JPS61234027A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS61234027A JPS61234027A JP7437285A JP7437285A JPS61234027A JP S61234027 A JPS61234027 A JP S61234027A JP 7437285 A JP7437285 A JP 7437285A JP 7437285 A JP7437285 A JP 7437285A JP S61234027 A JPS61234027 A JP S61234027A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、3次元半導体装置の製造方法に係わり、特に
積層トランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法に
関する。
積層トランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法に
関する。
近年、電子ビームやレーザによるアニールで、絶縁膜上
にシリコン単結晶層を形成する、所謂301 (311
icon On I n5ulator)技術の開発
が盛んに行われている。さらに、このSOI技術を利用
して素子を3次元的に形成する、所謂3次元ICの製造
も検討されている。
にシリコン単結晶層を形成する、所謂301 (311
icon On I n5ulator)技術の開発
が盛んに行われている。さらに、このSOI技術を利用
して素子を3次元的に形成する、所謂3次元ICの製造
も検討されている。
3次元IC,例えば2層構造素子を製造するには、単結
晶シリコン基板表面に形成された素子(下層素子)上に
層間絶縁膜を形成した後、SOI技術により方位制御さ
れた単結晶シリコン薄膜を形成する。その後、単結晶シ
リコンi’1lll上に素子(上層素子)を形成するこ
とにより実現されることになる。
晶シリコン基板表面に形成された素子(下層素子)上に
層間絶縁膜を形成した後、SOI技術により方位制御さ
れた単結晶シリコン薄膜を形成する。その後、単結晶シ
リコンi’1lll上に素子(上層素子)を形成するこ
とにより実現されることになる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、上層素子形成用のシリコン3111は
、絶縁膜に設けられた開孔部に露出した単結晶シリコン
基板をシードとしてエピタキシャル成長させることによ
り形成される。ビームア0 ニールによるシー
ディングエビタキシーを用いる際、シリコン薄膜の下地
絶縁膜を厚くする必要があるが、この厚膜化に伴いSo
lとシード部上シリコン薄膜を溶融する条件の差(SO
Iの方が溶融し易くなる)が広がるため、プロセスマー
ジンが狭く、また3層以上の積層デバイスを形成するの
が非常に困難である。
があった。即ち、上層素子形成用のシリコン3111は
、絶縁膜に設けられた開孔部に露出した単結晶シリコン
基板をシードとしてエピタキシャル成長させることによ
り形成される。ビームア0 ニールによるシー
ディングエビタキシーを用いる際、シリコン薄膜の下地
絶縁膜を厚くする必要があるが、この厚膜化に伴いSo
lとシード部上シリコン薄膜を溶融する条件の差(SO
Iの方が溶融し易くなる)が広がるため、プロセスマー
ジンが狭く、また3層以上の積層デバイスを形成するの
が非常に困難である。
これに対して最近、固相エピタキシャル成長による横方
向シーディングエビタキシー技術が報告されている(
A DI)tied P hystcs L 0t
ters。
向シーディングエビタキシー技術が報告されている(
A DI)tied P hystcs L 0t
ters。
43巻1028ページ)。その結果によれば、0.2[
μm]の酸化膜上に(シード部から)約5〜6[μm]
の横方向シーディングエビタキシーが起こると言われて
いる。固相エピタキシー法の問題点は、シード端即ち酸
化膜の段差部で結晶欠陥が入り易いことである。また、
固相エピタキシー法を用いて実際に積層デバイスを形成
する場合には、次のような問題が生じる。
μm]の酸化膜上に(シード部から)約5〜6[μm]
の横方向シーディングエビタキシーが起こると言われて
いる。固相エピタキシー法の問題点は、シード端即ち酸
化膜の段差部で結晶欠陥が入り易いことである。また、
固相エピタキシー法を用いて実際に積層デバイスを形成
する場合には、次のような問題が生じる。
上層素子と下層素子を結線する際、素子内部同士を結線
することにより素子専有面積の縮小化を行うことが可能
となる。しかしながら、下層部がNチャネル、上層部が
PチャネルのCMOSインバータの場合、N型拡散層と
P型拡散層を結線する際、加熱工程により不純物の相互
