JPS58175869A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS58175869A
JPS58175869A JP5138282A JP5138282A JPS58175869A JP S58175869 A JPS58175869 A JP S58175869A JP 5138282 A JP5138282 A JP 5138282A JP 5138282 A JP5138282 A JP 5138282A JP S58175869 A JPS58175869 A JP S58175869A
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layer
melting point
point metal
high melting
silicon
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Oku Kuraki
億 久良木
Hideo Oikawa
及川 秀男
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

Abstract

PURPOSE:To contrive to attain high integration of the integrated circuit by a method wherein a gate electrode and contact holes are formed in the self-aligning positional relation interposing an inside silicon oxide film between them. CONSTITUTION:The gate electrode 15 consisting of a high melting point metal layer is provided on a substrate 11 interposing an insulating film 14 between them. The contact holes 17 are provided at the self-aligning positions in relation to the electrode 15 interposing the inside silicon oxide film 16 positioning at the neighborhood of the edge part of the electrode 15 between them. A source electrode 18 and a drain electrode 19 consisting of silicon layers are provided through the holes 17 as to come in contact respectively to a source region 12 and a drain region 13. Accordingly, size of the element can be reduced, and the device is made suitable for formation in high density. Moreover, because the distance (y) between the electrode 15 and the holes 17 can be shortened, the operating speed of the semiconductor device can be precipitated much more.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は、半導体装置、特に高融点金属を電極等として
用いる半導体装置及びその製造方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of the Invention) The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device using a high melting point metal as an electrode or the like, and a method for manufacturing the same.

(従来技術及びその欠点) 従来、半導体装置においては、電極・配−等の材料とし
てはアルミニウム(以下rAtj トいう)等の低融点
金属、モリブデン(以下「MO」という)、タングステ
ン(以下「W」という)、メンクル(以下[Tajとい
う)、チタン(以下「貞」という)等のI&融点金属、
又は多結晶シリコン(以下l poly8iJという)
等の半導体材料が用いられていた。これらの材料はそれ
ぞれ一長一短を有していた。即ち、このうちklは比抵
抗が小さい利点はあるもののその融点がbto℃と低い
ため通常1000重程度の熱処理工程が必要とされる半
導体装置の製造プロセスに導入するには種々の制約を伴
っていた。一方poly81 i!/ 000重程度の
熱処理にも耐えうろこと及び基板として用いるシリコン
との親和性も大会いことから半導体i7I&置の製造プ
ロセスの自由度を大きくとれろという利点をもりている
。更にpo!y8it駿化11凹気中で単に熱処理する
のみでpolysI表面に絶縁性のよいシリコン鹸化膜
(以下(: 8i01 Jという)を簡単に形成するこ
とができ、poly8i及び10重が共に11雪sO,
l HOllHNO,+ )ltO,等の各溶液の適当
な混合液での、酸洗浄(以下単に「酸洗浄」という)に
耐えられることから素子表面の清浄化が容易に行えるの
で、電極・配線等K poly 811に用いた場合に
は半導体装置の製造歩留シがよいという利点があった。
(Prior art and its drawbacks) Conventionally, in semiconductor devices, materials for electrodes, wiring, etc. are low melting point metals such as aluminum (hereinafter referred to as rAtj), molybdenum (hereinafter referred to as ``MO''), and tungsten (hereinafter referred to as ``W''). ), I & melting point metals such as Menkl (hereinafter referred to as [Taj)], titanium (hereinafter referred to as ``Taj''),
or polycrystalline silicon (hereinafter referred to as l poly8iJ)
Semiconductor materials such as Each of these materials had advantages and disadvantages. That is, among these, although kl has the advantage of low resistivity, its melting point is as low as bto°C, so it has various restrictions when introduced into the manufacturing process of semiconductor devices, which usually requires a heat treatment process of about 1000 times. Ta. On the other hand, poly81 i! It has the advantage of allowing greater freedom in the manufacturing process of semiconductor i7I and semiconductors, since it can withstand heat treatment of about 1,000 kg and has a high affinity with silicon used as a substrate. More po! A saponified silicon film (hereinafter referred to as 8i01 J) with good insulation can be easily formed on the surface of polysI by simply heat-treating it in a concave atmosphere.
Since it can withstand acid cleaning (hereinafter simply referred to as "acid cleaning") with an appropriate mixture of various solutions such as HOllHNO, +)ltO, etc., the element surface can be easily cleaned, so electrodes, wiring, etc. When used for K poly 811, there was an advantage that the manufacturing yield of semiconductor devices was high.

しかし、po1781の比抵抗は金属に比べると2桁な
いし3桁高いので、電極・配線部にpoly81を用い
た半導体装置では配線抵抗による伝搬遅延を増大し、高
集積化、高速化を実現することは困難であった。
However, the specific resistance of PO1781 is two to three orders of magnitude higher than that of metal, so in semiconductor devices that use POLY81 for electrodes and wiring, the propagation delay due to wiring resistance increases, making it difficult to achieve high integration and high speed. was difficult.

これらに対して、為融点金属、例えばMoFi融点が約
24oo”cと高く、1ooo″CI!度の熱処理に酎
えうることからMoを電極・配線等に用いると半導体装
置の製造プロセスの自由度を大龜〈でき、高融点金属は
比抵抗も小さいことから半導体装置の高速化にも適して
いる。このことから高融点金属を備え九半導体装置は脚
光を浴びて龜た。
On the other hand, melting point metals such as MoFi have a high melting point of about 24oo"c, and 1ooo"CI! Since Mo can be used in high-temperature heat treatment, the use of Mo in electrodes, wiring, etc. can greatly increase the degree of freedom in the manufacturing process of semiconductor devices, and high-melting point metals have low specific resistance, making them suitable for speeding up semiconductor devices. ing. Because of this, nine semiconductor devices equipped with high melting point metals have been in the spotlight.

しかし、poly81に比べ高融点金属の場合には、そ
の表面にシリコンの熱酸化膜のように安定で嵐質な絶縁
層を、備えた構造の半導体装置及びそれを( 簡単に製造する方法が実現されていなかった友め、高融
点金属を電極・配綜婢に用いた半導体!Illは半導体
技術の主流に社命までなり得なかった0高融点金属層上
にシリコン酸化膜のように絶縁層を備えた構造のもの自
体は従来も存在していた。しかし、このシリコン酸化膜
は化学気相成!k(以下「CvD」という)法勢によっ
て形成されたもの(以下CvD法により形成され九シリ
コン酸化展を[0VD810. Jという)であるため
議員が悪く、例えば絶縁耐圧がシリコンの熱酸化膜など
に比べ低かった。またCvD法は全面に0VD8i0t
を堆積するもので、高融点金属#1面にだけ選択的にシ
リコン酸化Mを形成で自ない。さらにこの0VD810
゜1mmのある部分に一様の厚さで形成することは難し
く、を九段差部で0VD810* Fiミオ−バーハン
グになることが争い。このためこのOVD810mt層
間絶縁躾とし層間絶縁段差のある高融点金属層・ 0V
D8 to@及び他の導電性層の三層構造を備え九半導
体を実現しようとすると、短絡又は断線が多いという欠
点があり九。またCvD法により高融点金属の表面K 
0VD8i01を形成するKは、高融点金属の酸化を防
ぐ九め罠一旦OVD @置内の温度を下げてから高融点
金属を備えた試料をOVD装置内に装着し、鋏置内を不
活性雰囲気にし温度を上げてから反応ガス1*置内に供
給し0VD810.を形成しなければならなかつ友。こ
のため操作が複雑で時間も長時間要するという欠点があ
った。tた従来の方法では0VD810.の耐圧、ピン
ホールの存在等の間Mt#去するため0VD810゜を
例えばzooogと厚くする必要があり半導体装置の高
密度化が困難であった。
However, in the case of high-melting point metals compared to poly81, semiconductor devices with a structure that has a stable and stable insulating layer like a silicon thermal oxide film on the surface, and a method for manufacturing them (easily manufactured) have been realized. My dear friend, semiconductors that use high melting point metals for electrodes and interconnects!Ill never made it into the mainstream of semiconductor technology. Structures with a The silicon oxide layer is [0VD810.
It is possible to selectively form silicon oxide M only on the high melting point metal #1 surface. Furthermore, this 0VD810
It is difficult to form a uniform thickness in a 1mm area, and there is a problem that 0VD810*Fi overhang occurs at the 9-step difference. For this reason, this OVD810mt interlayer insulation is used as a high melting point metal layer with an interlayer insulation step and 0V.
When trying to realize a semiconductor with a three-layer structure of D8 to@ and other conductive layers, there is a drawback that there are many short circuits or disconnections. In addition, the surface K of high melting point metal is
K, which forms 0VD8i01, is the ninth trap to prevent oxidation of high-melting point metals.Once the temperature inside the OVD chamber is lowered, the sample containing the high-melting point metal is placed in the OVD chamber, and the inside of the scissor chamber is placed in an inert atmosphere. After raising the temperature, supply the reaction gas into the 1* chamber and bring it to 0VD810. Friends must be formed. This has the drawback that the operation is complicated and takes a long time. In the conventional method, 0VD810. 0VD810° had to be made as thick as, for example, zooog in order to eliminate Mt# during the breakdown voltage and presence of pinholes, making it difficult to increase the density of semiconductor devices.

