JPS60111471A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPS60111471A
JPS60111471A JP21904883A JP21904883A JPS60111471A JP S60111471 A JPS60111471 A JP S60111471A JP 21904883 A JP21904883 A JP 21904883A JP 21904883 A JP21904883 A JP 21904883A JP S60111471 A JPS60111471 A JP S60111471A
Authority
JP
Japan
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polysilicon layer
layer
direct contact
oxide film
polysilicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP21904883A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Morikuri
森栗 章
Eitaro Sugino
杉野 栄太郎
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21904883A priority Critical patent/JPS60111471A/en
Publication of JPS60111471A publication Critical patent/JPS60111471A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a MOS type semiconductor device, the degree of integration thereof can be improved without lowering the characteristics of an element, by forming a direct contact section by a first polysilicon layer applied and shaped on a semiconductor base body, to which a diffusion region is formed, and a second polysilicon layer, which is laminated and formed on the first polysilicon layer and to which arsenic is doped. CONSTITUTION:A field oxide film 23 and a gate oxide film 24 are formed on a P type silicon substrate 21, the oxide film 24 in a direct contact section A is removed selectively, a first polysilicon layer 25 is shaped, and an ADS (As doped polysilicon) layer (a second polysilicon layer) 26 is laminated and formed on the layer 25. As ions are implanted into the silicon substrate 21 to shape N<+> type impurity diffusion regions 271, 272. As is diffused from the polysilicon layer 25 in the direct contact section A under the polysilicon layer 25 to form an N<+> type impurity region 28 at that time, but As does not permeate deeply and is not diffused until it reaches in the semiconductor base body 21 because it has a small diffusion coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 コノ発明は、シリコンゲート構造を有するMO8型半導
体装置に関するもので、特にそのポリシリコン層とシリ
コン基板とのコンタクトニ係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an MO8 type semiconductor device having a silicon gate structure, and particularly to contact between its polysilicon layer and a silicon substrate.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来、この種の半導体装置は、例えば第1図に示すよう
に構成されている。図において、11はシリコン基板で
、このシリコン基板11の一表面領域内には、MOSト
ランジスタのソース、ドレイン領域となる拡散層12.
.12゜が形成される。上記拡散層121.122間の
シリコン基板11上および拡散配線となるべき領域のシ
リコン基板11上には、約700Xの薄い酸化膜13が
形成され、シリコン基板11の他の領域における表面上
には約1μmの厚い酸化膜(フィールド酸化膜)14が
選択的に形成される。ここで、MOSトランジスタのチ
ャネル領域には予め不純物がイオン注入され、しきい値
電圧VTHが制御される。上記半導体基体の素子形成領
域全面には、約4000Xの厚さを有するポリシリコン
層が被着形成される。そして、上記ポリシリコン層を配
線およびMOS )ランリスタのダート電極として用い
るため、上記ポリシリコン層を形成した半導体基体をp
act、雰囲気中に数分間さらしてリンをポリシリコン
層上に付着(デポ)させた後、熱処理を行なって所望の
抵抗値を得る。次に、上記ポリシリコン層にフォトエツ
チングプロセス(PEP )によシ選択的にエツチング
を施し、MOSトランジスタのダート電極およびlリシ
リコン配線16を得る。
Conventionally, this type of semiconductor device has been configured as shown in FIG. 1, for example. In the figure, 11 is a silicon substrate, and within one surface region of this silicon substrate 11 is a diffusion layer 12. which becomes the source and drain regions of the MOS transistor.
.. 12° is formed. A thin oxide film 13 of approximately 700× is formed on the silicon substrate 11 between the diffusion layers 121 and 122 and on the silicon substrate 11 in the region to become the diffusion wiring, and on the surface of the other regions of the silicon substrate 11. A thick oxide film (field oxide film) 14 of approximately 1 μm is selectively formed. Here, impurity ions are implanted in advance into the channel region of the MOS transistor, and the threshold voltage VTH is controlled. A polysilicon layer having a thickness of approximately 4000× is deposited over the entire element formation region of the semiconductor substrate. Then, in order to use the polysilicon layer as a wiring and a dirt electrode of a MOS (MOS) run lister, the semiconductor substrate on which the polysilicon layer is formed is
act, phosphorus is deposited on the polysilicon layer by exposing it to an atmosphere for several minutes, and then a heat treatment is performed to obtain a desired resistance value. Next, the polysilicon layer is selectively etched by a photoetching process (PEP) to obtain a dirt electrode of a MOS transistor and a silicon wiring 16.