拡散が起り、接触部のコンタクト特性が劣化してしまう
。このような問題に対処するため、N型拡散層とP型拡
散層の間に高温工程で安定な金属シリサイドを用いる方
法が考えられるが、金属シリサイドが多結晶であるため
に不純物の相互拡散を防ぎ難い。さらに、その多結晶性
のためにシード部からの横方向エピタキシャル成長がシ
リサイド部で阻害されてしまい、結晶粒界による素子特
性の劣化及び素子特性のバラツキが生じる。
することにより素子専有面積の縮小化を行うことが可能
となる。しかしながら、下層部がNチャネル、上層部が
PチャネルのCMOSインバータの場合、N型拡散層と
P型拡散層を結線する際、加熱工程により不純物の相互
拡散が起り、接触部のコンタクト特性が劣化してしまう
。このような問題に対処するため、N型拡散層とP型拡
散層の間に高温工程で安定な金属シリサイドを用いる方
法が考えられるが、金属シリサイドが多結晶であるため
に不純物の相互拡散を防ぎ難い。さらに、その多結晶性
のためにシード部からの横方向エピタキシャル成長がシ
リサイド部で阻害されてしまい、結晶粒界による素子特
性の劣化及び素子特性のバラツキが生じる。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは上下層結線部での良好なコンタクト特性
を得ることができ、且つ結晶粒界による素子特性の劣化
及び素子特性のバラツキを極力抑えることのできる積層
半導体装置の製造方法を提供することにある。
とするところは上下層結線部での良好なコンタクト特性
を得ることができ、且つ結晶粒界による素子特性の劣化
及び素子特性のバラツキを極力抑えることのできる積層
半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の骨子は、上層素子形成のためのシリコン層を固
相エピタキシャル成長により形成すると共に、該成長層
の種部として層間絶縁膜の開孔部に設けたエピタキシャ
ル金属シリサイドを用いることにある。
相エピタキシャル成長により形成すると共に、該成長層
の種部として層間絶縁膜の開孔部に設けたエピタキシャ
ル金属シリサイドを用いることにある。
即ち本発明は、積層MOSトランジスタを製造する半導
体装置の製造方法において、下層トランジスタ上に平坦
化された絶縁膜を形成したのち、この絶縁膜の下層トラ
ンジスタのソース或いはドレイン上に開孔部を形成し、
次いで上記絶縁膜の開孔部に金属シリサイドをエピタキ
シャル成長し、次いで1x1o−s [torr]以
下の超高真空中にて全面にシリコン膜を被着すると共に
、前記金属シリサイドを種として上記シリコン膜を固相
エピタキシャル成長させ、この固相エピタキシャル成長
したシリコン層に上層素子を形成するようにした方法で
ある。
体装置の製造方法において、下層トランジスタ上に平坦
化された絶縁膜を形成したのち、この絶縁膜の下層トラ
ンジスタのソース或いはドレイン上に開孔部を形成し、
次いで上記絶縁膜の開孔部に金属シリサイドをエピタキ
シャル成長し、次いで1x1o−s [torr]以
下の超高真空中にて全面にシリコン膜を被着すると共に
、前記金属シリサイドを種として上記シリコン膜を固相
エピタキシャル成長させ、この固相エピタキシャル成長
したシリコン層に上層素子を形成するようにした方法で
ある。
本発明によれば、上下層の不純物原子の相互拡散をエピ
タキシャル金属シリサイドが抑制することになるので、
良好な上下層コンタクトが得られる。また、固相エピタ
キシーにより安定に形成した単結晶シリコン膜と、平坦
化された下地絶縁膜のために、再現性のある高性能積層
トランジスタが実現される。
タキシャル金属シリサイドが抑制することになるので、
良好な上下層コンタクトが得られる。また、固相エピタ
キシーにより安定に形成した単結晶シリコン膜と、平坦
化された下地絶縁膜のために、再現性のある高性能積層
トランジスタが実現される。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるCMOSインバータ
の概略構造を示す断面図である。81基板11上にゲー
ト酸化1113及びゲート電極14を形成し、さらにソ
ース・ドレイン領域となる不純物ドーピング層15.1
7を形成して、Nチャネルの下層MOSトランジスタが
構成されている。
の概略構造を示す断面図である。81基板11上にゲー
ト酸化1113及びゲート電極14を形成し、さらにソ
ース・ドレイン領域となる不純物ドーピング層15.1
7を形成して、Nチャネルの下層MOSトランジスタが
構成されている。
下層MOSトランジスタ上には層間絶縁11118゜1
9を介して固相エピタキシャル成長による単結晶シリコ
ン膜31が形成されている。このシリコンwA31上に
ゲート酸化膜33及びゲート電極34を形成し、さらに
ソース・ドレイン領域となる不純物ドーピング層35.