ところで、potysム又は高融点金属をゲート電極と
して用いたMI8臘電界効果トランジスタ(以下「M 
l8FFIT Jという)としては籐1図に示す構造の
ものが従来提案されていた。lは基板で、基板l内には
ソース領域λ及びドレイン領域Jが設けられており、基
板l上にはゲート酸化apr介してpoly81又は高
融点金属から成るゲート電極jが設けられている。そし
てゲート電極!の表面には絶縁用の0VD8 to、基
が設けられており、ゲート電極jの両脇の0VD810
. A及びゲート酸化映μには、コンタクトホール7が
穿孔されており、このコンタクトホール7を通じてソー
ス電lil及びドレイン電極デがソース懺域λ及びドレ
イン領域3にそれぞれ接するよう設けられている。この
ような構造において、ゲート電極jの94壁とコンタク
トホール7との距離Xはゲート電極jとして高融点金属
を用いた場合には特にOV D 810 黛の耐圧に問
題のあることがら蜆くすることができなかった。iた第
1図の構造を実現する工程管考えてみると、ゲート電@
2をマスクとしてイオン注入することによりソース領域
コ及びドレイン領域3をゲー11jに対してセルファラ
イン的に形成した+i 0VD8i0.を形成し、その
後リングラフィ技術トエッテング技術を用いてコンタク
トホール7を形成している。0VD8i0. Aはゲー
ト電極jの表面以外のゲート酸化映り上にも一様に形成
畜れるのでコンタクトホール7を形成する必要が生じ、
このとき用いられるリング2フイ技術の精度の限界から
距離Xを1μm以下にすることは困難で6つ九。このよ
うに従来の技術では距離Xを短くし九構造のMI8j’
lT及びそれを製造することが困―であった丸め、高密
度な半導体装*t−実現することができなかった。ま九
従来の半導体装置ではゲート電極j下のゲート領域とコ
ンタクトホール7との間に存在する距離の丸めに動作速
度tより速くすることは困−であった。
By the way, the MI8 field effect transistor (hereinafter referred to as "M
18FFIT J), a structure shown in Fig. 1 has been proposed in the past. Reference numeral 1 denotes a substrate, in which a source region λ and a drain region J are provided, and on the substrate 1, a gate electrode j made of poly81 or a high melting point metal is provided via gate oxidation APR. And the gate electrode! A 0VD8 to insulating group is provided on the surface of the 0VD810 on both sides of the gate electrode j.
.. A contact hole 7 is formed in A and the gate oxide region μ, and a source electrode lil and a drain electrode D are provided in contact with the source area λ and the drain region 3, respectively, through the contact hole 7. In such a structure, it is clear that the distance X between the 94 wall of the gate electrode j and the contact hole 7 poses a problem with the withstand voltage, especially when a high melting point metal is used as the gate electrode j. I couldn't. If we consider the process steps to realize the structure shown in Figure 1, the gate voltage @
+i 0VD8i0. , and then a contact hole 7 is formed using phosphorography and etching techniques. 0VD8i0. Since A is uniformly formed on the gate oxide surface other than the surface of the gate electrode j, it becomes necessary to form a contact hole 7.
Due to the limits of accuracy of the ring-two-fi technology used at this time, it is difficult to reduce the distance X to 1 μm or less. In this way, in the conventional technology, the distance X is shortened and the nine structure MI8j'
It was difficult to manufacture IT and rounding, making it impossible to realize high-density semiconductor devices. (9) In the conventional semiconductor device, it is difficult to round off the distance existing between the gate region under the gate electrode j and the contact hole 7 faster than the operating speed t.

(発明の目的) 本発明の目的は、高密度化に好適な自己整合的位置関係
にある電極・コンタクトホール構造を有する半導体装置
及びその製造方法を提供することにある。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an electrode/contact hole structure in a self-aligned positional relationship suitable for high density, and a method for manufacturing the same.

本発明の他の目的は高速な半導体装置及びその製造方法
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a high-speed semiconductor device and a method for manufacturing the same.

本発明の他の目的は高融点金属から成る電極の表面上に
のみ絶縁性のすぐれたシリコン酸化膜を有する半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a highly insulating silicon oxide film only on the surface of an electrode made of a high melting point metal, and a method for manufacturing the same.

本発明の他の目的は高融点金属から成る電極部分での短
絡及び断線の少ない半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same with fewer short circuits and disconnections in electrode portions made of high-melting point metal.

本発明の他の目的は電極として高融点金属を用いる半導
体装置を高歩留りで製造する方法を提供することにある
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a high melting point metal as an electrode with high yield.

(発明の構成) 上記目的會遍成するために、本発明に係る半導体装置の
代表的なものは、基板上に絶縁層を有する基体上に設け
られた高融点金属層と、内部シリコン酸化膜と、シリコ
ン層とを備え、前記内部シリコン酸化膜は前記高融点金
属層と前記シリコン層との関に設けられておりこの内部
シリコン−化諌は前記シリコン層を内部的に酸化して成
るシリコン酸化膜であり、前記シリコン層は前記絶縁層
に穿孔されたコンタクトホールを通じて前記基板に接し
ており、前記コンタクトホールは前記高融点金属層の端
部付近に設けられていることを特徴とする。
(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, a typical semiconductor device according to the present invention includes a high melting point metal layer provided on a base body having an insulating layer on the substrate, and an internal silicon oxide film. and a silicon layer, the internal silicon oxide film is provided between the high melting point metal layer and the silicon layer, and the internal silicon oxide film is formed by internally oxidizing the silicon layer. The silicon layer is an oxide film, and the silicon layer is in contact with the substrate through a contact hole drilled in the insulating layer, and the contact hole is provided near an end of the high melting point metal layer.

を九、本発明に係る半導体装置の製、遣方法の代表的な
1111の態様は、絶縁層を備えた基板から成る基体上
に所定形状の高融点金属層を形成する工程と、前記高融
点金属層の@mに高融点金属酸化物層を形成する工程と
、前記高融点金属層の端部Kll接する前記絶縁層にコ
ンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホー
ルと前記高融点金属酸化物層を覆うようにシリコン層を
形成する工程と、前記高融点金属層、前記高融点金属酸
化物層及びシリコン層會有する基体を水嵩を含む雰囲気
中で熱処理し、前記高融点金属層と前記シリコン層との
間に内部シリコン酸化lI會形成する工程とを含むこと
を特徴とする。災に製造方法の第λのU様によれは上記
第1の態様においてコンタクトホール及び高融点金属酸
化物層上にシリコン層を形成し丸後にこのシリコン層の
11面を酸化してから内部シリコン酸化族形成工根を行
うことを特徴と、する。更に製造方法の籐3及び籐−の
態様によれば、それぞれ上記第1及び第λの態様におい
て、高融点金属酸化物形成工程とコンタクトホール形成
工程とO順序を避に行うことを轡愼とする。
(9) A typical embodiment 1111 of the method for manufacturing and using a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a high melting point metal layer in a predetermined shape on a base body made of a substrate provided with an insulating layer; a step of forming a high melting point metal oxide layer at @m of the metal layer, a step of forming a contact hole in the insulating layer in contact with an end Kll of the high melting point metal layer, and a step of forming the contact hole and the high melting point metal oxide layer. a step of forming a silicon layer so as to cover the high melting point metal layer, the high melting point metal oxide layer, and the silicon layer, and heat treating the substrate having the high melting point metal layer, the high melting point metal oxide layer, and the silicon layer in an atmosphere containing water volume, and forming a silicon layer on the high melting point metal layer and the silicon layer. forming an internal silicon oxide layer between the layers. Unfortunately, depending on the λ-th U aspect of the manufacturing method, in the first embodiment described above, a silicon layer is formed on the contact hole and the high melting point metal oxide layer, and afterward, 11 sides of this silicon layer are oxidized, and then the internal silicon is formed. It is characterized by performing an oxidation group formation process. Further, according to the rattan 3 and rattan - aspects of the manufacturing method, in the first and λth aspects, respectively, the high melting point metal oxide forming step, the contact hole forming step, and the O order are performed by avoiding the order. do.

(実施例) 以下本発明を実施例に基づいて@明する。(Example) The present invention will be explained below based on examples.

第2図は本尭明會MI81’lTに適用した場合の実施
例である。llは例えは比抵抗約JΩ−〇P臘単結晶基
板、lλ及び13はそれぞれ基板内に設けられたソース
領域及びドレイン領域であってnm不純物の表面一度が
例えばλ×10”鋤 で深さがO1λrfirnである
。基板ll上にはゲート酸化Hipを介して高融点金属
層例えば厚さ0.3μmのM6から成るゲート電&lj
が設けられてお9、このゲート電&l!は所定形状例え
ば矩形の断面形状を有している。16はソース電極及び
ドレイン電極を構成するシリコン層を内部即ちゲート電
極/jである^融点金属層側から酸化して成る例えば厚
さ700xの内f!dJ’/’)コン酸化膜で、17は
ゲート酸化膜/Nに穿孔されたコンタクトホールでこの
コンタクトホール17はゲート電極/jの趨部付近の内
部シリコン酸化膜16を介しゲート電−isに対して自
己整合的な位11に設けられており、このコンタクトホ
ール17f通じてシリコン層から成るソース電極it及
びドレイン電極l?がソース領域lコ及びドレイン領域
13にそれぞれ接するように設けられている。ソース電
極it及びドレイン電4kl?全構成するシリコン層F
ipoly81でもアモルファスシリコンでもよく、厚
さは例えば0#!μmで、その不純物濃度は約t O”
ah−” f h b。
FIG. 2 shows an example in which the system is applied to the Honkai Meikai MI81'IT. For example, ll is a single crystal substrate with a specific resistance of about JΩ-〇P, and λ and 13 are the source and drain regions provided in the substrate, respectively. is O1λrfirn.A gate electrode made of a high melting point metal layer, for example M6 with a thickness of 0.3 μm, is formed on the substrate ll via a gate oxide Hip.
9, this gate electric & l! has a predetermined shape, for example, a rectangular cross-sectional shape. 16 is formed by oxidizing the silicon layer constituting the source electrode and the drain electrode from the inside, that is, from the side of the melting point metal layer which is the gate electrode/j, and has a thickness of, for example, f! dJ'/') is a silicon oxide film, and 17 is a contact hole drilled in the gate oxide film /N. A source electrode it and a drain electrode l? made of a silicon layer are provided through the contact hole 17f in a self-aligned position 11. are provided so as to be in contact with the source region 1 and the drain region 13, respectively. Source electrode it and drain voltage 4kl? All-constituting silicon layer F
It can be made of ipoly81 or amorphous silicon, and the thickness is, for example, 0#! μm, and its impurity concentration is about t O”
ah-” f h b.

このようなMI8FBITは、ゲート電極12とコンタ
クトホール17とがゲート電極l!の表面にのみ選択的
に形成された厚さyの薄い内部シリコン酸化鉄l≦を介
して自己整合的な位置関係に設けられているので、0V
D810.を用いる場酋に比べ素子の大きさが小さくて
すみ嵩密度化に適した構造となっている。
In such a MI8FBIT, the gate electrode 12 and the contact hole 17 are connected to the gate electrode l! 0 V
D810. The size of the element is smaller than that used in the case of using the same method, and the structure is suitable for increasing bulk density.

更にゲート領域とコンタクトホールとの距11111y
が短くてすむので、半導体装置の動作速度をより速くす
ることができる。
Furthermore, the distance between the gate region and the contact hole is 11111y.
Since the length can be shortened, the operating speed of the semiconductor device can be further increased.

tた、内部シリコン酸化11/4は後に述べるようにシ
リコンの熱酸化膜と同様の膜質、例えば絶縁耐圧を鼻し
ているので本発明に係るMI8Fm!Tはゲート電極l
!とソース電極ノt(又はドレイン電極lり)との絶縁
特性を向上することができる。
In addition, as will be described later, the internal silicon oxide 11/4 has the same film quality as a silicon thermal oxide film, for example, has a dielectric strength voltage, so MI8Fm! T is the gate electrode l
! The insulation properties between the source electrode (or the drain electrode) can be improved.

t83図は、本発明をいわゆる2層ゲート構造の半導体
装置に適用した鳩舎の一例を示し友ものでわる。J7は
ゲート酸化ll1v上に設けられたpo1781から成
るセルプレート電極で、21はセルプレート電極コO上
に例えばpo1781を酸化し。
Figure t83 shows an example of a pigeon house in which the present invention is applied to a semiconductor device with a so-called two-layer gate structure. J7 is a cell plate electrode made of po1781 provided on the gate oxide ll1v, and 21 is a cell plate electrode made of po1781, for example, oxidized on the cell plate electrode coO.

