリサイド(TiSi2 )121が形成される。
(D) Next, 50 keV, 1 exp1 over the entire surface
After injecting As of about 5 atom / cm 2, titanium metal 120 is deposited on the entire surface to a thickness of about 300 Å. After this, 69
By performing heat treatment at 0 ° C. for about 30 seconds, titanium silicide (TiSi 2) 121 is formed only in the exposed portion of the silicon inside the poly-poly contact.

【0075】(e)この状態でアンモニアと過酸化水素
の混合液に浸けると、ポリコンタクト内部のTiSi2 1
21のみそのまま残り、シリコン酸化膜上のチタンは除
去される。この残ったTiSi2 121がゲート電極と拡
散層とのダイレクトコンタクトとして機能する。これ
は、いわゆるサリサイドプロセスと同じ原理である。
(E) When immersed in a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide in this state, the TiSi 2 1 inside the poly contact is
Only 21 remains as it is, and titanium on the silicon oxide film is removed. The remaining TiSi2 121 functions as a direct contact between the gate electrode and the diffusion layer. This is the same principle as the so-called salicide process.

【0076】(f)この後、870℃、10秒程度の熱
処理を加えてTiSi2 121を低抵抗化した後、第2実
施例と同様にして第2のポリSi 110,WSi 111
を形成する。
(F) Then, after heat treatment at 870 ° C. for about 10 seconds to reduce the resistance of the TiSi 2 121, the second polySi 110 and WSi 111 are treated in the same manner as in the second embodiment.
To form

【0077】この後は、第1および第2の実施例と同じ
工程を経て、図3の第3実施例の半導体装置を完成す
る。
After this, the same steps as those of the first and second embodiments are carried out to complete the semiconductor device of the third embodiment of FIG.

【0078】なお、第3実施例のダイレクトコンタクト
形成の工程において、TiSi2 でなく、高融点金属スパ
ッタとエッチバックによっても構わない。このとき、高
融点金属は、平坦な部分のみを除去すればよい。
In the step of forming the direct contact of the third embodiment, the refractory metal sputtering and the etch back may be used instead of TiSi2. At this time, the refractory metal may be removed only in the flat portion.

【0079】また、第1実施例のダイレクトコンタクト
形成の工程において、選択W成長により貫通孔内部を埋
め込んでも構わない。貫通孔以外の所にはWが成長しな
いので、最も少ない工程でダイレクトコンタクトを形成
することができる。
In the direct contact forming process of the first embodiment, the inside of the through hole may be filled by selective W growth. Since W does not grow anywhere other than through holes, direct contacts can be formed in the fewest steps.

【0080】また、第2及び第3実施例では、ポリポリ
コンタクト内部のダイレクトコンタクト106部分に高
融点金属等の導電性物質を完全に埋め込み、貫通孔内全
体が導電性物質で占められる構造であっても差し支えな
い。特に、ポリポリコンタクトの小さい場合は、必然的
に貫通孔内部が完全に導電性物質で占められるので、こ
の特徴は有効である。
In the second and third embodiments, the conductive material such as refractory metal is completely embedded in the direct contact 106 portion inside the poly-poly contact, and the entire through hole is filled with the conductive material. It doesn't matter. In particular, when the poly-poly contact is small, the inside of the through hole is inevitably completely occupied by the conductive material, and this feature is effective.

【0081】また、ダイレクトコンタクトの接続は、ゲ
ート電極の両端でなく、片側だけであってもよい。
Further, the direct contact may be connected to only one side of the gate electrode, not both ends.

【0082】[0082]

【発明の効果】上述のように本発明の半導体装置は、第
2の導電膜を高融点金属膜と高抵抗のポリSi膜とから
なる積層構造とすることにより、第2の導電膜を厚く成
膜しなくともよくなり、第1、第2の導電膜の接続部の
抵抗制御を容易にできる効果がある。
As described above, in the semiconductor device of the present invention, the second conductive film is thickened by forming the second conductive film into a laminated structure including a refractory metal film and a high resistance poly-Si film. It is not necessary to form a film, and there is an effect that resistance control of the connection portion of the first and second conductive films can be easily performed.