上記ポリシリコン配線16は、第1図の破線で囲んだ領
域(ダイレクトコンタクト部)Aにおいて、シリコン基
板11および拡散層122の一部の表面に直接接触した
状態で形成される。
The polysilicon wiring 16 is formed in a region (direct contact portion) A surrounded by a broken line in FIG. 1 in a state in which it is in direct contact with the surface of a portion of the silicon substrate 11 and the diffusion layer 122.

上記のようにして形成された半導体基体上には、絶縁層
17が被覆形成され、コンタクト部13aに開孔(コン
タクトホール)が形成された後、アルミ配線18が選択
的に施される。
An insulating layer 17 is formed to cover the semiconductor substrate formed as described above, and after apertures (contact holes) are formed in contact portions 13a, aluminum interconnections 18 are selectively formed.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

ところで、上記半導体装置の製造工程におけるポリシリ
コン層へのリンのデポの際、リンがポリシリコン層(ポ
リシリコン配線)16を介してダイレクトコンタクト部
Aのシリコン基板11表面に到達し、その後流される高
温で長時間の熱工程(温度:1000℃、時間:数十分
〜画数十分)において、リンがシリコン基板11中に深
く浸透する(これを第1図の拡散領域19として示す)
。この拡散領域19の拡散深さXjは2μm以上にも達
し、横方向の拡散深さXjも2μm弱となる。ダイレク
トコンタクト部Aから伸びた上記リンの拡散領域19が
MOS )ランリスタのダート下まで伸びると、このM
OSトランジスタの特性を低下させるため、ダイレクト
コンタクト部AとMOS )ランリスタとは拡散領域1
9の影響がない距離以上離間して形成する必要がある。
By the way, when phosphorus is deposited onto the polysilicon layer in the manufacturing process of the semiconductor device, the phosphorus reaches the surface of the silicon substrate 11 in the direct contact area A through the polysilicon layer (polysilicon wiring) 16 and is then washed away. During a long-time thermal process at high temperature (temperature: 1000° C., time: several tens of minutes to several tens of minutes), phosphorus penetrates deeply into the silicon substrate 11 (this is shown as the diffusion region 19 in FIG. 1).
. The diffusion depth Xj of this diffusion region 19 reaches 2 μm or more, and the lateral diffusion depth Xj also becomes a little less than 2 μm. When the phosphorus diffusion region 19 extending from the direct contact part A extends to the bottom of the dirt of the MOS) run lister, this M
In order to reduce the characteristics of the OS transistor, the direct contact part A and the MOS
It is necessary to form them at least a distance apart from each other so as not to be affected by the influence of 9.

このため現在、PEPあるいはエツチング技術の進歩に
よシ素子の微細化が可能であるにもかかわらず、ダイレ
クトコンタクトが隣接している領域では一律にパターン
を縮小することができず、特性を低下させることなく高
集積化することが困難であった。
For this reason, even though it is currently possible to miniaturize silicon elements through advances in PEP or etching technology, it is not possible to uniformly reduce the pattern in areas where direct contacts are adjacent, resulting in deterioration of characteristics. It was difficult to achieve high integration without

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ダイレクトコンタクト部を有
する半導体装置において素子の特性を低下させることな
く高集積化が可能な半導体装置を提供することである。
This invention was made in view of the above circumstances,
The purpose is to provide a semiconductor device having a direct contact portion that can be highly integrated without deteriorating the characteristics of the device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

スナワチ、この発明においては、シリコンダート構造を
有する半導体装置において、半導体基体中に形成される
不純物拡散領域と、この拡散領域が形成された半導体基
体に被着形成される第1ポリシリコン層と、この第1ポ
リシリコン層上に積層形成され砒素がドープされた第2
ポリシリコン層とによってダイレクトコンタクト部を形
成したもので、上記第2ポリシリコン層にドープされた
砒素を、半導体基体中に形成される拡散領域の不純物拡
散を行なうための熱処理工程において、上記第1ポリシ
リコン層へ拡散せしめるものである。
In this invention, in a semiconductor device having a silicon dirt structure, an impurity diffusion region formed in a semiconductor substrate, a first polysilicon layer deposited on the semiconductor substrate in which this diffusion region is formed, A second polysilicon layer doped with arsenic is formed on the first polysilicon layer.
A direct contact portion is formed with the polysilicon layer, and the arsenic doped in the second polysilicon layer is used in the heat treatment step for diffusing impurities in the diffusion region formed in the semiconductor substrate. It diffuses into the polysilicon layer.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第2図(a)〜第2図(d)はそれぞれNチャネ
ル型MOS、)ランリスタの製造工程をその一例として
示している。まず、(a)図に示すように、P型のシリ
コン基板21上の拡散層およびMOS )ランジスタ形
成予定領域上に選択的5− に813N422をデポし、この813N422をマス
クにしてシリコン基板21の表面を酸化し、約1μmの
フィールド酸化膜23を形成する。その後、513N4
22をケミカルドライエツチングによって除去し、高温
の酸化雰囲気中にさらして約700Xの薄いダート酸化
膜24を形成する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 2(a) to 2(d) respectively show an example of the manufacturing process of an N-channel type MOS and a run lister. First, as shown in FIG. The surface is oxidized to form a field oxide film 23 of about 1 μm. After that, 513N4
22 is removed by chemical dry etching and exposed to a high temperature oxidizing atmosphere to form a thin dart oxide film 24 of about 700X.