て形成される厚さ0.7μmのシリコン酸化膜で、高融
点金属層から成るゲート電極12がゲート酸化W1/4
<及びシリコン酸化躾コlの一部を覆うように設けられ
ておシ、ゲート電極1zc1表面には内部シリコン酸化
1114が設けられており、コλはこの内部シリコン酸
化膜l乙の一部を覆いコンタクトホール23を通じて基
板ll内の領域2参に接するよう設けられたシリコン層
である。上述のセルプレート電極コOF′i容量部分の
電極として用いられる。この構造の半導体装置#:を第
2図のものと同様に、コンタクトホール23が内部シリ
コン酸化1174に−介しゲート電極ljに対して自己
整合的な位置関係に設けられている。但しコンタクトホ
ールの数は一つのゲート電極に対し一つである。
The gate electrode 12 made of a high melting point metal layer is a silicon oxide film with a thickness of 0.7 μm formed using a gate oxide W1/4.
The internal silicon oxide film 1114 is provided on the surface of the gate electrode 1zc1, and the internal silicon oxide film 1114 covers a part of the internal silicon oxide film. This is a silicon layer provided so as to be in contact with region 2 in substrate 11 through cover contact hole 23. The above-mentioned cell plate electrode is used as the electrode of the OF'i capacitor portion. In the semiconductor device #: of this structure, like the one in FIG. 2, a contact hole 23 is provided in a self-aligned positional relationship with respect to the gate electrode lj through the internal silicon oxide 1174. However, the number of contact holes is one for one gate electrode.

次に、一つのゲート電極に対し一つのコンタクトホール
を有する他のlI施例を第一図、第1図に示す。
Next, another 1I embodiment having one contact hole for one gate electrode is shown in FIGS.

第一図において、l!は基@it上にゲート酸化膜/l
t介して設けられたゲート電極で、ゲート電極l!の表
面には内部シリコン酸化膜14が設けられており、ゲー
ト電極IIの一つの端部付近には内部シリコン酸化#1
4を介しゲート電極/J″に対して自己整合的な位置に
設けられたコンタクトホールJ3を通じてシリコン層コ
コが基板1/内の領域コ@に接しており、ゲート電@l
jの他の端部付近には内部シリコン酸化鉄l≦を介しか
つゲート酸化1%/4c上に設けられたセルプレート電
極2jがあり、このセルプレート電@2!は前記シリコ
ン層ココとは絶縁分離されている他のシリコン層から成
る〇 第1図において、基板it上のゲート酸化#滓を介して
設けられた二つの高融点金属層の一方はゲート電@/j
として他方はセルプレート電極コロとして用いられ、ゲ
ート電極lj及びセルプレート電極コロの表面には内部
シリコン酸化9I/4が設けられてお勤、内部シリコン
酸化@/4及びゲート酸化膜l参を覆うようにシリコン
層コλが設けられていて、このシリコン層、2コはゲー
ト電極l!の一つの端部において内部シリコン酸化膜1
6を介して自己整合的な位置関係にあるコンタクトホー
ル2Jt通じて基板/、 /内の領域241に接してお
り、ゲート電極ljの他の端部とセルプレート電極コロ
との一関に対応する基板ii内には他の領域コアが設け
られている。シリコン層λλはゲート電極l!及びセル
プレート電極コロの両方を侵っていゐ必要はなくコンタ
クトホール、λ3を通じて領域コ参に接していればよい
In figure 1, l! is the gate oxide film/l on the base@it
With the gate electrode provided through t, the gate electrode l! An internal silicon oxide film 14 is provided on the surface of the gate electrode II, and an internal silicon oxide film #1 is provided near one end of the gate electrode II.
4, the silicon layer here is in contact with the area inside the substrate 1/ through a contact hole J3 provided in a self-aligned position with respect to the gate electrode /J'', and the gate electrode
Near the other end of j is a cell plate electrode 2j provided via internal silicon iron oxide l≦ and on gate oxide 1%/4c, and this cell plate electrode @2! consists of another silicon layer that is insulated and separated from the silicon layer here. In Figure 1, one of the two high melting point metal layers provided via the gate oxide # slag on the substrate it is connected to the gate voltage @ /j
The other side is used as a cell plate electrode roller, and internal silicon oxide 9I/4 is provided on the surfaces of the gate electrode lj and cell plate electrode roller, covering the internal silicon oxide @/4 and the gate oxide film l. A silicon layer λ is provided, and two of these silicon layers are gate electrodes l! Internal silicon oxide film 1 at one end of
The substrate is in contact with the region 241 in the substrate /, / through the contact hole 2Jt which is in a self-aligned positional relationship through the contact hole 6, and corresponds to the other end of the gate electrode lj and the cell plate electrode roller. Other area cores are provided within ii. The silicon layer λλ is the gate electrode l! It is not necessary to invade both the cell plate electrode roller and the cell plate electrode roller, and it is sufficient that the contact hole is in contact with the area reference through the contact hole λ3.

上述した第3図〜第!図に示した実−例において、基板
//、領域領域ココア、及びシリコン層ココ・コjは第
2図に示し九実施例の基板ii、領域12・/J、及び
シリコン層/I−/りと、それすれ同じものを用いれば
よい。またjIJ図〜第jllの構造はいずれもゲート
電@it又はセルプレート電極J4として用いられてい
る高融点金属層の表面にだけ選択的に内部シリコン酸化
膜14が設けられており、他の部分の表面には内部シリ
コン酸化#/!は形成されていない。第3図〜論!図の
構造の半導体装置は、いずれも薄い内部シリコン酸化1
1/Aを介してゲート電極l!とコンタクトホールコJ
が自己整合的位置関係になっているので、集積回路の高
密度化に適している。またゲート領域とコンタクトホー
ルの距離が短くするので半導体装置を高集積化、高速化
できる。
Figures 3 to ! mentioned above. In the example shown in the figure, the substrate //, the region cocoa, and the silicon layer Coco-Coj are shown in FIG. All you have to do is use the same thing. In addition, in all of the structures in Figures jIJ to Jll, the internal silicon oxide film 14 is selectively provided only on the surface of the high melting point metal layer used as the gate electrode @it or the cell plate electrode J4, and the internal silicon oxide film 14 is provided on the other parts. Internal silicon oxidation on the surface #/! is not formed. Figure 3 ~ Theory! Semiconductor devices with the structure shown in the figure all have a thin internal silicon oxide layer.
1/A through the gate electrode l! and contact hall co J
Since they have a self-aligned positional relationship, they are suitable for increasing the density of integrated circuits. Furthermore, since the distance between the gate region and the contact hole is shortened, the semiconductor device can be highly integrated and operate at high speed.

なお第コ図〜第j図は説明をわか抄やすくするためシリ
コン層/If、  /P、 20.  コ!が露出して
いる構造について説明し良が、必要に応じこれらの構造
の上に絶縁膜や配線層等が設けられていることはいうま
でもない。
In addition, for the sake of brevity, the silicon layers /If, /P, 20. Ko! Although we will explain the structure in which the .

次に本発@に係る半導体装置の製造方法のl実施例を説
明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described.

pmll単結晶シリコン基板//上にゲート駿化躾/4
CK用いる飴縁層として例えば厚さμooXのシリコン
駿化膿を形成し、その後高融点金属層を形成し、こc1
3^一点金属層を公知のリング2フイ技術とエツチング
技術を用いて加工しゲート電極isを形成し、第6−A
図の構造を得る。ゲート電&ljの高融点金属層に用い
る材料としては、低比抵抗で耐熱性が高くその材料の酸
化物が水嵩を含む雰囲気中で熱処理することにより容易
に還元されるものであることが必要であり、例えば鳩。
pmll single crystal silicon substrate//gate gate on top/4
For example, a silicon layer with a thickness μooX is formed as a candy layer to be used for CK, and then a high melting point metal layer is formed.
3^ A single point metal layer is processed using the well-known ring 2-fi technology and etching technology to form a gate electrode IS.
Get the structure of the diagram. The material used for the high melting point metal layer of the gate electrode must have low resistivity and high heat resistance, and the oxide of the material must be easily reduced by heat treatment in an atmosphere containing bulk water. Yes, for example, pigeons.

W * T@ + ’r1 尋がある。本実施例では以
下M、を例に挙げて詳細に説明する。第6−Amのゲー
ト電極l!は電子ビーム蒸着法で形成した厚さ約JOO
OkのM・である。
W * T @ + 'r1 There is fathom. This embodiment will be described in detail below using M as an example. 6th-Am gate electrode l! The thickness is approximately JOO formed by electron beam evaporation method.
M is OK.

次に#l7−A図の構造のものに主面30側からn1/
IIiの不純物例えばヒiAをドーズ量@X10”e−
”、注入エネルギー/ 00 kaVでゲート電極lj
をマスクにしイオン注入し友後アニールを行いソース領
域lコ及びドレイン領域IJ管形成し、第4−B図の構
造を得る。
Next, from the main surface 30 side to the one with the structure shown in #l7-A,
The impurity of IIi, for example, HiA, is dosed @X10”e-
”, gate electrode lj with implantation energy/00 kaV
Using the mask as a mask, ions are implanted and then annealing is performed to form a source region I and a drain region IJ, thereby obtaining the structure shown in FIG. 4-B.

゛ 次にゲート電@/jとして用いる高融点金属層の表
面を酸化して高融点金属酸化物層31t−形成し、第j
−O1mlの構造を得る。高融点金属層VとしてM・を
用い九場合に一般に安定に得られるM。
゛Next, the surface of the high melting point metal layer used as the gate electrode @/j is oxidized to form a high melting point metal oxide layer 31t-.
Obtain the structure of -O1 ml. M is generally stably obtained when M is used as the high melting point metal layer V.

の酸化物としては二酸化モリブデン(以下「鳩o1」と
いう)と二酸化モリブデン(以下「M、o、」という)
とがある。Mt、0.はMe  t−酸素を含む雰囲気
中で低温熱処理して容易に得られるが、このM・0.は
約100℃以上の高温になると昇華し始める。このため
高融点金属酸化物層31としてM@0.を用いた場合に
は後に述べる熱JI&焉によりM・0.の剥離等がおこ
ってしまい不都合である。
Examples of oxides include molybdenum dioxide (hereinafter referred to as "hato o1") and molybdenum dioxide (hereinafter referred to as "M, o,").
There is. Mt, 0. is easily obtained by low-temperature heat treatment in an atmosphere containing Met-oxygen, but this M.0. begins to sublimate when the temperature reaches a high temperature of about 100°C or higher. Therefore, as the high melting point metal oxide layer 31, M@0. When using M・0. This is inconvenient as peeling of the film may occur.