37を形成して、Pチャネルの上層MOSトランジスタ
が形成されている。そして、これらのMOSトランジス
タのソース・ドレインの一方は、エピタキシャル成長に
よるN15t2膜21により接続されている。なお、図
中12.32は素子分離用酸化膜、16゜36は側壁酸
化膜をそれぞれ示している。
9を介して固相エピタキシャル成長による単結晶シリコ
ン膜31が形成されている。このシリコンwA31上に
ゲート酸化膜33及びゲート電極34を形成し、さらに
ソース・ドレイン領域となる不純物ドーピング層35.
37を形成して、Pチャネルの上層MOSトランジスタ
が形成されている。そして、これらのMOSトランジス
タのソース・ドレインの一方は、エピタキシャル成長に
よるN15t2膜21により接続されている。なお、図
中12.32は素子分離用酸化膜、16゜36は側壁酸
化膜をそれぞれ示している。
第2図(a)〜(d)は上記インバータの製造工程を示
す断面図である。まず、第2図(a)に示す如く面方位
(100)、比抵抗5[Ω/1](7)P型3i基板1
1上GC厚す0.4 [μ7FL](7)素子分離用酸
化膜12を形成した。続いて、厚さ100[人]のゲー
ト酸化膜13及び幅1[μTrL]、厚さ0.2[μ7
FL]のタングステンゲート14をCVD法で形成し、
Asを20 [KeVコでlX10”[c*4]イオン
注入し、浅いドーピング層15を形成した。次いで、従
来から知られている側壁残し技術により側壁酸化111
6を形成し、さらにAsを80 [KeV]で3X10
1”[α4]イオン注入し、深いドーピング層17を形
成した。これにより、ゲート酸化膜13.ゲート電極1
4及び不純物ドーピング層17からなるNチャネルの下
層MOSトランジスタが形成されることになる。
す断面図である。まず、第2図(a)に示す如く面方位
(100)、比抵抗5[Ω/1](7)P型3i基板1
1上GC厚す0.4 [μ7FL](7)素子分離用酸
化膜12を形成した。続いて、厚さ100[人]のゲー
ト酸化膜13及び幅1[μTrL]、厚さ0.2[μ7
FL]のタングステンゲート14をCVD法で形成し、
Asを20 [KeVコでlX10”[c*4]イオン
注入し、浅いドーピング層15を形成した。次いで、従
来から知られている側壁残し技術により側壁酸化111
6を形成し、さらにAsを80 [KeV]で3X10
1”[α4]イオン注入し、深いドーピング層17を形
成した。これにより、ゲート酸化膜13.ゲート電極1
4及び不純物ドーピング層17からなるNチャネルの下
層MOSトランジスタが形成されることになる。
次に、第2図(b)に示す如<CVD法により厚さ0.
