JPS5943832B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number
JPS5943832B2
JPS5943832B2 JP51070571A JP7057176A JPS5943832B2 JP S5943832 B2 JPS5943832 B2 JP S5943832B2 JP 51070571 A JP51070571 A JP 51070571A JP 7057176 A JP7057176 A JP 7057176A JP S5943832 B2 JPS5943832 B2 JP S5943832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
source
forming
polycrystalline silicon
semiconductor substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP51070571A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS52153382A (en
Inventor
和彦 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP51070571A priority Critical patent/JPS5943832B2/en
Publication of JPS52153382A publication Critical patent/JPS52153382A/en
Publication of JPS5943832B2 publication Critical patent/JPS5943832B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、その目的は、表
面がより平坦な段差の少ない構造で、かつ半導体と金属
配線のコンタクト部を必要な最小寸法とすることにより
高密度化された半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and an object of the present invention is to provide a structure with a flatter surface and fewer steps, and to increase the height of the semiconductor device by making the contact portion between the semiconductor and metal wiring the required minimum size. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly densified semiconductor device.

まず、第1図に従つて従来のいわゆるシリコンゲートM
OS型電界効果トランジスタの製造方法の一例を説明す
る。
First, according to FIG. 1, a conventional so-called silicon gate M
An example of a method for manufacturing an OS type field effect transistor will be described.

一導電型たとえばP型半導体基板1の一主面にフィール
ド酸化膜2を約0.7μの厚さに一様に形成する(第1
図a)。
A field oxide film 2 is uniformly formed to a thickness of about 0.7μ on one main surface of a semiconductor substrate 1 of one conductivity type, for example, a P type (first
Diagram a).

ソース、ドレインおよびゲート領域上のフィールド酸化
膜を除去し、半導体基板1上の一部3を露出した後b)
半導体基板の露出部3上にゲート酸化膜4を約0.1μ
形成するCoさらに全面に一様に多結晶シリコン膜を形
成した後、ゲート領域およびフィールド酸化膜上の多結
晶シリコンパターン5を形成するdoこの多結晶シリコ
ンパターン5を用いてゲート酸化膜をエッチングし、半
導体基板の一部6を露出するe。しかる後に半導体基板
1と反対導電型たとえばn型不純物を拡散して、ソース
7およびドレイン8を形成するfoその後、熱酸化膜さ
らにCVD法による二酸化シリコン膜9を形成しg。コ
ンタクトを取るための窓明けをし窓10、11、12を
形成するれ。そしてソース、ゲート、ドレイン電極配線
13、14、15を形成するioこのように多結晶シリ
コン膜5をゲートとして用いることによつて、ソースお
よびドレインのセルフアライン拡散ができるのであるが
、コンタクト部を形成するためフィールド酸化膜2上に
設けたゲート電極5の延長部すなわら多結晶シリコン膜
第2図5’の部分に関しては、多結晶シリコンの厚さに
更にeの工程におけるゲート酸化膜エッチングの際のフ
ィールド酸化膜2のエッチングにより第2図cに示すご
とく大きな段差をを生ずる。
After removing the field oxide film on the source, drain and gate regions and exposing the part 3 on the semiconductor substrate 1 b)
A gate oxide film 4 is formed on the exposed portion 3 of the semiconductor substrate to a thickness of approximately 0.1μ.
After forming a polycrystalline silicon film uniformly over the entire surface, a polycrystalline silicon pattern 5 is formed on the gate region and field oxide film.This polycrystalline silicon pattern 5 is used to etch the gate oxide film. , e exposing a portion 6 of the semiconductor substrate. Thereafter, impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1, for example, an n-type, are diffused to form a source 7 and a drain 8. Thereafter, a thermal oxide film and a silicon dioxide film 9 are formed by CVD. Open the windows for making contact and form windows 10, 11, and 12. Then, by forming the source, gate, and drain electrode wirings 13, 14, and 15, by using the polycrystalline silicon film 5 as a gate in this way, self-aligned diffusion of the source and drain can be achieved. Regarding the extension part of the gate electrode 5 provided on the field oxide film 2 to form the polycrystalline silicon film, the portion shown in FIG. The etching of the field oxide film 2 during this process produces a large step as shown in FIG. 2c.