従って高融点金属酸化物層J/としては融点が1200
℃と高く高温で安定1 M、 O,を用いる必要がある
。しかし、従来M・表面にM・Omを形成することは容
易ではなかった。我々は種々の検討の結果M・o、 t
 M・表面に安定につくるM・の酸化方法を二つ見い出
した。第1の方法はM・を酸素雰囲気中で700 ’C
程度で酸化しM・の表面に−HM・0.管形成し、続い
て不活性ガス(例えば窒素ガス)中でM・0.の昇華点
に近い温度又はそれ以上の温度で熱処理しM・O,l 
M・0鵞に変えM・の表面にMe Omを形成する方法
である。第20方法は、酸素を微量(7,0%以下)を
會む不活性ガス(例えば窒素ガス)雰囲気中で鉦・をM
・0畠 の昇華点に近い温度又はそれ以上の温度で熱処
理しM@#!面にMo1st形成する方法である。この
二つの方法で見られ九M・表面のMeflt化物がM、
0.であることFiXS回折と電子線回折によシ確緒し
友。
Therefore, the melting point of the high melting point metal oxide layer J/ is 1200.
It is necessary to use 1 M, O, which is stable at high temperatures as high as ℃. However, it has not been easy to form M.Om on the conventional M.Om surface. As a result of various studies, we found that M・o, t
We have discovered two methods of oxidizing M that can be stably produced on the surface of M. The first method is to heat M. to 70'C in an oxygen atmosphere.
-HM・0. is oxidized to the surface of M. Tube formation followed by M.0. M・O,l is heat treated at a temperature close to or higher than the sublimation point of
In this method, Me Om is formed on the surface of M. instead of M.O. The 20th method is to press a gong in an inert gas (e.g. nitrogen gas) atmosphere containing a trace amount of oxygen (7.0% or less).
・Heat-treated at a temperature close to or higher than the sublimation point of 0.M@#! This is a method of forming Mo1st on the surface. With these two methods, the Meflt compound on the 9M surface is M,
0. Being a good friend of FiXS diffraction and electron diffraction.

本実施例においては第1の方法を用いて高融点金属酸化
物層J/となるM・Os を形成した。その−例として
は1M・を備えた基体を酸素雰囲気中で300″Cの温
度で60分間熱処珈しM・O,t−M・上に形成した後
、窒素雰囲気中で100℃の温度で30分間熱熱処理M
・の11面に約参〇OAの厚さのM・0ttllk成し
九〇第7図はM、上に形成するMeOaの腺厚と形成時
間との関係を示したものである1llli II (m
) (b) (c)Fi形成温度がそれぞれj 00 
’C。
In this example, the first method was used to form M.Os, which would become the high melting point metal oxide layer J/. For example, a substrate with 1M. Heat treatment M for 30 minutes at
・M・0ttllk with a thickness of about 0OA is formed on the 11th side of
) (b) (c) Fi formation temperature is j 00 respectively
'C.

3λo”c、izo℃の場合についてのMe0illK
厚の形成時間依存性である。後に述べるように形成され
る内部シリコン酸化@i基の厚さはMeO,を変換して
できるM・0□の腺厚に依をするので、内部シリコン酸
化@/4の厚さの制御上、このM2O。
Me0illK for the case of 3λo”c, izo℃
The thickness depends on the formation time. As will be described later, the thickness of the internal silicon oxide @i group formed depends on the thickness of the M・0□ gland formed by converting MeO, so in order to control the thickness of the internal silicon oxide @/4, This M2O.

0験厚を精度よく制御しておくことが大切である。It is important to accurately control the zero test thickness.

第7図は%300℃前価の形成温度でM・0.を形成す
れば精度よ(M、0.の膜厚の制御かで會ることを示し
ている。なお、上述した二つのM・0吹の形成方法を比
較した場合には、第1の方法の方がMoo、の膜厚の制
御及びM・中への酸素の拡散妨止の点ですぐれている。
Figure 7 shows M.0. It is shown that the accuracy depends on the control of the film thickness of M. is superior in terms of controlling the film thickness of Moo and preventing oxygen from diffusing into M.

M・中に酸素が拡散すると後に述べる内部シリコン酸化
lIK形成工程でM・が大きな体積収縮を伴うことから
あまり望tL<ない。
If oxygen diffuses into M, it is not very desirable because M will undergo a large volumetric contraction in the internal silicon oxidation lIK formation process described later.

次に公知のリングラフィ技術を用いて第4−0図の構造
のものの上にレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンJJは例えば嬉6−D図に示すようにコンタ
クトホール形成用の開ロ部Jコ畠を有してお妙、開ロ部
Jコ畠の−stゲート電極l!に重なるように形成して
おくことが−ましい。なお従来の製造工場においてはゲ
ート電@/jと一ロ部Jコ―の一1Bが重なるようなレ
ジストパターンを用いた場合にその後の工程により露出
しているゲート電極l!と゛コンタクト用電極が短絡し
てしまうので、開口部JJaはゲート電極12から離し
て形成しなければならず、そのときの距離は通常リソグ
ラフイエ楊におけゐ余elf及びエツチング時における
サイドエツチング量等を考慮してl声m以上とするのが
普通である。本発明では後述するよう罠シリコン層JJ
と基板//との接続を行う九後に内部シリコン酸化11
174を形成するととによりゲート電極ljとシリコン
層JJとの絶縁分離を行うので、ゲート電@IIと開口
部3コ畠の一部が重なるレジストパターンを形成しても
構わない〇 次に第4−D@lの構造のもののゲート酸化1174(
をレジストパターン321にマスクとして公知のエツチ
ング技術により穿孔してコンタクトホール17を形成し
た後レジストパターン32を除去し第6−H図の構造を
得ゐ〇 次に、籐4−II図の構造のものの上にシリコン層3J
を形成し第4−2図の構造を得る。シリコン層JJId
p・+ystでもアモルファスシリコンでもよい。本実
施例では電子ビーム蒸着法によりpsly81を1jo
nム0厚さに形成した。その後このpoly 81を低
抵抗化するためにヒ素等の不純物tpaly81ヘイオ
ン注入法により添加した0シリコシ層33として用いる
poly81の形成には他の形成法例えばOVD法等を
用いてもよく、形成時に不純物を添加してもよい。また
poly8iの不純物濃度は、poly81の用途に応
じ適宜設定すればよいことはもちろんであるO 次に、第6−2図の構造のものを水素3B@気又は水素
を含む不活性ガス(例えば電素ガス)11N気中で熱処
理することにより高融点金属酸化物層31を還元し同時
にシリコン層3J管内部、即ち高融点金属層側から酸化
し内部シリコン酸化lI!/4を形成し第4−0図の構
造を得る。本実施例においては、水lRX囲気中で10
00℃の温度で40分間の熱処理を行いMoかを還元し
M、とじ、同時に内部シリコン酸化y14i4を約7o
oXの厚さ形成した。上記の例では1ooo℃60分の
熱処理を行っているが、この熱処理条件は高一点金属酸
化物層31の還元と同時(シリコン層J3が内雰囲気中
にホスヒン(1’Hs )を加えることによ19内部シ
リコン酸化1I16tl−リンガラス化させることも可
能である。
Next, a resist pattern is formed on the structure shown in FIG. 4-0 using a known phosphorography technique. This resist pattern JJ has, for example, an open bottom J field for forming a contact hole, as shown in Figure 6-D. It is preferable to form them so that they overlap. Note that in conventional manufacturing plants, when a resist pattern is used in which the gate electrode @/j overlaps with the gate electrode 1B of the 1st part J, the gate electrode 1 is exposed in the subsequent process! Since the contact electrode would be short-circuited, the opening JJa must be formed at a distance from the gate electrode 12, and the distance at this time is usually determined by the amount of side etching during lithography and the amount of side etching during etching. In consideration of this, it is normal to set the number of voices to m or more. In the present invention, as described later, the trap silicon layer JJ
Internal silicon oxidation 11 after making the connection with the substrate//
Since the gate electrode lj and the silicon layer JJ are insulated and separated by forming the gate electrode 174, it is possible to form a resist pattern in which the gate electrode @II and a part of the opening 3 overlap. - Gate oxidation 1174 (
The resist pattern 321 is used as a mask to be drilled using a known etching technique to form a contact hole 17, and then the resist pattern 32 is removed to obtain the structure shown in Fig. 6-H. Next, the structure shown in Fig. 4-II is obtained. Silicon layer 3J on top of the thing
is formed to obtain the structure shown in Fig. 4-2. Silicon layer JJId
It may be p.+yst or amorphous silicon. In this example, psly81 is 1jo by electron beam evaporation method.
It was formed to a thickness of 0 nm. Thereafter, in order to lower the resistance of this poly 81, impurities such as arsenic are added by ion implantation. Other formation methods such as OVD may be used to form the poly 81 used as the silicon layer 33. may be added. It goes without saying that the impurity concentration of poly8i can be set appropriately depending on the use of poly81. The high melting point metal oxide layer 31 is reduced by heat treatment in 11N air (raw gas), and at the same time, the silicon layer 3J is oxidized from inside the tube, that is, from the high melting point metal layer side, and internal silicon oxidation lI! /4 to obtain the structure shown in Figure 4-0. In this example, 10
A heat treatment was performed at a temperature of 00°C for 40 minutes to reduce Mo and bind it, and at the same time reduce the internal silicon oxidation Y14I4 to about 7O
A thickness of oX was formed. In the above example, heat treatment is performed at 100°C for 60 minutes, and this heat treatment condition is such that the high single point metal oxide layer 31 is simultaneously reduced (silicon layer J3 adds phosphine (1'Hs) to the internal atmosphere). It is also possible to convert the internal silicon oxide into 1I16tl-phosphorus glass.

次にゲート電極l!上のシリコン層J j th一部會
公知のリングラフィ技術とエツチング技tit用いて除
去し残ったシリコン層をソース電極it及びドレイン電
@itとする第6−H図の構造を得ゐ。なお、この場合
ソース電極itとドレイン電極lりの間の隙間には、例
えばシリコン層331に酸化して成るシリコン酸化膜等
の絶縁線を設けてもよい。
Next, the gate electrode l! A portion of the upper silicon layer J j th is removed using a well-known phosphorography technique and an etching technique, and the remaining silicon layer is used as a source electrode it and a drain electrode @it to obtain the structure shown in FIG. 6-H. In this case, an insulating wire such as a silicon oxide film formed by oxidizing the silicon layer 331 may be provided in the gap between the source electrode it and the drain electrode l.

このあと必要に応じて層間絶縁線、配線層等の形成工程
を行えばよい。
After this, steps for forming interlayer insulating lines, wiring layers, etc. may be performed as necessary.