2[μTrL]の酸化I!18及びバイアススパッタ法
による酸化膜19の被着を行い、その後レジストエッチ
バック法を用いて酸化膜19の表面を平坦化した。つい
で、下層トランジスタのドレイン17上に開孔部20を
形成した。
2[μTrL]の酸化I!18及びバイアススパッタ法
による酸化膜19の被着を行い、その後レジストエッチ
バック法を用いて酸化膜19の表面を平坦化した。つい
で、下層トランジスタのドレイン17上に開孔部20を
形成した。
1 次に、第2図(c)に示す如く、MB2法を用い1
X10−” ’ [torrコの超高真空中にて、全
面に厚さ1.5[μ7FL]のNi5I2!!A(金属
シリサイド)21を形成した。続いて、レジストエッチ
バック法で、エピタキシャル成長したNi9i2膜21
をエツチングし、該膜21を開゛)孔部20内にのみ残
存させた。即ち、開孔部20・に埋込みNi512膜2
1を形成した。
X10−” ’ [torrコの超高真空中にて、全
面に厚さ1.5[μ7FL]のNi5I2!!A(金属
シリサイド)21を形成した。続いて、レジストエッチ
バック法で、エピタキシャル成長したNi9i2膜21
をエツチングし、該膜21を開゛)孔部20内にのみ残
存させた。即ち、開孔部20・に埋込みNi512膜2
1を形成した。
、jヶl、、、□2S(d)。□、つ、80.4 [μ
m](7)シIJ:1ン膜31を、1×10−10
[torr]の真空中にて、基板温度300 [’C]
で被着し、続いて620[’C]の温度で10時間の熱
処理を行った。この熱処理により、埋込みNiSi2膜
21からシリコン膜31が横方向に約6[μTrL]エ
ピタキシャル成長した。
m](7)シIJ:1ン膜31を、1×10−10
[torr]の真空中にて、基板温度300 [’C]
で被着し、続いて620[’C]の温度で10時間の熱
処理を行った。この熱処理により、埋込みNiSi2膜
21からシリコン膜31が横方向に約6[μTrL]エ
ピタキシャル成長した。
これ以降は、下層トランジスタを製造する場合と同様に
して、ゲート酸化11133.ゲート電極34及び不純
物ドーピング層35.37かならるPチャネルの上層M
OSトランジスタを製造することによって、前記第1図
に示す如きCMOSインバータが完成することになる。
して、ゲート酸化11133.ゲート電極34及び不純
物ドーピング層35.37かならるPチャネルの上層M
OSトランジスタを製造することによって、前記第1図
に示す如きCMOSインバータが完成することになる。
このように本実施例方法によれば、上層トランジスタ形
成用のシリコン膜31を固相エピタキシャル成長により
形成しているので、ビームアニール法を用いる場合と異
なり、801部とシード部上のシリコンの溶融条件の差
等が発生することはなく、プロセスマージンを大きくと
れ、積層デバイス作成に極めて有効である。さらに、シ
ード部のNi512膜21をエピタキシャル成長により
形成しているので、CMOSインバータのように上下層
の接続部における導電型が異なる場合であ、っても、不
純物の相互拡散が極めて少なくなる。
成用のシリコン膜31を固相エピタキシャル成長により
形成しているので、ビームアニール法を用いる場合と異
なり、801部とシード部上のシリコンの溶融条件の差
等が発生することはなく、プロセスマージンを大きくと
れ、積層デバイス作成に極めて有効である。さらに、シ
ード部のNi512膜21をエピタキシャル成長により
形成しているので、CMOSインバータのように上下層
の接続部における導電型が異なる場合であ、っても、不
純物の相互拡散が極めて少なくなる。
このため、上下層結線での良好のコンタクト特性を得る
ことができる。また、層間絶縁膜となる酸化膜19の表
面を平坦化しているので、上層トランジスタの安定した
特性を得ることができる。ここで、酸化膜19の表面が
平坦化していないと、ゲート長が2[μm]以下になり
、マスク合わせずれで上下層トランジスタのゲート位置
の不一致が生じた場合、上層トランジスタの安定した特
性が得られないのである。
ことができる。また、層間絶縁膜となる酸化膜19の表
面を平坦化しているので、上層トランジスタの安定した
特性を得ることができる。ここで、酸化膜19の表面が
平坦化していないと、ゲート長が2[μm]以下になり
、マスク合わせずれで上下層トランジスタのゲート位置
の不一致が生じた場合、上層トランジスタの安定した特
性が得られないのである。
なお、発明は上述した実施例方法に限定されるものでは
ない。例えば、前記層間絶縁膜の開孔部に形成する金属
シリサイドはNiSi2に限るものテハなく、C08i
2.PtSi、Pd2Si。
ない。例えば、前記層間絶縁膜の開孔部に形成する金属
シリサイドはNiSi2に限るものテハなく、C08i
2.PtSi、Pd2Si。
その他エピタキシャル成長による金属シリサイドであれ
ばよい。また、上下層の各トランジスタの導電チャネル
は逆であってもよいのは、勿論のことである。さらに、
CMOSインバータに限らず、各種の積層MOSデバイ
スの製造に適用することができる。また、Si基板とし
てエピタキシャル成長したSi薄膜を用いることも可能
である。これにより、3層或いはそれ以上の積層構造素
子が実現されることになる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
ばよい。また、上下層の各トランジスタの導電チャネル
は逆であってもよいのは、勿論のことである。さらに、
CMOSインバータに限らず、各種の積層MOSデバイ
スの製造に適用することができる。また、Si基板とし
てエピタキシャル成長したSi薄膜を用いることも可能
である。これにより、3層或いはそれ以上の積層構造素
子が実現されることになる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
第1図は本発明の一実施例に係わるCMOSインバータ
の概略構造を示す断面図、第2図(a)〜(d)は上記
インバータの製造工程を示す断面図である。 11・・・Si基板、12.32・・・素子分離用酸化