【0083】また、第1の導電膜が、貫通孔内に露出す
る部分の表面が酸化された低抵抗、高融点の金属、また
はその金属シリサイドであることにより、上層からの不
純物拡散による抵抗変動が無視できる程度となる。従っ
て、後の工程の熱履歴に対する製造マージンの向上、お
よび2ポリ薄膜化の効果がある。さらに、この金属の抵
抗は、ポリSi抵抗体に比較して低いので、電源ライン
の低抵抗化にも有効である。
Further, since the first conductive film is made of a metal having a low resistance and a high melting point in which the surface of the portion exposed in the through hole is oxidized, or its metal silicide, the resistance fluctuation due to the diffusion of impurities from the upper layer. Is negligible. Therefore, there is an effect of improving the manufacturing margin with respect to the thermal history of the subsequent process and reducing the thickness of the poly-2 film. Further, since the resistance of this metal is lower than that of the poly-Si resistor, it is also effective for lowering the resistance of the power supply line.

【0084】また、貫通孔の第2導電膜の開口径が第1
導電膜の短辺方向の幅より大きく、貫通孔内部の少なく
とも第1の導電膜であるゲート電極側壁に低抵抗の第3
導電膜を含み、前記第3の導電膜の上部に高抵抗のシリ
コン膜を含む構造とすることにより、Al配線層の数を
増やすことなくダイレクトコンタクトのPR工程の削減
が可能になり、また、メモリセルの高集積化ができる。
In addition, the opening diameter of the second conductive film of the through hole is the first
A third conductive film having a width smaller than the width of the conductive film in the short side direction and having a low resistance at least on the sidewall of the gate electrode, which is the first conductive film, inside the through hole.
By including the conductive film and the high resistance silicon film on the third conductive film, it is possible to reduce the direct contact PR process without increasing the number of Al wiring layers. High integration of memory cells can be achieved.

【0085】本発明の半導体装置の製造方法は、第2の
導電膜を、第1の導電膜上の絶縁層の全表面に貫通孔を
埋め尽くさない程度にポリSi膜を成膜し、その表面に
高融点の金属膜を成膜して積層構造として形成すること
により、低抵抗層が高融点金属により生成され、ポリS
i抵抗体より低い抵抗値を得ることが可能となり、か
つ、低抵抗配線部分からの不純物拡散が無視できるの
で、製造時の熱履歴に対するマージンを向上できる効果
がある。また、貫通孔を埋め尽くさない程度にポリSi
膜を成膜することにより、大口径の貫通孔使用時にも安
定して適用され、第2の導電膜のポリSiのエッチバッ
ク工程が省略され、工程削減の効果を生じるとともに、
製造中の品質安定化に効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the second conductive film is formed as a poly-Si film on the entire surface of the insulating layer on the first conductive film to such an extent that the through holes are not filled up. By forming a high melting point metal film on the surface to form a laminated structure, a low resistance layer is formed by the high melting point metal, and poly S
Since it is possible to obtain a resistance value lower than that of the i-resistor, and impurity diffusion from the low-resistance wiring portion can be ignored, it is possible to improve the margin for the thermal history during manufacturing. In addition, poly-Si cannot be filled to the extent that it does not fill up the through holes.
By forming a film, it can be applied stably even when a large-diameter through hole is used, the etching back process of poly-Si of the second conductive film can be omitted, and the effect of reducing the process can be obtained.
Effective in stabilizing the quality during manufacturing.

【0086】また、ポリSi膜を成膜した後、ポリSi
膜の表面に不純物をイオン注入することによって、第2
の導電膜の電源ラインの低抵抗化ができる効果がある。
After forming the poly-Si film, poly-Si film is formed.
By implanting impurities into the surface of the film, the second
There is an effect that the resistance of the power supply line of the conductive film can be reduced.

