JPS6157709B2 - - Google Patents

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JPS6157709B2
JPS6157709B2 JP14416278A JP14416278A JPS6157709B2 JP S6157709 B2 JPS6157709 B2 JP S6157709B2 JP 14416278 A JP14416278 A JP 14416278A JP 14416278 A JP14416278 A JP 14416278A JP S6157709 B2 JPS6157709 B2 JP S6157709B2
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Japan
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polysilicon
layer
resistance
film
semiconductor device
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Yasunobu Osa
Satoshi Meguro
Koichi Nagasawa
Akira Nagai
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特に絶縁ゲート型半導体
集積回路装置、及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device, particularly an insulated gate type semiconductor integrated circuit device, and a method for manufacturing the same.

半導体集積回路装置(以下ICと称す)等にお
いては、シリコンからなる半導体基板内に種々の
回路素子が形成され、基板表面上に設けられた絶
縁膜上に所定の抵抗値を有する抵抗体を被着形成
せしめることが要求される。
In semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as ICs), various circuit elements are formed within a semiconductor substrate made of silicon, and a resistor having a predetermined resistance value is covered on an insulating film provided on the surface of the substrate. It is required to form a garment.

一方、絶縁ゲート型ICにおいては、その集積
密度を向上させるために絶縁ゲート型トランジス
タのゲート電極を多結晶シリコン層で形成する技
術が採用され、その製造工程での多結晶シリコン
層を上記抵抗としても使用することが提案されて
いる。又、一枚の半導体基板上に組みこまれる回
路機能の多様化及び集積密度の向上を伴ない、上
記多結晶シリコン層をできる限り低い抵抗値を有
する抵抗又は配線として利用したり極めて高い抵
抗値を有する抵抗として利用したりすることが要
求される。
On the other hand, in insulated gate ICs, a technology has been adopted in which the gate electrode of an insulated gate transistor is formed from a polycrystalline silicon layer in order to improve the integration density. It is also proposed to use In addition, with the diversification of circuit functions incorporated on a single semiconductor substrate and the improvement of integration density, the polycrystalline silicon layer can be used as a resistor or wiring with as low a resistance value as possible, or as a wiring with an extremely high resistance value. It is required to use it as a resistor with a

例えば、第1図にスタチツク型ランダムアクセ
スメモリ(RAM)の一つのユニツトセル回路を
示すが、このようなセルを一枚の半導体基板の主
表面に多数個たてよこに平面的に配置して構成し
てなるICにおいては、その占有面積を小さく
し、消費電力を低減するために絶縁ゲート型電界
効果トランジスタT1,T2の負荷R1,R2を
極めて高抵抗の多結晶シリコン層で構成すると共
にワー線3の如き配線層を極めて低い抵抗を有す
る多結晶シリコン層で構成することが提案され
る。また、その際上記配線又はゲート電極として
は高精度の寸法のものが要求され又夫々トランジ
スタT1,T2のドレイン領域とオーミツク接続
せしめる必要があり、そのためこのようなICを
実現するための製造プロセスは複雑になるという
問題がある。
For example, Figure 1 shows one unit cell circuit of a static random access memory (RAM), which is constructed by arranging a large number of such cells horizontally and vertically on the main surface of a single semiconductor substrate. In order to reduce the occupied area and power consumption of the IC, the loads R1 and R2 of the insulated gate field effect transistors T1 and T2 are constructed of extremely high resistance polycrystalline silicon layers, and the power lines are It is proposed that the wiring layer such as No. 3 be formed of a polycrystalline silicon layer having extremely low resistance. In addition, in this case, the above-mentioned wiring or gate electrode is required to have highly accurate dimensions, and it is necessary to make an ohmic connection with the drain regions of transistors T1 and T2, respectively. Therefore, the manufacturing process for realizing such an IC is difficult. The problem is that it gets complicated.