また、CVD法により 酸化シリコン膜9を形成すると
きも、フィールド酸化膜2上に成長する厚さより、多結
晶シリコン上に成長する厚さが大きくなり、更に段差を
大きくする傾向にある。これらの段差のため、たとえば
ゲート用の多結晶シリコン膜に交差してAl等の別の金
属配線を設ける場合、段差の所で金属が薄くなり、断線
を生じやすい、したがつて、ほぼ段差と同じ程度の厚さ
の金属配線が必要であつた。このように厚い金属配線に
パターンを形成するには、それだけ大きな余裕のあるパ
ターン構成としなければならなかつた。また、二酸化シ
リコン膜に、コンタクトの窓明け窓10,11,12を
形成するときも、マスク合せズレ、窓の大きさのバラツ
キ等を吸収するため不純物拡散層7,8および多結晶シ
リコンパターン5′を必要なコンタクト窓10,11,
12より大きくしなければならなかつた。これらのよう
に、従来の第1図の方法では、表面で段差を生ずること
、またコンタクト部で大きな面積を必要とするため、高
密度化および高集積化のさまたげとなつていた。
Furthermore, when silicon oxide film 9 is formed by the CVD method, the thickness grown on polycrystalline silicon is larger than the thickness grown on field oxide film 2, which tends to further increase the step difference. Because of these steps, for example, when another metal wiring such as Al is provided across a polycrystalline silicon film for a gate, the metal becomes thinner at the steps and wire breaks are likely to occur. Metal wiring of similar thickness was required. In order to form a pattern on such thick metal wiring, the pattern structure had to have a large margin. Also, when forming contact windows 10, 11, and 12 in the silicon dioxide film, the impurity diffusion layers 7, 8 and the polycrystalline silicon pattern 5 are used to absorb mask misalignment and variations in window size. ' to the required contact windows 10, 11,
It had to be larger than 12. As described above, the conventional method shown in FIG. 1 creates a step on the surface and requires a large contact area, which hinders high density and high integration.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、より
高密度化を達成するものである。
The present invention has been made in view of these circumstances, and is intended to achieve higher density.

第3図および第4図により、本発明の一実施例について
説明する。いま簡単のため半導体装置の基本素子である
MOS型電界効果トランジスタについて説明する。一導
電型半導体基板たとえばP型シリコン基板21の一主面
上に第1の絶縁層たとえば二酸化シリコン膜を1100
℃の酸素雰囲気中で約0.1μ形成した後通常の写真食
刻技術でソースおよびドレインのコンタクト部22を開
孔して第1のパターンをする第1の絶縁層23,24を
形成し、半導体基板21を露出する(第3図a)。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. For the sake of simplicity, a MOS field effect transistor, which is a basic element of a semiconductor device, will now be explained. A first insulating layer, such as a silicon dioxide film, is formed on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, such as a P-type silicon substrate 21.
After forming a layer of approximately 0.1 μm in an oxygen atmosphere at a temperature of 100° C., holes are formed in the source and drain contact portions 22 by ordinary photolithography to form first insulating layers 23 and 24 having a first pattern. The semiconductor substrate 21 is exposed (FIG. 3a).

次に前記二酸化硅素膜23,24および半導体基板の露
出部22上にSiH4あるいはSiCl4等の熱分解法
により約4000λの厚さの多結晶硅素膜25を形成す
る。
Next, a polycrystalline silicon film 25 having a thickness of approximately 4000λ is formed on the silicon dioxide films 23, 24 and the exposed portion 22 of the semiconductor substrate by thermal decomposition of SiH4, SiCl4, or the like.

この場合、成長条件により、ソース,ドレインのコンタ
クトのための基板露出部22上では単結晶硅素膜が成長
するが、本発明の効果に関して、何んら変らないので以
下説明上では多結晶硅素膜として扱う。この多結晶硅素
膜25はゲート電極、ソースおよびドレインと金属配線
の接続として用いられるので電気伝導度を高めておかな
ければならない。このため多結晶硅素膜25はあらかじ
めn型の不純物を含むようにして成長させる、もらろん
n型の不純物を多結晶硅素膜を成長させてから拡散させ
ても良い。次に前記多結晶硅素膜上に耐酸化性膜26例
えばSi3N4膜を約1000人形成するBO通常の写
真食刻技術により耐酸化性膜26、多結晶硅素膜25お
よび第1の絶縁層を選択的に除去し耐酸化性膜27,2
8,29、多結晶硅素膜30,31,32、ゲート酸化
膜23よりなる第2のパターンを形成するC。
In this case, depending on the growth conditions, a single crystal silicon film grows on the exposed substrate portion 22 for source and drain contacts, but since this does not change the effect of the present invention in any way, a polycrystal silicon film will be used in the following explanation. treated as This polycrystalline silicon film 25 is used to connect the gate electrode, source, drain, and metal wiring, so it must have high electrical conductivity. For this reason, the polycrystalline silicon film 25 may be grown so as to contain n-type impurities in advance, or, of course, the n-type impurity may be diffused after the polycrystalline silicon film is grown. Next, approximately 1,000 oxidation-resistant films 26, such as Si3N4 films, are formed on the polycrystalline silicon film.The oxidation-resistant film 26, polycrystalline silicon film 25, and first insulating layer are selected using a BO normal photolithography technique. The oxidation-resistant film 27, 2
8, 29, C forming a second pattern consisting of polycrystalline silicon films 30, 31, 32 and gate oxide film 23;