【0087】また、ポリSi膜を成膜する前に、貫通孔
に面する第1の導電膜の表面を酸化することによって、
高抵抗層を安定に形成することができる効果がある。
By oxidizing the surface of the first conductive film facing the through hole before forming the poly-Si film,
There is an effect that the high resistance layer can be stably formed.

【0088】また、ポリSi膜を成膜した後、低抵抗高
融点の金属膜を成膜する前に、そのポリSi膜を水素ア
ニールすることによって、負荷抵抗をさらに高抵抗化す
ることができる。
Further, after forming the poly-Si film and before forming the low-resistance and high-melting-point metal film, the poly-Si film is annealed with hydrogen, whereby the load resistance can be further increased. .

【0089】また、第2の製造方法によれば、ポリポリ
コンタクト部の貫通孔内部が全て高抵抗となることを防
止することができ、3層以上のアルミ配線を必要としな
い。
Further, according to the second manufacturing method, it is possible to prevent the inside of the through hole of the poly-poly contact portion from having a high resistance, and it is not necessary to use aluminum wiring of three or more layers.

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

【図1】本発明の半導体装置の第1実施例の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の第2実施例の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the structure of a second embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の第3実施例の構造を示す
部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the structure of a third embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図4】高抵抗負荷型4トランジスタのSRAMメモリ
セルの回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a high resistance load type four-transistor SRAM memory cell.

【図5】第1実施例の表面レイアウトである。FIG. 5 is a surface layout of the first embodiment.

【図6】本発明の第1実施例の半導体装置の製造工程の
1例の部分構造断面図である。
FIG. 6 is a partial structural sectional view of an example of a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】図6の製造フローの説明図である。7 is an explanatory diagram of the manufacturing flow of FIG.

【図8】本発明の第1実施例の半導体装置の製造工程の
別の例の部分構造断面図である。 (A) 製造工程順の部分構造断面図である。 (B) (A)の製造フローである。
FIG. 8 is a partial structural cross-sectional view of another example of the manufacturing process of the semiconductor device according to the first exemplary embodiment of the present invention. (A) It is a partial structure sectional view in order of a manufacturing process. (B) is a manufacturing flow of (A).

【図9】本発明の第2実施例の半導体装置の製造工程の
1例の部分構造断面図である。
FIG. 9 is a partial structural sectional view of an example of a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施例の半導体装置の製造工程
の1例の部分構造断面図である。
FIG. 10 is a partial structural sectional view of an example of a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】従来の典型的な構造断面図の1例である。FIG. 11 is an example of a conventional typical structural sectional view.

【図12】従来の1例の製造工程順の構造断面図であ
る。
FIG. 12 is a structural cross-sectional view in the order of manufacturing steps of a conventional example.

【図13】図12の製造フロー説明図である。FIG. 13 is an explanatory view of the manufacturing flow of FIG.

【図14】従来のその他の構造断面図である。FIG. 14 is a sectional view of another conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電源、Vcc 12 高抵抗負荷 13 ワードトランジスタ 14 ビット線 15 ダイレクトコンタクト 16 ドライバトランジスタ 17 接地 101 Si基板 102 素子分離膜 103 ゲート酸化膜 104 第1層の導電膜、ゲート電極 104a,501 ポリサイド、ポリSi 104b,502 サリサイド、WSix 106,503 ダイレクトコンタクト 108,506 第1絶縁層、酸化膜 109 貫通孔 109a ポリポリコンタクト 110,204,301,401,402, 第2層の
導電膜、2ポリ 111 第2層の導電膜、高融点金属、金属シリサイド 112 第2絶縁層、酸化膜 113 Pガラス 114,201,507 コンタクト 115,504 Al配線 120 チタン、Ti 121 チタンシリコン、TiSix 202 ワード線 203 フリップフロップのゲート 601 高抵抗ポリSi 602 低抵抗ポリSi (a)〜(i) 製造工程
11 power source, Vcc 12 high resistance load 13 word transistor 14 bit line 15 direct contact 16 driver transistor 17 ground 101 Si substrate 102 element isolation film 103 gate oxide film 104 first layer conductive film, gate electrode 104a, 501 polycide, poly Si 104b, 502 Salicide, WSix 106, 503 Direct contact 108, 506 First insulating layer, oxide film 109 Through hole 109a Poly poly contact 110, 204, 301, 401, 402, Second layer conductive film, 2 Poly 111 Second layer Conductive film, refractory metal, metal silicide 112 second insulating layer, oxide film 113 P glass 114, 201, 507 contact 115, 504 Al wiring 120 titanium, Ti 121 titanium silicon, Ti Six 202 word line 03 gate 601 high resistance of the flip-flop poly Si 602 low-resistance poly Si (a) ~ (i) manufacturing process