例えば、シリコンゲートプロセスによつて第1
図に示した如きメモリセルを有するICを作る際
に、特に高抵抗ポリシリコン配線と比較的低抵抗
のポリシリコン配線を形成することによつて発生
する問題点について説明する。一つの提案される
高抵抗配線を含むポリシリコン配線を形成する方
法としては、少なくともゲート酸化膜形成後、例
えば不純物を添加してないポリシリコン薄膜を化
学気相沈着(CVD)法で4000Åの厚さに形成
し、ホトエツチングによりポリシリコン配線パタ
ーンを形成したのち、全面に例えばCVD法で
SiO2膜を形成し、ホトエツチングにより少なく
とも低抵抗を欲するポリシリコン上のSiO2膜を
除去し、しかる後ソース・ドレイン等の高濃度不
純物層をイオン打込み、または熱拡散法で形成す
ると同時に所望のポリシリコン配線部にも不純物
を添加することが提案される。なお、不純物添加
の際に高抵抗ポリシリコン部は酸化膜で保護され
ている、この方法で、特に高集積メモリを形成す
る場合には次のような欠点がある。それは、可能
な限り低抵抗を欲するポリシリコン配線部、例え
ば第1図中の3のワード線ポリシリコン配線部に
予備的に不純物を添加できず、ソース・ドレイン
部形成時と同時に不純物を添加させ得るのみであ
るので所望の低抵抗化が困難であることである。
例えばソース・ドレインの接合深さが1μmと比
較的に深い素子を不純物として燐を用いて形成す
ると、ポリシリコン層の表面抵抗は50Ω/口程度
であり、0.4μm程度の浅い接合を砒素のイオン
打込みを用いて形成する場合にはポリシリコンの
層抵抗は100Ω/口を越えてしまう。このような
高いポリシリコン配線層をRAMのワード線に用
いた場合には例えば4Kビツトの集積度において
はRCの時定数のため約10nsec.の遅れ時間をきた
し、また同一方法で16Kビツトのスタテツク
RAMを設計すると約20nsec.の遅れとなるため高
速・高集積度のRAMにとつて不都合を生じるこ
とになる。
For example, the first
In producing an IC having a memory cell as shown in the figure, problems that arise especially when forming high-resistance polysilicon wiring and relatively low-resistance polysilicon wiring will be explained. One proposed method for forming polysilicon interconnects including high-resistance interconnects is to form a polysilicon thin film with no impurities added to a thickness of 4000 Å by chemical vapor deposition (CVD), at least after forming a gate oxide film. After forming a polysilicon wiring pattern by photo-etching, the entire surface is coated with a CVD method, for example.
A SiO 2 film is formed, and at least the SiO 2 film on polysilicon that requires low resistance is removed by photoetching. After that, high concentration impurity layers such as source and drain are formed by ion implantation or thermal diffusion method, and at the same time, the desired resistance is removed. It has been proposed to add impurities to the polysilicon wiring portion as well. Note that the high-resistance polysilicon portion is protected by an oxide film when impurities are added. This method has the following disadvantages, especially when forming a highly integrated memory. This is because it is not possible to preliminarily add impurities to the polysilicon interconnection area where resistance is desired to be as low as possible, such as the word line polysilicon interconnection area 3 in Figure 1. Therefore, it is difficult to achieve the desired low resistance.
For example, if a device with a relatively deep source/drain junction depth of 1 μm is formed using phosphorus as an impurity, the surface resistance of the polysilicon layer will be about 50 Ω/gate, and a shallow junction of about 0.4 μm will be formed using arsenic ions. When formed using implantation, the layer resistance of polysilicon exceeds 100 Ω/hole. If such a high polysilicon wiring layer is used for a RAM word line, for example, at a 4K bit integration level, there will be a delay time of approximately 10 nsec due to the RC time constant, and the same method will cause a 16K bit static
When designing RAM, there is a delay of about 20 nsec., which is inconvenient for high-speed, highly integrated RAM.

また高抵抗ポリシリコン配線層と低抵抗ポリシ
リコン配線を両立させる他の方法として次のよう
な方法が提案される。
Further, the following method has been proposed as another method for achieving both a high-resistance polysilicon wiring layer and a low-resistance polysilicon wiring layer.