すなわち30,32はソース,ドレインのコンタクト領
域、31はゲート電極となる。次に全面に第4番目の層
としてたとえばSlH4と02の気相成長法(CVD法
)あるいは熱酸化法により二酸化シリコン膜40を不純
物拡散のマスクになる厚さたとえば約0.5μ形成した
後、写真食刻技術によりゲート領域31とソースおよび
ドレインのコンタクト領域上およびソース,ドレイン領
域30,32上の一部にわたつて、二酸化シリコン膜4
0を選択的に除去し、窓41,42を形成する。
That is, 30 and 32 are source and drain contact regions, and 31 is a gate electrode. Next, a silicon dioxide film 40 is formed as a fourth layer on the entire surface by, for example, vapor phase growth (CVD) of SlH4 and 02 or thermal oxidation to a thickness of, for example, about 0.5μ to serve as a mask for impurity diffusion. A silicon dioxide film 4 is formed by photolithography over the gate region 31, source and drain contact regions, and part of the source and drain regions 30 and 32.
0 is selectively removed to form windows 41 and 42.

このとき、二酸化シリコン膜40はフイールド領域だけ
でなくソースおよびドレインのコンタクト領域30,3
2の一部あるいは全部に形成してもソース,ドレイン領
域の形成されるべき窓41,42が開孔しておればよく
、前記第2のパターン巾だけ写真食刻精度は悪くてもよ
い。次にソースおよびドレイジ領域43,44を形成す
べく、窓41,42から基板と反対導電型の不純物たと
えばn型不純物を熱拡散法あるいはイオン注入法により
導入するDOしかるのら二酸化シリコン膜40を弗酸一
弗化アンモニウム系のエツチング液で除去する。
At this time, the silicon dioxide film 40 is applied not only to the field region but also to the source and drain contact regions 30, 3.
2, it is sufficient that the windows 41 and 42 where the source and drain regions are to be formed are opened, and the photoetching accuracy may be poor by the width of the second pattern. Next, in order to form the source and drayage regions 43 and 44, an impurity having a conductivity type opposite to that of the substrate, such as an n-type impurity, is introduced through the windows 41 and 42 by thermal diffusion or ion implantation. Remove with ammonium hydrofluoric acid monofluoride etching solution.

このとき窒化硅素膜はほとんどエツチングされない。次
に第2の絶縁層としてたとえば約1100℃の高温湿酸
素雰囲気中でフイールド部となる二酸化シリコン膜50
を約0.8μ形成するE。シリコンが二酸化シリコン膜
になると体積が約2倍になるので第1の導電体層である
多結晶硅素膜30,31,32の表面と第2の絶縁層5
0の表面にほぼ同じ高さになる。またこのとき前記二酸
化硅素膜50の形成時に前記多結晶硅素膜30,31,
32のn型不純物が半導体基板中に拡散されソース,ド
レイン領域43,44と電気的に接続される拡散層51
,52が形成される。次に耐酸化性膜27,28,29
を除去して多結晶硅素膜を露出し、Alなどの金属配線
層60,61,62を形成することにより、第3図fに
示すMOSトランジスタが作成される。
At this time, the silicon nitride film is hardly etched. Next, as a second insulating layer, a silicon dioxide film 50 which becomes a field part is formed in a high temperature and humid oxygen atmosphere of about 1100 degrees Celsius.
E to form about 0.8μ. When silicon becomes a silicon dioxide film, the volume approximately doubles, so the surface of the polycrystalline silicon films 30, 31, 32, which are the first conductor layers, and the second insulating layer 5
The height is almost the same as the surface of 0. Also, at this time, when forming the silicon dioxide film 50, the polycrystalline silicon films 30, 31,
A diffusion layer 51 in which 32 n-type impurities are diffused into the semiconductor substrate and electrically connected to the source and drain regions 43 and 44.
, 52 are formed. Next, oxidation-resistant films 27, 28, 29
By removing the polycrystalline silicon film to expose the polycrystalline silicon film and forming metal wiring layers 60, 61, 62 such as Al, the MOS transistor shown in FIG. 3f is fabricated.