膜、13.33・・・ゲート酸化膜、14.34・・・
ゲート電極、15.35・・・浅いドーピング層、16
.36・・・側壁酸化膜、17.37・・・深いドーピ
ング層、18.19・・・層間絶縁膜、20・・・開孔
部、21・・・Ni3i2膜(金属シリサイド)、31
・・・シリコン膜。
の概略構造を示す断面図、第2図(a)〜(d)は上記
インバータの製造工程を示す断面図である。 11・・・Si基板、12.32・・・素子分離用酸化
膜、13.33・・・ゲート酸化膜、14.34・・・
ゲート電極、15.35・・・浅いドーピング層、16
.36・・・側壁酸化膜、17.37・・・深いドーピ
ング層、18.19・・・層間絶縁膜、20・・・開孔
部、21・・・Ni3i2膜(金属シリサイド)、31
・・・シリコン膜。
Claims (3)
- (1)積層MOSトランジスタを製造する半導体装置の
製造方法において、下層トランジスタ上に平坦化された
絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜の下層トランジス
タのソース或いはドレイン上に開孔部を形成する工程と
、上記絶縁膜の開孔部に金属シリサイドをエピタキシャ
ル成長する工程と、1×10^−^9[torr]以下
の超高真空中にて全面にシリコン膜を被着し、前記金属
シリサイドを種として上記シリコン膜を固相エピタキシ
ャル成長させる工程、上記固相エピタキシャル成長した
シリコン膜に上層トランジスタ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。 - (2)前記金属シリサイドは、NiSi_2、CoSi
_2、PtSi或いはPd_2Siであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法
。 - (3)前記上下層の各トランジスタは、相互に導電チャ
ネルの異なるMOSトランジスタであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7437285A JPH0236056B2 (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | Handotaisochinoseizohoho |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7437285A JPH0236056B2 (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | Handotaisochinoseizohoho |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61234027A true JPS61234027A (ja) | 1986-10-18 |
JPH0236056B2 JPH0236056B2 (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=13545268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7437285A Expired - Lifetime JPH0236056B2 (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | Handotaisochinoseizohoho |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0236056B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4902637A (en) * | 1986-03-03 | 1990-02-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a three-dimensional type semiconductor device |
US5888857A (en) * | 1992-12-04 | 1999-03-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US6479331B1 (en) | 1993-06-30 | 2002-11-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device |
US6638800B1 (en) | 1992-11-06 | 2003-10-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
US7719033B2 (en) | 2005-04-20 | 2010-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices having thin film transistors and methods of fabricating the same |
RU2769430C1 (ru) * | 2021-06-16 | 2022-03-31 | Анатолий Васильевич Двуреченский | Способ получения эпитаксиальной пленки силицида кальция (варианты) |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7437285A patent/JPH0236056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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JPH0236056B2 (ja) | 1990-08-15 |
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