上述の内部シリコン酸化読影成工程前後の構造の変化を
第を姻に示すオージェ電子分光法の測定結果に基づいて
a明する。第を図(4)は内部シリコン酸化族形成前、
卸ち第6−6−1l1の構造について嬉l幽の)は内部
シリコン酸化膜形成工程後、即ち第4−0図の構造につ
いて、シリコン層33I!面から基板//力方向の構成
7c木1y′)深さ方向分布をそれぞれ示している。横
軸は試料をスノくツタエツチングした時間で、シリコン
層33表面からの深さに対応している。(a) 、 (
b)、 (clはそれぞれシリコン、酸素1M・を示す
曲線である。
The changes in the structure before and after the internal silicon oxidation imaging process described above will be explained based on the results of Auger electron spectroscopy measurements. Figure (4) is before internal silicon oxide group formation;
Regarding the structure of Figure 6-6-1l1, after the internal silicon oxide film formation step, that is, with respect to the structure of Figure 4-0, the silicon layer 33I! Structure 7c tree 1y') from surface to substrate//force direction distribution in depth direction is shown, respectively. The horizontal axis represents the time during which the sample was etched, which corresponds to the depth from the surface of the silicon layer 33. (a) , (
b), (cl are curves showing silicon and oxygen 1M·, respectively.

第1図(4)はM。上にM、 o、が形成されており災
にMoO,上にpoly8iが形成されていることt−
明瞭に示している。第1図い)を第r図囚と比較してみ
るとM、0.であった部分かM、 K還元されpoly
8.1とM2O,の界面であった付近からpoly81
11E山方向に約7001程度の内部シリコン酸化鉄が
形成されている様子がわかる。
Figure 1 (4) is M. M, o, is formed on top, MoO is formed on top, and poly8i is formed on top.
clearly shown. Comparing Figure 1) with Figure R, M, 0. The part that was M, K is reduced to poly
poly81 from the vicinity of the interface between 8.1 and M2O.
It can be seen that about 7001 internal silicon iron oxides are formed in the direction of the 11E peak.

第r図(I3)によれば、1中には酸素は入っておらず
上述【〜た内部シリコン酸化線形成工程では鳩が酸化さ
れないことを示しており、またM・とシリコンとの反応
によるシリサイドなども形成されていないことを示して
いる。更に第を図(6)からは、なオージェ電子分布を
示しているので、両界面は非常に均質かつ一様に形成さ
れているものと判断される。このように第4−v図の構
造のものを水素を含む雰囲気中で熱処理することにより
第6−0図に示す内部シリコン酸化1111!/Aが形
成される理由は次のように考えられる。
According to FIG. This indicates that no silicide is formed. Furthermore, since FIG. 6 shows an Auger electron distribution, it is judged that both interfaces are formed very homogeneously and uniformly. By heat-treating the structure shown in FIG. 4-V in an atmosphere containing hydrogen, internal silicon oxidation 1111 as shown in FIG. 6-0 is obtained! The reason why /A is formed is considered as follows.

即ち、Mo01が次の反応により還元され、M、 0.
+λH,−11Mo+コH,0このとき生成されるH8
0によりシリコン層33であるpoly8ムが鹸化され
内部シリコン酸化N/4が形成されるものと考えられる
。従って熱処理雰囲気として用いる水素の量は上記の還
元反応に用いられるのに充分な量があればよい。そして
上記の還元反応に伴って発生するH、0の量はたかだか
Mo0Iを構成する#嵩量で限定されてしまうので、形
成しうる内部シリコン酸化鉄16の最大の厚さはMoO
,fl厚さによって決定されることに注意しておく必要
がある。
That is, Mo01 is reduced by the following reaction, and M, 0.
+λH, -11Mo+koH,0 H8 generated at this time
It is considered that poly8, which is the silicon layer 33, is saponified by N/4 to form internal silicon oxide N/4. Therefore, the amount of hydrogen used as the heat treatment atmosphere may be sufficient as long as it is used in the above-mentioned reduction reaction. Since the amount of H and 0 generated in the above reduction reaction is limited at most by the # bulk amount constituting MoOI, the maximum thickness of the internal silicon iron oxide 16 that can be formed is
, fl is determined by the thickness.

次に、上述の内部シリコン酸化線形成工程で形成した内
部シリコン酸化鉄lIJの鉄質を、種★の方法でl’l
’1lll[iしたのでその結果を説明する。先ずXP
8(x−ray photoslect?。。5pec
tr。1copy ) 測定により内部シリコン酸化I
I/6の組成を検討したところ、この躾のシリコンの2
p電子の結合エネルギーが/ OJ、 J eVであり
通常のシリコンの#酸化膜0シリコンのコル電子の結合
エネルギー値/ OJ、 4A eVにほぼ一致したこ
とから、内部シリコン酸化膜14の組成は通常のシリコ
ンの熱酸化膜と同様の組成であると判断した。次に内部
シリコン酸化111/4の希フッ酸(フッ酸二水= J
 : ioo )に対するエツチング速度はlλoR7
分であり通常のシリコンのll’lal化躾の同様の液
でのエツチング速度102X/分とほぼ同等であった。
Next, the iron quality of the internal silicon oxide lIJ formed in the above-mentioned internal silicon oxide line forming step is
'1llll[i, so I'll explain the results. First, XP
8(x-ray photoselect?..5pec
tr. 1copy) Internal silicon oxidation I by measurement
When we examined the composition of I/6, we found that the silicon 2
Since the binding energy of p electrons is /OJ, J eV, which is almost the same as the binding energy value of col electrons /OJ, 4A eV of normal silicon #oxide film 0 silicon, the composition of the internal silicon oxide film 14 is normally It was determined that the composition was similar to that of the thermal oxide film of silicon. Next, dilute hydrofluoric acid with internal silicon oxidation of 111/4 (hydrofluoric acid diwater = J
: ioo ), the etching speed is lλoR7
The etching rate was almost the same as the etching rate of 102X/min using a similar solution for normal silicon ll'alization.

次に内部シリコン酸化fA/6上に100μ角のpo1
781 112層電極を形成し、内部シリコン酸化鉄1
6の耐圧及びリーク電流を測定したところ、耐圧はlO
6■/(至)以上で、リーク電流はIOA以下であり、
通常のシリコンの熱酸化膜と同等の値を得た。以上の絆
価の結果から、内部シリコン酸化@/4の膜質は通常の
シリコンの熱酸化膜と−等であると結論し7た。
Next, a 100μ square po1 is placed on the internal silicon oxide fA/6.
781 112 layer electrode formed, internal silicon iron oxide 1
When we measured the withstand voltage and leakage current of No. 6, the withstand voltage was 1O
6■/(to) or more, the leakage current is less than IOA,
A value equivalent to that of a normal silicon thermal oxide film was obtained. From the above bond value results, it was concluded that the film quality of internal silicon oxide @/4 was - etc.7 compared to a normal silicon thermal oxide film.

以上説明したように、本発明に係る方法を用いると、シ
リコン@33とゲート電極l!の絶縁分離をシリコン層
33の形成後に行えることからレジストパターン形成工
程においてコンタクトホール形成用開口5321の一部
をゲート電極ijに重ねて形成できるので、コンタクト
ホール17をゲート電極ljに対して自己整合的な位置
に形成できる。その結果薄い内部シリコン酸化膜16を
介してゲート電極ljとコンタクトホール17が近接し
た構造とな抄面積が小さく集積回路の高密度化に適した
半導体装1を実現できる。例えば従来の構造に比ベゲー
ト電極とコンタクトホールとの距離を1桁以上短くでき
、セル面積を数io%縮小で自る。更に、ゲート電極l
j下のゲート領域とコンタクトホール17との距離が内
部シリコン酸化膜/Aの厚さyで一義的に決まりこの距
離が短いので極めて高速な半導体att−実現できる。
As explained above, when the method according to the present invention is used, silicon@33 and gate electrode l! Since insulation separation can be performed after forming the silicon layer 33, a part of the contact hole forming opening 5321 can be formed overlapping the gate electrode ij in the resist pattern forming process, so that the contact hole 17 can be self-aligned with the gate electrode lj. It can be formed in the desired position. As a result, it is possible to realize a semiconductor device 1 having a structure in which the gate electrode lj and the contact hole 17 are in close proximity to each other via the thin internal silicon oxide film 16, which has a small cutting area and is suitable for increasing the density of integrated circuits. For example, the distance between the gate electrode and the contact hole can be reduced by more than an order of magnitude compared to the conventional structure, and the cell area can be reduced by several IO%. Furthermore, the gate electrode l
The distance between the gate region under j and the contact hole 17 is uniquely determined by the thickness y of the internal silicon oxide film/A, and since this distance is short, an extremely high-speed semiconductor can be realized.

を九謝を図で1!明したように、内部シリコン酸化鉄の
S質はシリコンの熱酸化膜と同様の膜質を有しOVD 
810□に比べてすぐれているので、本発明を用いれば
ゲート電極と他の電極として用いられるシリコン層の間
の絶縁特性のよい半導体装置を実現できる。更に内部シ
リコン酸化II/AFi、高融点金属層の表面にむらな
く一様に形成された高融点像l141I!化物層を還元
する際に生ずるH、0を利用して形成されるので一様に
かつ選択的に高融点金属層表面のみを覆う構造になって
いる。こ電極/jの段差部で内部シリコン畝化験16が
オ゛−バーハング状に形成される仁ともないので、段差
部でのシリコン層の断線が問題になることもない。この
ように短絡・断線のないことからその製造歩留りも着し
く高い。更に、内部シリコン酸化展形成工撫では、従来
のM・上への0VD8 io、層成時の如<Moo、の
形成がおこらないように複雑な手順と時間をかけること
なく、簡隼にゲート電他Ir上に内部シリコン酸化*/
4に形成で自為。
1 with a diagram of Jiu Xie! As explained above, the S quality of the internal silicon iron oxide has the same film quality as the thermal oxide film of silicon, and the OVD
Since it is superior to 810□, by using the present invention, it is possible to realize a semiconductor device with good insulation properties between the gate electrode and the silicon layer used as another electrode. Furthermore, a high melting point image l141I is evenly and uniformly formed on the surface of the internal silicon oxide II/AFi and high melting point metal layer! Since it is formed using H and 0 generated when reducing the compound layer, it has a structure that uniformly and selectively covers only the surface of the high melting point metal layer. Since the internal silicon ridge 16 is not formed in an overhang shape at the stepped portion of the electrode /j, there is no problem of disconnection of the silicon layer at the stepped portion. Since there are no short circuits or disconnections, the manufacturing yield is also extremely high. Furthermore, during the internal silicon oxide expansion formation process, gates can be easily formed without requiring complicated procedures and time to prevent the formation of 0VD8 io on the conventional M. Internal silicon oxidation on top of Ir*/
Naturally formed in 4.