なお第4層の二酸化シリコン膜40代わりにフオトレジ
スト膜を用い、ソースおよびドレイン領域への不純物拡
散をイオン注入で行なつてもよく、この場合、CVD法
による二酸化硅素の形成工程および食刻工程が省略でき
、工程数が削減される。
Note that a photoresist film may be used instead of the fourth layer silicon dioxide film 40, and impurity diffusion into the source and drain regions may be performed by ion implantation. In this case, the silicon dioxide formation step and etching step by CVD method can be omitted, reducing the number of steps.

第4図は第2図に対応した第3図の方法のMOSトラン
ジスタの概略構造を示すものである。
FIG. 4 shows a schematic structure of a MOS transistor according to the method shown in FIG. 3, which corresponds to that shown in FIG.

以上の方法によれば、ソースおよびドレインのコンタク
ト部分、およびゲート領域は第2回目の写真食刻工程す
なわち第3図cによつて決定されるため、第3回目以降
のマスク合せの誤差、窓明けの寸法バラツキ等に影響さ
れず、コンタクトとして必要な最小寸法とすることが可
能となつた。また、フイールド酸化膜50を多結晶半導
体間に埋込むことにより、金属配線パターン形成前の表
面の凹凸を約0.2μ以下にできた。この結果、薄い金
属配線でも断線せず、微細パターンの形成が可能になつ
た。さらにソースおよびドレインのコンタクト窓を窒化
硅素膜27,28,29の選択的除去によつて行なえる
ので従来のように厚い酸化シリコン膜をエツチングする
時のようにピンホールを発生させることもない。
According to the above method, the source and drain contact portions and the gate region are determined by the second photolithography process, that is, as shown in FIG. It is now possible to achieve the minimum dimensions necessary for a contact without being affected by variations in dimensions. Further, by embedding the field oxide film 50 between the polycrystalline semiconductors, the unevenness of the surface before the metal wiring pattern is formed can be reduced to about 0.2 μm or less. As a result, it has become possible to form fine patterns even with thin metal wiring without disconnection. Furthermore, since the contact windows for the source and drain can be formed by selectively removing the silicon nitride films 27, 28, and 29, pinholes are not generated when etching a thick silicon oxide film as in the conventional method.

そして、ソース,ドレイン領域用の窓41,42の開孔
に際しては、多結晶硅素膜25、薄い二酸化硅素膜23
,24を除去し、半導体基板21を露出するので、ソー
ス,ドレインの不純物層形成は熱拡散法でもイオン注入
法でも可能である。また、この不純物層の深さおよび濃
度は多結晶硅素膜25の厚さおよび薄い二酸化硅素膜2
3,24の厚さのバラツキに影響されず、均一なソース
,ドレインならびに拡散層51,52が容易に形成でき
る。以上述べてきたように、本発明により、コンタクト
部が小さくなつたことによる高密度化およびほぼ平坦な
表面での金属配線のパターン形成による高密度化,高集
積化とあいまつて、さらにゲート、配線面積の減少によ
る寄生容量も減少され高速化に適したICが実現できる
When opening the windows 41 and 42 for the source and drain regions, the polycrystalline silicon film 25 and the thin silicon dioxide film 23 are
, 24 are removed to expose the semiconductor substrate 21, impurity layers for the source and drain can be formed by thermal diffusion or ion implantation. The depth and concentration of this impurity layer are determined by the thickness of the polycrystalline silicon film 25 and the thin silicon dioxide film 2.
Uniform source, drain, and diffusion layers 51 and 52 can be easily formed without being affected by variations in the thicknesses of layers 3 and 24. As described above, the present invention enables higher density due to smaller contact portions, higher density and higher integration due to patterning of metal wiring on a nearly flat surface, and further increases the density and integration of gates and wiring. Parasitic capacitance is also reduced due to the reduction in area, and an IC suitable for higher speeds can be realized.