この時、必要に応じてEタイプおよびDタイプ用のマス
クを用いてMOS )ランリスタのチャネル領域に不純
物のイオン注入を行なう。
At this time, impurity ions are implanted into the channel region of the MOS (MOS) run lister using masks for E type and D type as required.

次に、(b)図に示すように、ダイレクトコンタクト部
Aの薄い酸化膜24を選択的に除去した後、ダート酸化
膜24上およびフィールド酸化膜23上に約4000X
の厚さを有する第1ポリシリコン層(アンド−ブトポリ
シリコン)25を形成し、とのプリシリコン層25上に
約400Xの厚さを有するADS(Asドープドポリシ
リコン)層(第2ポリシリコン層)26を積層形成する
。上記積層形成したポリシリコン層25およびADS層
2層上6配線として使用されるため所定の抵抗値を有す
るように、ADS層2層中6中6− 含まれる不純物の濃度および層厚を設定する。
Next, as shown in the figure (b), after selectively removing the thin oxide film 24 of the direct contact area A, approximately 4000×
A first polysilicon layer (and-button polysilicon) 25 having a thickness of A silicon layer 26 is laminated. Since the polysilicon layer 25 formed as a laminated layer is used as the 6 wiring on the 2nd ADS layer, the concentration and layer thickness of the impurity contained in the 6th layer of the 6th layer of the 2nd ADS layer are set so that it has a predetermined resistance value. .

ここでは、Asの不純物濃度を1021cm−’、AD
S層26の厚さを約400Xに設定することによシ、約
30Ω/口のシート抵抗値を得ている。また、更に低い
抵抗値に設定する必要がある場合には、ポリシリコン層
25上にADS層26を形成後、高温の酸化雰囲気中に
てドライブ拡散を行なうとともに、このADS層26の
表面に形成された酸化膜を除去し、この上に更にADS
層を積層形成すると良い。あるいは、アンド−ブトポリ
シリコン層25中に予めイオンインプランテーションに
よシネ細物を注入し、この後、ADS層26を積層形成
しても抵抗値を下げることができる。次に、上記のよう
に形成した半導体基体上にフォトレジストを塗布し、P
EPにより上記積層膜をパターニングして選択的に除去
する。
Here, the impurity concentration of As is 1021 cm-', AD
By setting the thickness of the S layer 26 to about 400X, a sheet resistance value of about 30Ω/hole is obtained. If it is necessary to set an even lower resistance value, after forming the ADS layer 26 on the polysilicon layer 25, drive diffusion is performed in a high temperature oxidizing atmosphere, and at the same time, the ADS layer 26 is formed on the surface of the ADS layer 26. The oxidized film is removed, and ADS is further applied on top of this.
It is preferable to form layers in a laminated manner. Alternatively, the resistance value can be lowered by injecting a thin film into the undoubted polysilicon layer 25 in advance by ion implantation, and then forming the ADS layer 26 in a laminated manner. Next, a photoresist is applied on the semiconductor substrate formed as described above, and P
The laminated film is patterned and selectively removed by EP.

次に、(C)図に示すように、上記ポリシリコン層25
とADS層26との積層膜をマスクにして薄い酸化膜2
4にエツチングを施して選択的に除去し、シリコン基板
11中にA8をイオン注入して炉型の不純物拡散領域2
71,272を形成する。上記拡散領域271 r 2
7.2はMOS トランジスタのドレイン、ンースおよ
び拡散配線となる。このとき、ダイレクトコンタクト部
Aのポリシリコン層25下には、その層25からAsが
拡散されN+型不純物領域28が形成される。
Next, as shown in Figure (C), the polysilicon layer 25
A thin oxide film 2 is formed using the laminated film of the and ADS layer 26 as a mask.
4 is etched and selectively removed, and A8 is ion-implanted into the silicon substrate 11 to form a furnace-type impurity diffusion region 2.
71,272 is formed. The above diffusion region 271 r 2
7.2 is the drain, source, and diffusion wiring of the MOS transistor. At this time, under the polysilicon layer 25 of the direct contact portion A, As is diffused from the polysilicon layer 25 to form an N+ type impurity region 28.