また高融点金属酸化物層J/のM・01は酸洗浄に比較
的耐えることができるので、第4−D図から第A−g図
に移るときの工程で適当な酸洗浄會行うことにより、素
子の表面の清浄化が行え、製造歩留りの向上及び製造装
置の汚染防止ができる。
In addition, since M.01 of the high melting point metal oxide layer J/ can be relatively resistant to acid cleaning, by performing an appropriate acid cleaning session in the process when moving from Figure 4-D to Figure A-g. The surface of the element can be cleaned, the manufacturing yield can be improved, and the manufacturing equipment can be prevented from being contaminated.

上に述べた製造方法は第6−A図〜第4−0図に示す工
程に限定されず種々の賢形例が考えられる。
The manufacturing method described above is not limited to the steps shown in FIGS. 6-A to 4-0, and various examples can be considered.

第1の変形例としては、第6図の実施例においてイオン
注入工程と高融点金属酸化物層形成工程とを逆にしたも
のがある。即ち第6−A図の構造のものに高融点金属酸
化物層形成工程奢施し、高融点金属酸化物層31t−備
えた第ターA図に示す構造のものを得、その後不純物を
イオン注入することにより第P−B図の構造を得、その
後は第6図の場合と同様の工程により第A−D図〜第6
−H図の構造1に得る。この方法によればゲート電機/
 jlithIに結晶性の患い高融点金属酸化物層31
が形成されているので、イオン注入に対する阻止能を大
きくでき、いわゆるテヤネ゛リング現象の改豐に有効で
ある。例えばM・などではゲート電極13f結晶性のよ
抄曳い躾又は2oooX以下のより薄い膜にする場合な
どに%罠有効である。
As a first modification, the ion implantation step and the refractory metal oxide layer forming step are reversed in the embodiment shown in FIG. That is, the structure shown in FIG. 6-A is subjected to a process of forming a high melting point metal oxide layer to obtain the structure shown in FIG. By doing this, the structure shown in Figures P-B is obtained, and then the same process as in the case of Figure 6 is performed to obtain the structure shown in Figures A-D to Figure 6.
- Obtain structure 1 in diagram H. According to this method, Gate Electric/
crystalline high melting point metal oxide layer 31
Since this structure is formed, the blocking power against ion implantation can be increased, and this is effective in correcting the so-called tearing phenomenon. For example, in the case of M., etc., the % trap is effective when the gate electrode 13f has a high crystallinity or is made into a thinner film of 200X or less.

また第コの変形例としては、高一点金属酸化物層形成工
程とコンタクトホール形成工程とを逆にしたものがおる
。即ち第4−B図の構造をものに第4−D図及び第6−
E図の構造を得るのと四様な工程を施して第1o−h図
及び$10−B図の構造を得、次いで高融点金属酸化物
層形成工程を行い第10−0図の構造を得る。この場合
高融点金属酸化一層形成時にコンタクトホール17を通
じて露出している基板iiの一部も酸化されるが、この
ときの酸化温度は300″C1i度と低い九め基板ll
上に形成されるシリコン酸化膜はシリコンの自然酸化膜
と同程度の厚さしかないので、希フッ酸によるライトエ
ツチング処理を施すことによりゲート酸化膜/4Cの厚
さを殆ど減することなく第1O−0図の構造を実現でき
る。なお、M・0mは希フッ酸に対しては十分耐性があ
る。その後は第6図と同様の工程により第6図y図〜第
4−H図と同じ構造を得る。
Further, as a modification example 1, there is one in which the high point metal oxide layer forming step and the contact hole forming step are reversed. That is, based on the structure of Figure 4-B, Figures 4-D and 6-
The structures shown in Figures 1-oh and 10-B are obtained by performing four different processes to obtain the structure shown in Figure E, and then the process of forming a high melting point metal oxide layer is performed to obtain the structure shown in Figure 10-0. obtain. In this case, a part of the substrate ii exposed through the contact hole 17 is also oxidized when forming a single layer of high melting point metal oxide, but the oxidation temperature at this time is as low as 300'' C1i degrees.
Since the silicon oxide film formed thereon is only about the same thickness as the natural oxide film of silicon, light etching treatment with dilute hydrofluoric acid can be applied to the gate oxide film/4C without reducing its thickness. The structure shown in the 1O-0 diagram can be realized. Note that M.0m has sufficient resistance to dilute hydrofluoric acid. Thereafter, the same structure as shown in FIGS. 6-Y to 4-H is obtained by the same steps as in FIG. 6.

ところでこれまでa明した製法の実施例において、シリ
コン層33として用いるpoly8iが薄い場合(例え
ば110019度)にはM6とpo1781界thiK
やや厚い内部シリコン酸化膜を形成することが困難にな
る。この理由はシリコン層33があまり薄いと内部シリ
コン酸化膜形成時にH,Oがシリコン/fjJJのピン
ホールや結晶粒界を通じて外部へ散逸してしまうためと
考えられる。この問題を解決するためには凧6−F@の
構造を得た後にシリコン層31の表1にシリコン酸化膜
3弘を形成し九@/ /−A図J)構造を得てから、第
1−0図の構造1に得る丸めの工程を行い第1/−Hの
構造を得ればよい。その後このシリコン酸化膜3≠は必
4/!に応じて残して使用するか除去すればよい。
By the way, in the example of the manufacturing method explained so far, when the poly8i used as the silicon layer 33 is thin (for example, 110019 degrees), the M6 and po1781 boundaries thiK
It becomes difficult to form a somewhat thick internal silicon oxide film. The reason for this is thought to be that if the silicon layer 33 is too thin, H and O will dissipate to the outside through pinholes and grain boundaries of silicon/fjJJ during formation of the internal silicon oxide film. In order to solve this problem, after obtaining the structure of the kite 6-F@, a silicon oxide film 3 is formed on the surface 1 of the silicon layer 31, and after obtaining the structure of the kite 6-F@, It is sufficient to perform the rounding process to obtain the structure 1 in Figure 1-0 to obtain the 1st/-H structure. After that, this silicon oxide film 3≠ must be 4/! You can leave it on and use it or remove it depending on your needs.

第1 /−A図の構造を用いて内部シリコン酸化@/4
の形成會行った場合のオージェ電子分光測定結果をシリ
コン酸化膜3弘を設けない場合と比軟して鯖/、2図に
示す。シリコン層33として電子ビーム蒸着法により形
成した厚さtiooXのpoly 81 t−用い、シ
リコン酸化膜3弘は例えばシリコン層33を熱酸化して
−00にの厚さとした。
Internal silicon oxidation @/4 using the structure shown in Figure 1 /-A
The results of Auger electron spectroscopy when the formation process was carried out are shown in Figure 2, comparing them with those when no silicon oxide film was formed. As the silicon layer 33, poly 81 t- with a thickness of tiooX formed by electron beam evaporation was used, and the silicon oxide film 3hiro was made, for example, by thermal oxidation to a thickness of -00.

第7λ図((転)はシリコン酸化膜3弘を設けないで内
部シリコン酸化換形成を行った場合の、籐lJ図の)は
シリコン酸化膜3弘を設けて内部シリコン敏化腺形成を
行った場合の、シリコ7133表面から基板//力方向
の構成元素の深さ方向分布を示している。シリコン酸化
1lIJ4Iがある場合には第1コ図CB)から、po
ly81とM・との間に比較的厚い内部シリコン酸化1
1/Aが形成されpoly81 と内部シリコン酸化W
Ik16との界面及び内部シリコン酸化膜/6とMoと
の界面とが共に均質かつ一様に形成されていることがわ
かる。またpoly81を熱酸化してシリコン酸化膜3
4!−を形成してもM・が酸化されていないことも確認
済である。
Figure 7 λ ((transformation) is when internal silicon oxidation formation is performed without providing a silicon oxide film 3-layer, and the rattan lJ diagram) is when internal silicon sensitization gland formation is performed with a silicon oxide film 3-layer provided. The depth distribution of the constituent elements from the surface of Silico 7133 to the substrate // force direction is shown. If there is silicon oxide 1lIJ4I, from the first figure CB), po
Relatively thick internal silicon oxide 1 between ly81 and M.
1/A is formed and poly81 and internal silicon oxide W
It can be seen that both the interface with Ik16 and the interface between internal silicon oxide film/6 and Mo are formed homogeneously and uniformly. In addition, poly81 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 3.
4! It has also been confirmed that even though - is formed, M. is not oxidized.

一方、シリコン層J3が薄い場合の対策としては、シリ
コン層330表面を非晶質化したり、緻密な躾で被覆す
ることが効果があるので、0vD810.や窒化*1−
堆積させ九り、シリコン層の表面を直接窒化してもよい
On the other hand, as a countermeasure for the case where the silicon layer J3 is thin, it is effective to make the surface of the silicon layer 330 amorphous or cover it with a precise coating. or nitriding *1-
After deposition, the surface of the silicon layer may be directly nitrided.

以上は−クのゲート電極に対して二つのコンタクトホー
ルを有する半導体装置の製法について説明し九が、次に
一つのゲート電極に対して一つのコンタクトホールを有
する半導体装置の製法について簡単に説明する。
The above describes the manufacturing method of a semiconductor device having two contact holes for one gate electrode in (9) and then briefly explains the manufacturing method of a semiconductor device having one contact hole for one gate electrode. .

p!ll単結晶シリコン基板//上にゲート酸化験/I
I4介してセルプレート電極20となるpoly8iを
形成1.これを加工しその表面にシリコン酸化膜21郷
の絶縁層を形成し、更にゲート酸化11114とシリコ
ン酸化膜λlを徨うように高融点金属層を形成しこの高
融点金属層をセルプレート電極〃の段差部で重なるよう
な所定形状に加工しゲート電極l!全形成し第1j−A
図の構造を得る。その後第4−B図〜第6−G図の構造
を得る工程と同様の工me行いそれぞれ第73−8図〜
第73−G(2)の構造を得る。一連の11116図の
場合と異なるのはイオン注入により基板内に設けられる
不純物領域λ−が一つであり(m/j−B図)、コンタ
クトホールコJの数も−っのゲート電極l!に対して一
つのみである点である。その後シリコン鳩λコを必要に
応じて加工し第73− H図の構造を得る。
p! ll Single crystal silicon substrate//Gate oxidation experiment/I
1. Forming poly8i which will become the cell plate electrode 20 via I4. This is processed and an insulating layer of silicon oxide film 21 is formed on its surface, and a high melting point metal layer is further formed so as to cover the gate oxide 11114 and silicon oxide film λ1, and this high melting point metal layer is used as a cell plate electrode. The gate electrode l! is processed into a predetermined shape so that it overlaps at the step part. Fully formed 1st j-A
Get the structure of the diagram. Thereafter, the same steps as those shown in FIGS. 4-B to 6-G are performed to obtain the structures shown in FIGS. 73-8 to 73-8, respectively.
The structure of 73rd-G(2) is obtained. What is different from the series of 11116 diagrams is that there is only one impurity region λ- provided in the substrate by ion implantation (m/j-B diagram), and the number of contact holes J is also the same as that of the gate electrode l! There is only one point. Thereafter, the silicon pigeon λ is processed as necessary to obtain the structure shown in Fig. 73-H.