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板の上部に形成される第1の
導電膜と、前記第1の導電膜上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層の上部から前記絶縁層を貫通する貫通孔を通
って前記第1の導電膜に電気的に接続される第2の導電
膜とを有する半導体装置において、 前記第2の導電膜は、低抵抗で高融点の金属膜と、少な
くとも前記第1の導電膜に接する部分を含んで形成され
る高抵抗のポリシリコン膜とからなる積層構造であるこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A first conductive film formed on a silicon substrate, and an insulating layer formed on the first conductive film.
A semiconductor device having a second conductive film electrically connected to the first conductive film through a through hole penetrating the insulating layer from above the insulating layer, wherein the second conductive film is A semiconductor device having a laminated structure including a low-resistance and high-melting-point metal film and a high-resistance polysilicon film including at least a portion in contact with the first conductive film.
【請求項2】 第2の導電膜が高抵抗のポリシリコン層
と低抵抗で高融点の金属層との2層構造で、前記金属層
が前記ポリシリコン層より上層にある請求項1に記載の
半導体装置。
2. The second conductive film has a two-layer structure of a polysilicon layer having a high resistance and a metal layer having a low resistance and a high melting point, and the metal layer is located above the polysilicon layer. Semiconductor device.
【請求項3】 シリコン基板の上部に形成される第1の
導電膜と、前記第1の導電膜上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層の上部から前記絶縁層を貫通する貫通孔を通
って前記第1の導電膜に電気的に接続される第2の導電
膜とを有する半導体装置において、 前記第2の導電膜の貫通孔の開口径が第1の導電膜の短
辺方向の幅より大きく、貫通孔内部の少なくとも第1の
導電膜であるゲート電極側壁に低抵抗の第3導電膜を含
み、前記第3の導電膜の上部に高抵抗のシリコン膜を有
することを特徴とする半導体装置。
3. A first conductive film formed on a silicon substrate, and an insulating layer formed on the first conductive film.
A semiconductor device having a second conductive film electrically connected to the first conductive film through a through hole penetrating the insulating layer from above the insulating layer. The opening diameter of the hole is larger than the width of the first conductive film in the short side direction, and at least the side wall of the gate electrode, which is the first conductive film, includes the third conductive film having a low resistance inside the through hole. A semiconductor device having a high-resistance silicon film on the upper part of the film.
【請求項4】 半導体基板上に第1の導電膜を形成する
工程と、前記第1の導電膜上に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層を貫通して前記第1の導電膜に達する貫
通孔を形成する工程と、前記貫通孔内部に高抵抗負荷を
含む第2の導電膜を形成する工程とからなる半導体装置
の製造方法において、 前記第2の導電膜を形成する工程が、貫通孔内部を含む
第1の導電膜上の絶縁層の表面にポリシリコン膜の高抵
抗負荷を形成する第1の工程と、 前記ポリシリコン膜の表面に低抵抗高融点の金属膜を成
膜して第2の導電膜を形成する第2の工程と、 前記第2の導電膜を所望のパターンに加工する第3の工
程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a first conductive film on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer on the first conductive film, and a step of penetrating the insulating layer to form the first conductive film. In the method of manufacturing a semiconductor device, which comprises the step of forming a through hole that reaches and a step of forming a second conductive film including a high resistance load inside the through hole, the step of forming the second conductive film includes: A first step of forming a high resistance load of the polysilicon film on the surface of the insulating layer on the first conductive film including the inside of the through hole; and forming a low resistance high melting point metal film on the surface of the polysilicon film. And a second step of forming a second conductive film, and a third step of processing the second conductive film into a desired pattern.
【請求項5】 前記第1の工程は、貫通孔内部を含む第
1の導電膜上の絶縁層の表面にポリシリコン膜の高抵抗
負荷を貫通孔を埋め尽くさない程度に形成する請求項4
に記載の半導体装置の製造方法。