上記ソースとして働く拡散領域27!は、ダイレクトコ
ンタクト部Aのポリシリコン層25下の領域28と一部
重畳形成され、ポリシリコン層25とADS層26との
積層膜と電気的に接続される。なお、拡散領域271,
27.の形成時における熱工程において、ADS層26
0A8がポリシリコン層25内および半導体基体内に拡
散されるが、Asは拡散係数が小さいため、半導体基体
内に達するまで深く浸透して拡散されることはない。
Diffusion region 27 serving as the source! is formed to partially overlap the region 28 under the polysilicon layer 25 of the direct contact portion A, and is electrically connected to the laminated film of the polysilicon layer 25 and the ADS layer 26 . Note that the diffusion region 271,
27. In the thermal process during the formation of the ADS layer 26
0A8 is diffused into the polysilicon layer 25 and the semiconductor substrate, but since As has a small diffusion coefficient, As does not penetrate deeply into the semiconductor substrate and is not diffused.

次に、(d)図に示すように、上記半導体基体上に絶縁
層29を形成し、PEPを用いてコンタクトホール30
を形成した後、アルミ配線31を選択的に形成する。
Next, as shown in Figure (d), an insulating layer 29 is formed on the semiconductor substrate, and a contact hole 30 is
After forming, aluminum wiring 31 is selectively formed.

このような構成によれば、ダイレクトコンタクト部に不
純物が拡散されてMOS)ランリスタ等の周辺に形成さ
れた素子に影響を与えることはないので、ダイレクトコ
ンタクト部とその周辺の素子との間隔をPEPあるいは
エツチングで形成できる限界の距離まで微細化できる。
According to such a configuration, the impurity is diffused into the direct contact part and does not affect the elements formed around the MOS (MOS) run lister, etc., so the distance between the direct contact part and the surrounding elements is reduced by PEP. Alternatively, it can be made finer to the limit distance that can be formed by etching.

従って、他の領域と同様に、パターンを一率に縮小して
高集積化を図れる。
Therefore, similarly to other areas, it is possible to uniformly reduce the pattern and achieve high integration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、ダイレクトコン
タクト部を有する半導体装置において、素子の特性を低
下させることなく高集積化が可能な半導体装置が得られ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a semiconductor device having a direct contact portion that can be highly integrated without deteriorating the characteristics of the device.

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

第1図は従来の半導体装置を説明するための断面構成図
、第2図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造
工程を説明するための断面構成図である。 21・・・シリコン基板、25・・・ポリシリコン層(
第1ポリシリコン層)、26・・・ADS層(第29− ポリシリコン層)、271.272・・・不純物拡散層
、A・・・ダイレクトコンタクト部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦 。 10−
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram for explaining a conventional semiconductor device, and FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram for explaining the manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 21... Silicon substrate, 25... Polysilicon layer (
1st polysilicon layer), 26... ADS layer (29th polysilicon layer), 271.272... impurity diffusion layer, A... direct contact part. Applicant's agent: Takehiko Suzue, patent attorney. 10-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリコンゲート構造を有する半導体装置において、半導
体基体中に形成される不純物拡散領域と、この拡散領域
に被着形成される第1ポリシリコン層と、この第1ポリ
シリコン層上に積層形成され砒素がドープされた第2ポ
リシリコン層とから成るダイレクトコンタクト部を具備
したことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device having a silicon gate structure, an impurity diffusion region formed in a semiconductor substrate, a first polysilicon layer deposited on the diffusion region, and an arsenic layer laminated on the first polysilicon layer are formed. 1. A semiconductor device comprising a direct contact portion comprising a second doped polysilicon layer.
JP21904883A 1983-11-21 1983-11-21 Semiconductor device Pending JPS60111471A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412237A (en) * 1992-03-12 1995-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with improved element isolation and operation rate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412237A (en) * 1992-03-12 1995-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with improved element isolation and operation rate
US5652168A (en) * 1992-03-12 1997-07-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of forming a semiconductor device having a capacitor with improved element isolation and operation rate

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