次にコンタクトホールが一つの場合の製法の他の実施例
について#!iL明する。第741!−A−の構造(第
j−A図のものと同じ)のものに嬉4−0―の構造を得
る際と同様の高融点金属酸化物層形成工程を施し第11
−B図の構造を得る。次に第6−9図〜第4−H図の構
造の4のを得るのと1WIIlの工程を行い第1(1−
OE−纂/4A−B図の構造を得る。このときコンタク
トホールコJはゲート電極12に対して一つ形成される
Next, let's talk about another example of the manufacturing method when there is only one contact hole #! Illustrate. No. 741! -A- structure (same as the one in Figure j-A) was subjected to the same high melting point metal oxide layer forming process as in obtaining the structure of 4-0-.
- Obtain the structure of diagram B. Next, obtain the structure 4 of Figures 6-9 to 4-H and perform the step 1WII1.
Obtain the structure of OE-Edit/4A-B diagram. At this time, one contact hole J is formed for the gate electrode 12.

次いで第14C−1!を図の構造のものを不活性雰囲気
中(例えば窒素)で熱処鵬しシリコン層λλ中の不純物
を基板//に拡散させ不純物員度領域λ−を形成し第7
44−H図の構造會得る。その後第1−G図及び第A−
H図の構造を得るのと同様の工程を行い第14cmG図
及び第1μ−H図の構造を得る。このときシリプン層コ
コの一部はセルプレート電極コjとして用いられる。な
お第1$−H図の構造を得る工程と第1参−0図の構造
を得る工程は逆でもよい。
Next, 14th C-1! The structure shown in the figure is heat-treated in an inert atmosphere (for example, nitrogen) to diffuse impurities in the silicon layer λ into the substrate, forming an impurity-filled region λ-.
Obtain the structure shown in Figure 44-H. Then Figure 1-G and Figure A-
A process similar to that for obtaining the structure shown in Fig. H is performed to obtain the structures shown in Fig. 14 cm G and Fig. 1 μ-H. At this time, a part of the silicone layer is used as a cell plate electrode. Note that the process of obtaining the structure of Figure 1 $-H and the process of obtaining the structure of Figure 1-0 may be reversed.

次にやはりコンタクトホールが一つの場合の製法の他の
実施例について説明する。第1j−Ae%Qに示すよう
な基板ii上にゲート酸化膜l弘を介してゲー)ml@
/j及びセルプレート電極λ、6となる高融点金属層を
先ず形成しその後第A−B図〜第4−G図を得るのと同
様の工程によりそれぞれ第1 j−8図〜第1j−ot
p:iの構造を得る。このとき一連の第6図の場合と異
なるのはゲート電@/jのセルプレート電極λ6とは逆
側にある端部付近にのみコンタクトホールλ3が設けら
れ、このコンタクトホール23を通じてシリコン層1が
一つの不純物領域2弘に接続していることである。その
後必要に応じてシリコン層2λを加工してもよい。
Next, another embodiment of the manufacturing method in which there is only one contact hole will be described. 1j-Ae%Q) ml@
1j-8 to 1j-, respectively, by the same process as that of forming the high melting point metal layer which will become /j and cell plate electrode λ, 6, and then obtaining FIGS. ot
Obtain the structure of p:i. What is different from the series of FIGS. 6 at this time is that a contact hole λ3 is provided only near the end of the gate electrode @/j on the opposite side from the cell plate electrode λ6, and the silicon layer 1 is formed through this contact hole 23. It is connected to one impurity region 2hiro. Thereafter, the silicon layer 2λ may be processed if necessary.

7g/J−に図〜第1j−1(図及び譲is−人図〜鯖
1s−H1!Qの実施例においても無ターA図〜my−
BTaA、mto−h図〜第1O−OQ及び第1/−A
図〜第1/−B図のような変形例は可能で、第144−
A図〜絽l参−H図の実施例においてもII/ 0− 
A図〜絽10−0図及び第ii−人図〜第1i−B図の
ような変形は可能である。
7g/J- to Figure 1j-1 (Figure and transfer is-person figure~Saba 1s-H1! Also in the example of Q, there is no tar A figure~my-
BTaA, mto-h diagram ~ 1st O-OQ and 1st/-A
Modifications such as those shown in Figures 1 to 1/-B are possible;
II/0- also in the examples shown in Figure A to Figure 1-H.
Modifications such as those shown in Figures A to 10-0 and Figures ii to 1i-B are possible.

本発明は以上*明した実施例に限定されるものでなく、
例えば内部シリコン酸化膜形成の際璧・0□をすべて還
元せず、M@かの一部を還元し同時にシリコン層を酸化
して内部シリコン酸化膜を形成するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above.
For example, when forming an internal silicon oxide film, the internal silicon oxide film may be formed by reducing part of the M@ and oxidizing the silicon layer at the same time, without reducing all of the M@.

また基板//としてnull単結晶シリコン基板を用い
領域lコ・/J。
In addition, a null single crystal silicon substrate is used as the substrate // and the regions l//J are formed.

2μ、コアにはpall不純物を導入してもよいし、i
iへの不純物の導入は第1弘−2図のようにし・リコン
層tr、iり、λコ、JJ蝉からの不純物拡散を利用し
て行ってもよい。更に内部シリコン酸化膜により高融点
金属層と分離されたシリコン層のみを除去しそのシリコ
ン層のあった部分により低抵抗な他の導電性層を設けて
もよい。またこれまでの説明はMI8FHTを中心に説
明したが、本発明は必ずしもMI8FITK限定される
ことなく、電極配線間どうしあるいは電極”配線とコン
タクトホール間の位置を自己整合的に形成する必要があ
用いて説明したが、本発明は高融点金属酸化物が水素を
含む雰囲気中熱処理で還元できれば曳く、大部分の高一
点像属が不発明の対象となることは明らかである。°ま
た製造プロセスが高温工程を含まないものである場合に
は、高融点金属層の代わりに高融点金属より融点の低い
金属で上述の性質を有する金属を用いてもよい。
2μ, pall impurity may be introduced into the core, i
The impurity may be introduced into i as shown in Fig. 1-2 using impurity diffusion from the silicon layers tr, i, λ, and JJ. Furthermore, only the silicon layer separated from the refractory metal layer by the internal silicon oxide film may be removed, and another conductive layer with low resistance may be provided in the area where the silicon layer was. Furthermore, although the explanation so far has focused on MI8FHT, the present invention is not necessarily limited to MI8FITK, and may be used where it is necessary to form the positions between electrode wirings or between electrode wiring and contact holes in a self-aligned manner. However, the present invention can be applied only if the high melting point metal oxide can be reduced by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, and it is clear that most high single point images are subject to non-invention. If a high-temperature process is not involved, a metal having the above-mentioned properties and having a melting point lower than the high-melting point metal may be used in place of the high-melting point metal layer.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明を用いると高融点金属層表
面にだけ選択的に通常のシリコンの熱酸化峡と同等の膜
質の内部シリコン酸化族を形成できる。これに関連して
他に次のように種々の効果を得ることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, by using the present invention, it is possible to selectively form an internal silicon oxide group having a film quality equivalent to that of a normal thermal oxidation gorge of silicon only on the surface of a high melting point metal layer. In connection with this, various other effects can be obtained as follows.

(1)  内部シリコン酸化i*を介してゲート電極と
(2)  ゲート電極とコンタクトホールとの距at雫
い内部シリコン酸化膜の厚さのみで決めることができる
ので高速な半導体装置全実現できる。
Since the distance between (1) the gate electrode via the internal silicon oxide i* and (2) the distance between the gate electrode and the contact hole can be determined only by the thickness of the internal silicon oxide film, a high-speed semiconductor device can be realized.

(3)内部シリコン酸化膜の絶縁性がよいのでゲート電
極とシリコン層との間の絶縁特性のすぐれた半導体装置
を実現できる。
(3) Since the internal silicon oxide film has good insulation properties, a semiconductor device with excellent insulation properties between the gate electrode and the silicon layer can be realized.

(4)  内部シリコン酸化膜はゲート電極上をシリコ
ン層が覆った後にこのシリコン層を一様に酸化して形成
されるので、ゲート電極とシリコン層との短絡がなく、
シリコン層の断lIIモない半導体装置を高歩留りで製
造できる〇マ (5) 内部シリコン酸化m*鷹は高融点金属酸死物層
が酸洗浄に対して耐性を有するので、製造工程の途中で
獣洗浄により素子表面の清浄化を容易に行え、製造歩留
りを向上でき製造装置の汚染軽減を図れる。
(4) Since the internal silicon oxide film is formed by uniformly oxidizing the silicon layer after covering the gate electrode, there is no short circuit between the gate electrode and the silicon layer.
Semiconductor devices without silicon layer defects can be manufactured with high yield (5) Internal silicon oxidation m The element surface can be easily cleaned by animal cleaning, which improves manufacturing yield and reduces contamination of manufacturing equipment.