5. The high resistance load of the polysilicon film is formed on the surface of the insulating layer on the first conductive film including the inside of the through hole to an extent not filling the through hole in the first step.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項6】 ポリシリコン膜を成膜する前記第1の工
程終了後で、かつ、第2の導電膜を成膜する前記第2の
工程を実施する前に、さらに、前記ポリシリコン膜の表
面に不純物をイオン注入する工程を含む請求項5に記載
の半導体装置の製造方法。
6. The polysilicon film is further formed after the first step of forming the polysilicon film and before the second step of forming the second conductive film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, comprising a step of ion-implanting impurities into the surface.
【請求項7】 ポリシリコン膜を成膜する前記第1の工
程を実施する前に、さらに、前記貫通孔に面する第1の
導電膜の表面を酸化する工程を含む請求項5または6に
記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 5, further comprising a step of oxidizing the surface of the first conductive film facing the through hole before performing the first step of forming a polysilicon film. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項8】 ポリシリコン膜を成膜する前記第1の工
程終了後で、かつ、第2の導電膜を形成する前記第2の
工程を実施する前に、さらに、前記ポリシリコン膜を水
素アニールする工程を含む請求項5に記載の半導体装置
の製造方法。
8. After the completion of the first step of forming a polysilicon film, and before performing the second step of forming a second conductive film, the polysilicon film is further hydrogenated. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, comprising a step of annealing.
【請求項9】 半導体基板上に第1の導電膜を形成する
工程と、前記第1の導電膜上に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層を貫通して前記第1の導電膜に達する貫
通孔を形成する工程と、前記貫通孔内部に高抵抗負荷を
含む第2の導電膜を形成する工程とからなる半導体装置
の製造方法において、 第2の導電膜の開口径を第1の導電膜の短辺方向の幅よ
り大きくしてシリコン基板に達する貫通孔を形成し、 低抵抗の導電膜を第1の導電膜上のゲート電極側壁に含
むように形成し、高抵抗のポリシリコン膜をゲート電極
上部の貫通孔内部に含んで第2の導電膜を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a first conductive film on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer on the first conductive film, and a step of penetrating the insulating layer to form the first conductive film. In the method of manufacturing a semiconductor device, which comprises the step of forming a through hole reaching the opening and the step of forming a second conductive film including a high resistance load inside the through hole, the opening diameter of the second conductive film is set to the first diameter. A through hole is formed to reach the silicon substrate by making it wider than the width of the conductive film in the short side direction, and a low resistance conductive film is formed so as to be included in the side wall of the gate electrode on the first conductive film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a second conductive film by including a film inside a through hole above a gate electrode.
【請求項10】 絶縁層に貫通孔を開口した後、上部全
面に不純物を注入して第1の導電膜の貫通孔内の露出部
上に金属シリサイドを形成した後、前記金属シリサイド
を低抵抗化し、次に、高抵抗負荷となるポリシリコンを
成長させた上に高融点金属を成膜して第2の導電膜を形
成する請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
10. After forming a through hole in the insulating layer, impurities are injected into the entire upper surface to form a metal silicide on the exposed portion of the first conductive film in the through hole, and then the metal silicide is reduced in resistance. 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the second conductive film is formed by forming a refractory metal film on a polysilicon film, which has a high resistance load.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5771055A (en) * 1980-10-22 1982-05-01 Nec Corp Program test system
JPS5796548A (en) * 1980-12-08 1982-06-15 Seiko Epson Corp Semiconductor device
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