高密度化による一例は、第2図と第4図について、ゲー
ト領域およびコンタクト部を同一寸法基準にした場合の
面積を比較すれば、面積比で約36.3%となり、容易
に本発明の優位性を見ることができる。
As an example of high density, if we compare the areas in FIGS. 2 and 4 when the gate area and the contact area are based on the same dimensions, the area ratio is approximately 36.3%, and it is easy to see that the present invention You can see the advantage.

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

第1図a〜1は従来の半導体集積回路におけるMOS型
電界効果トランジスタの説明図、第2図aは同トランジ
スタの平面概略図、同B,cはaのB−B′,C−C線
断面図である。
Figures 1a to 1 are explanatory diagrams of a MOS field effect transistor in a conventional semiconductor integrated circuit, Figure 2a is a schematic plan view of the same transistor, and Figures B and c are B-B' and CC lines of a. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一導電型半導体基板の一主面上にゲート絶縁膜を形
成した後、ソースおよびドレインのコンタクト部の前記
半導体基板を露出した第1のパターンを形成する工程と
、全面に前記半導体基板と反対導電型の不純物を含む多
結晶硅素膜および耐酸化性膜の2層膜を順に重ねて形成
する工程と、前記ソース・ドレインのコンタクト部およ
びゲート電極部以外の前記2層膜およびゲート絶縁膜を
除去し第2ゑパターンを形成する工程と、前記ゲート電
極とソース・ドレインのコンタクト部の間にソース・ド
レイン領域を形成する工程と前記多結晶硅素膜の不純物
を前記半導体基板に拡散させるとともに、前記第2パタ
ーンを有する耐酸化性膜をマスクとしてフィールド酸化
膜を形成した後、前記耐酸化性膜を除去し、前記多結晶
硅素膜と接続した配線層を形成する工程とを備えたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. After forming a gate insulating film on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, forming a first pattern exposing the semiconductor substrate in source and drain contact areas, and forming a first pattern on the entire surface opposite to the semiconductor substrate. A step of sequentially forming a two-layer film of a polycrystalline silicon film containing conductivity-type impurities and an oxidation-resistant film, and removing the two-layer film and the gate insulating film other than the source/drain contact portion and the gate electrode portion. a step of removing and forming a second pattern; a step of forming a source/drain region between the gate electrode and the source/drain contact portion; and diffusing impurities in the polycrystalline silicon film into the semiconductor substrate; forming a field oxide film using the oxidation-resistant film having the second pattern as a mask, and then removing the oxidation-resistant film to form a wiring layer connected to the polycrystalline silicon film. A method for manufacturing a featured semiconductor device.
JP51070571A 1976-06-15 1976-06-15 Manufacturing method of semiconductor device Expired JPS5943832B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51070571A JPS5943832B2 (en) 1976-06-15 1976-06-15 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51070571A JPS5943832B2 (en) 1976-06-15 1976-06-15 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS52153382A JPS52153382A (en) 1977-12-20
JPS5943832B2 true JPS5943832B2 (en) 1984-10-24

Family

ID=13435362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51070571A Expired JPS5943832B2 (en) 1976-06-15 1976-06-15 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5943832B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5561037A (en) * 1978-10-31 1980-05-08 Toshiba Corp Preparation of semiconductor device
JPS5642372A (en) * 1979-09-12 1981-04-20 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS52153382A (en) 1977-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4271422A (en) CMOS SOS With narrow ring shaped P silicon gate common to both devices
US3764413A (en) Method of producing insulated gate field effect transistors
JPS58139468A (en) Semiconductor device and method of producing same
JPH05206451A (en) Mosfet and its manufacture
US3942241A (en) Semiconductor devices and methods of manufacturing same
JPH03222336A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS5843912B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP2907133B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US3967364A (en) Method of manufacturing semiconductor devices
JPS5943832B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPS5918874B2 (en) hand tai souchi no seizou houhou
JPS5816341B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPS5940571A (en) Semiconductor device
JPS6237541B2 (en)
JPH03109739A (en) Manufacture of thin-film semiconductor device
EP0966036A2 (en) Method for fabricating a semiconductor device having different gate oxide layers
KR960006339B1 (en) Fabricating method of semiconductor device
JPH0918003A (en) Manufacture of field effect transistor
KR950013791B1 (en) Making method of gate electrode on the buried contact
US6544852B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
JPS5918875B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
KR960012574B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH0216019B2 (en)
JPS60785B2 (en) Manufacturing method of MOS type semiconductor device
JPS63170922A (en) Wiring method