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

第1図は従来のMI8PlaTの断面図、第2図は本発
明の−の実施例であるMI8FITの断面図、第3図〜
第j図は本発明の他の実施例である半導体装置の断面図
、第6−A図〜第A−H図は第2図の半導体装置のIl
t伝を説明するための図、第7図はM・01躾屡の形成
時間依存性を示す図、my図及び第72図は不発明に係
る方法で製造された半導体装I11にオージェ電子分光
測定し求めた構成元素の深さ方向分布を示す図、8g?
−A図・wJ?−B図、纂10−人図〜第1o−o図、
第ii−Am及び第1/−B図は第2図の半導体装置の
製法の変形例を説明するための図、第13−A図〜第1
3−H図、縞l参−ム図〜縞l≠−H図及び第1よ−A
図〜巣/j−G図はそれぞれ第3図、第参図及び第5図
の半導体装置の製法を説明するための図である。 /、//・・基板、コ、ハト・・ソース領域、3゜13
・・・ドレイン領域、弘、/41C・・・ゲート酸化膜
、!、/j・・・ゲート電極、6・・・OVD810m
 、7 、 /7゜コ3・・・コンタクトホール、t、
it・・・ソース電極、F、/り・・・ドレイン電極、
16・・・内部シリコン酸化膜、λ0.Jj、24・・
・セルプレート電極、Jλ、33・・・シリコン層、コ
V、27・・・領域、30・・・主面、31・・・高融
点像141!化物層、 3コ・・・レジストパターン、
3コト・・コンタクトホール形成用開口部、3μ・・・
シリコン酸化膜。 /4 第2図 °   イ3−図 第4図 律1..−A図 ↓ ↓ ↓ ル ↓↓ ↓++ ゲ乙−ε図 f乙−C図 オ6−p閃 ヤ6−E図 才’g −F図 オ6−6図 ヤt−H図 @へ時間 (分ノ ヤフ図 スハ0・ツクM−間 (分」 オ8閃 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓↓ ↓ ↓ ↓ 30 ヤターβ図 ケ/θ−A図 −fte−e図 0 グ10−C因 ヤt/−B図 /θ      20       30スハ0・Vり
B4−間(/97−) 主 tZU 才/3−4図 ル ↓ ↓ ↓ 1 ↓ I ↓ ↓ オ/3−C閃 すPノ3−D 閉 オ/J−E閃 オ、3−F閉 オ/3−q昭 り’/3  H図 オ14−ハ聞 茅/4−B図 りf14−C閃 由’14− D閘 第14−1画 ケ/4− F閃 オ/4−(7阿 ぞ/4−H図 オ15−A図 ↓ 111 ↓ ↓ ↓ ( イノ5−5図 1’/ −ft5− C図 7 ヤ15−D図 7 オB−E酎
Fig. 1 is a sectional view of the conventional MI8PlaT, Fig. 2 is a sectional view of MI8FIT which is an embodiment of the present invention, and Figs.
Figure J is a sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and Figures 6-A to AH are cross-sectional views of the semiconductor device of Figure 2.
Figure 7 is a diagram showing the formation time dependence of M. Diagram showing the measured and determined distribution of constituent elements in the depth direction, 8g?
-Figure A/wJ? -B figure, 10-person figure ~ 1o-o figure,
ii-Am and 1/-B are diagrams for explaining a modification of the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 2, and FIGS. 13-A to 1
3-H diagram, stripe l reference diagram to stripe l≠-H diagram and 1st yo-A
FIGS. 3 to 5 are diagrams for explaining the manufacturing method of the semiconductor devices shown in FIG. 3, FIG. 3, and FIG. 5, respectively. /, //...Substrate, ko, pigeon...source area, 3゜13
...Drain region, Hiro, /41C...Gate oxide film,! , /j...gate electrode, 6...OVD810m
,7, /7゜ko3...contact hole, t,
it...source electrode, F,/ri...drain electrode,
16...Internal silicon oxide film, λ0. Jj, 24...
-Cell plate electrode, Jλ, 33...Silicon layer, CoV, 27...Region, 30...Main surface, 31...High melting point image 141! Chemical layer, 3 resist patterns,
3 things...opening for contact hole formation, 3μ...
Silicon oxide film. /4 Figure 2 ° A3-Figure 4 Figure 1. .. -A figure ↓ ↓ ↓ le ↓↓ ↓++ Getsu - ε figure f Otsu - C figure O 6 - p Saya 6 - E figure Sai'g - F figure O 6-6 figure ya t - H figure @ time (minute no yahu diagram suha 0, tsuku M-between (minute) -B figure/θ 20 30 Suha 0・Vri between B4-(/97-) Main tZU Sai/3-4 figure ↓ ↓ ↓ 1 ↓ I ↓ ↓ O/3-C flash Pno 3-D close O / J-E flash, 3-F closed / 3-q Akari' / 3 H diagram O 14-Ha listening / 4-B diagram f 14-C flash '14- D lock No. 14-1 Ke/4-F Seno/4-(7 Azo/4-H Figure O15-A Figure ↓ 111 ↓ ↓ ↓ (Inno 5-5 Figure 1'/ -ft5- C Figure 7 Ya15-D Figure 7 O-B-E chuu

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)  基板上に絶縁層を介して設けられ九高融点金
属層と、内部シリコン酸化膜と、シリコン層とを備え、
前記内部シリコン酸化膜は前記高融点金属層と前糾シリ
コン層との間に設けられており、前記内部シリコン酸化
膜は前記シリコン層を前記高融点金属層側から内部的に
酸化して成るシリコン酸化膜であり、前記シリコン層は
前記絶縁層に穿孔されたコンタクトホールを通じて前記
基板に*していることを%拳とする半導体装置。 (2)  特許請求の範囲第1項記載の発v1において
、前記高融点金属層は所定の形状を有し、前記コンタク
トホールは前記高融点金属層の少なくとも一つの端部付
近くおいて前記内部シリコン酸化膜を隔てて設けられて
いることを特徴とする半導体装置。 (3)  特許請求の範囲第2項記載の発明において、
前記コンタクトホールは前記高融点金属層の両1111
部付近に設けられており、前記λつのコンタクトホール
を通じて基板に接しているシリコン層は絶縁分離されて
いることを%黴とする半導体装置。 (4)  特許請求の範囲第1項記載の発明において、
前記シリコン層とは絶縁層−された他のシリコン層がコ
ンタクトホールの設けられている前記高融点金属層の端
部とは逆の端部付近において、前記内部シリコン酸化膜
を隔ててかつ前記絶縁線を横って設けられていることを
特徴とする。 (句 基板上に絶縁層を介して高11m4金属層を所定
形状に形成する工程と、前記高融点金属層表面を酸化し
高融点金属酸化物層を形成する工程と、前記高融点金属
層の端部に隣接する前記絶縁層にコンタクトホールを形
成する工程と、前記コンタクトホールと前記高融点金属
酸化物層會榎うようにシリコン層を形成する工程と、前
記高融点金属鳩、前配高融点金属酸化物層及び前記シリ
コン層を有する基板を水素を含む雰囲気中で熱処理し前
記高融点金属層と前記シリコン層の間に内部シリコン鹸
化膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。 (6)基板上に絶縁層を介して高融点金属層を所定形状
に形成する工程と、前記高融点金属層表面tal化し高
融点金属酸化物層を形成する工程と、前記高融点金属層
01lllIsに隣接する前記絶縁層にコンタクトホー
ルt−形成する工程と、前記コンタクトホールと前記高
融点金属酸化物層を覆うようにシリコン層を形成する工
程と、前記シリコン層の表面にシリコン鹸化膜を形成す
る工程と、前記高融点金属層。 を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法っ (7)  基板上に絶縁層を介して高融点金属層を所定
形状に形成する工程と、前記高融点金属層の熾11KI
I接する前記絶縁層にコンタクトホールを形成する工程
と、前記高融点金属層表面を酸化し高融点金属酸化物層
を形成する工程と、前記コンタクトホールと前記高融点
金属酸化物層を覆うようにシリコン層を形成する工程と
、前記高融点金属層、前記高融点全点金属層と前記シリ
コン層の関に内部シリ4ン酸化躾を形成する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (8)  基板上に絶縁層を介して高融点金属層を所定
形状に形成する工程と、前記高融点金属層の端部に隣接
する前記絶縁層にコンタクトホールを形成する工程と、
前記高融点金属層表面を酸化し高融点金属酸化物層を形
成する工程と、前記コンタクトホールと前記高融点金属
酸化物層を橿うようにシリコン層を形成する工程と、前
記シリコン層の表面にシリコン酸化at形成する工程と
、前記高融点金属層。 前記高融点金属酸化物層、前記シリコン層及び前記シリ
コン鹸化膜を有する基板を水素を含む雰囲気中で熱処理
し前記AiIk点金属層と前記シリコン層の間に内部シ
リコン酸化IIKを形成する工程とを含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
[Claims] (1) Provided on a substrate with an insulating layer interposed therebetween, comprising a high melting point metal layer, an internal silicon oxide film, and a silicon layer,
The internal silicon oxide film is provided between the high melting point metal layer and the silicon layer, and the internal silicon oxide film is made of silicon formed by internally oxidizing the silicon layer from the high melting point metal layer side. The semiconductor device is an oxide film, and the silicon layer is connected to the substrate through a contact hole drilled in the insulating layer. (2) In the invention v1 according to claim 1, the high-melting point metal layer has a predetermined shape, and the contact hole is located near at least one end of the high-melting point metal layer in the interior of the high-melting point metal layer. A semiconductor device characterized by being provided with a silicon oxide film in between. (3) In the invention described in claim 2,
The contact hole is formed on both sides 1111 of the high melting point metal layer.
A semiconductor device characterized in that a silicon layer provided near the substrate and in contact with the substrate through the λ contact holes is insulated and isolated. (4) In the invention described in claim 1,
Another silicon layer, which is an insulating layer different from the silicon layer, is located near the end opposite to the end of the high melting point metal layer where the contact hole is provided, and is separated from the internal silicon oxide film and forms the insulating layer. It is characterized by being placed across the line. (phrase) A step of forming a metal layer with a height of 11 m4 in a predetermined shape on a substrate via an insulating layer, a step of oxidizing the surface of the high melting point metal layer to form a high melting point metal oxide layer, and a step of forming a high melting point metal oxide layer on the surface of the high melting point metal layer. forming a contact hole in the insulating layer adjacent to the end; forming a silicon layer so as to connect the contact hole with the high melting point metal oxide layer; A semiconductor characterized by comprising the step of heat treating a substrate having a melting point metal oxide layer and the silicon layer in an atmosphere containing hydrogen to form an internal saponified silicon film between the high melting point metal layer and the silicon layer. A method for manufacturing a device. (6) forming a high melting point metal layer in a predetermined shape on a substrate via an insulating layer; forming a high melting point metal oxide layer by talizing the surface of the high melting point metal layer; A step of forming a contact hole t- in the insulating layer adjacent to the high melting point metal layer 01llllIs, a step of forming a silicon layer to cover the contact hole and the high melting point metal oxide layer, and a step of forming a silicon layer on the surface of the silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the steps of forming a saponified silicon film and forming the high melting point metal layer. Step of forming into a shape and forming the high melting point metal layer
forming a contact hole in the insulating layer in contact with I, oxidizing the surface of the high melting point metal layer to form a high melting point metal oxide layer, and covering the contact hole and the high melting point metal oxide layer. Manufacturing a semiconductor device comprising the steps of forming a silicon layer, and forming an internal silicate layer between the high melting point metal layer, the high melting point full metal layer, and the silicon layer. Method. (8) forming a high melting point metal layer in a predetermined shape on a substrate via an insulating layer; and forming a contact hole in the insulating layer adjacent to an end of the high melting point metal layer;
a step of oxidizing the surface of the high melting point metal layer to form a high melting point metal oxide layer; a step of forming a silicon layer so as to cover the contact hole and the high melting point metal oxide layer; and a step of forming a silicon layer on the surface of the silicon layer. a step of forming silicon oxide at, and the high melting point metal layer. heat-treating the substrate having the high melting point metal oxide layer, the silicon layer, and the silicon saponification film in an atmosphere containing hydrogen to form internal silicon oxide IIK between the AiIk point metal layer and the silicon layer; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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