すなわち、少なくともゲート酸化膜を形成後、
全面に不純物の添加してなりポリシリコン層を形
成し、このポリシリコン層の全面に例えばCVD
法によりSiO2膜を形成する。その後少なくと
も、低抵抗を要する部分のSiO2膜をホトエツチ
ングにより除去し、ポリシリコンを露出させる。
その後、SiO2をマスクにしてポリシリコンに高
濃度の例えば、燐を添加する。その後ホトエツチ
ングをおこなうことにより高抵抗ポリシリコン配
線層および低抵抗ポリシリコン配線を形成し、引
続き、ポリシリコン部を例えば薄い熱酸化膜で保
護し、ソース・ドレインの接合を例えばイオン打
込み法により形成する。本方法でポリシリコン配
線を形成すると以下に示すような問題点のあるこ
とがわかつた。すなわちポリシリコン配線を形成
するホトエツチング工程では例えば高濃度にリン
を添加したポリシリコン層と不純物を添加してな
いか、または極く微量に添加したポリシリコン層
を同時にエツチングしてパターン形成する。この
エツチングには弗酸―硝酸―氷酢酸系のエツチン
グ液、またはCF4+O2のプラズマを用いるが、エ
ツチ液を用いた場合でも、プラズマを用いた場合
でも、特に、高濃度にリンを添加したポリシリコ
ン層のエツチ速度は不純物の添加してない、また
は微量に添加したもののそれに比較して、不純物
の添加量が増加するにしたがい1.2倍〜1.6倍と早
い。その結果として低抵抗部のポリシリコンエツ
チの終了時にはまだ高抵抗部ポリシリコンのエツ
チは終了していず、高抵抗ポリシリコンエツチの
終了時には低抵抗部のポリシリコン部は20〜60%
以上のオーバエツチ(過剰エツチ)されているこ
とになる。最も寸法制御精度が高く要求されるポ
リシリコンゲートが大巾にオーバエツチされ、レ
ジストパターンに比較して著しい寸法縮少が起り
寸法精度も低下し、高集積度MOSプロセスに適
用しにくい場合のあることがわかつた。
That is, at least after forming the gate oxide film,
A polysilicon layer is formed by doping impurities on the entire surface, and the entire surface of this polysilicon layer is subjected to, for example, CVD.
A SiO 2 film is formed by the method. Thereafter, at least the portions of the SiO 2 film that require low resistance are removed by photoetching to expose the polysilicon.
Thereafter, a high concentration of phosphorus, for example, is added to the polysilicon using SiO 2 as a mask. Thereafter, a high-resistance polysilicon wiring layer and a low-resistance polysilicon wiring are formed by photo-etching, the polysilicon portion is subsequently protected with, for example, a thin thermal oxide film, and a source/drain junction is formed by, for example, ion implantation. . It has been found that forming polysilicon wiring using this method has the following problems. That is, in the photoetching process for forming polysilicon wiring, a polysilicon layer to which phosphorus is doped at a high concentration and a polysilicon layer to which no impurity is added or to which an extremely small amount of impurity is added are simultaneously etched to form a pattern. For this etching, a hydrofluoric acid-nitric acid-glacial acetic acid based etching solution or CF 4 + O 2 plasma is used, but regardless of whether an etchant or plasma is used, phosphorus must be added to a high concentration. As the amount of impurities added increases, the etch rate of the polysilicon layer becomes 1.2 to 1.6 times faster than that of a polysilicon layer without or with a small amount of impurities added. As a result, when the low-resistance polysilicon etch is finished, the high-resistance polysilicon etch is not yet complete, and when the high-resistance polysilicon etch is finished, the low-resistance polysilicon is 20 to 60% full.
This means that the image has been over-etched. The polysilicon gate, which requires the highest degree of dimensional control accuracy, is overetched to a large extent, resulting in significant dimensional reduction compared to the resist pattern and lower dimensional accuracy, making it difficult to apply to high-density MOS processes. I understood.

本発明者は更に研究解析した結果、このような
高抵抗と低抵抗ポリシリコン配線を形成するプロ
セスにおいて更に改良した新規な製造方法および
構造を提供することができた。
As a result of further research and analysis, the inventors of the present invention were able to provide a new manufacturing method and structure that was further improved in the process of forming such high-resistance and low-resistance polysilicon wiring.

本発明はこのように高抵抗及び低抵抗の多結晶
シリコン層を有する改良された半導体集積回路装
置(IC)を提供するものであり、以下第1図の
メモリセルを集積化した例をもとに本発明を詳細
に説明する。
The present invention thus provides an improved semiconductor integrated circuit device (IC) having a polycrystalline silicon layer with high resistance and low resistance. The present invention will be explained in detail below.

第2図は本発明によつて得られた半導体集積回
路装置の平面パターン図であり、第図乃至第14
図は第2図に示された半導体装置を製造する工程
を説明するための図である。
FIG. 2 is a plan pattern diagram of a semiconductor integrated circuit device obtained by the present invention, and FIG.
The figure is a diagram for explaining the process of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 2.

第2図中の点線8は厚いフイールド部酸化膜
(SiO2膜)11と半導体基板表面におけるアクテ
イブ領域との境界を示し、実線領域9はポリシリ
コン配線部を、一点鎖線14はアルミニウム
(Al)電極配線を、24のはアクテイブ領域内
に形成された半導体層(不純物拡散層)とアルミ
ニウム配線2,5との接続孔を、13の□×は半導
体層(不純物拡散層)とポリシリコン配線6,9
との接続孔を、また二点鎖線領域26と実線領域
と9の重敷部4が高抵抗ポリシリコン配線部
R1,R2を示す。
The dotted line 8 in FIG. 2 indicates the boundary between the thick field oxide film (SiO 2 film) 11 and the active region on the surface of the semiconductor substrate, the solid line region 9 indicates the polysilicon wiring section, and the dashed line 14 indicates the aluminum (Al). 24 is the connection hole between the semiconductor layer (impurity diffusion layer) formed in the active region and the aluminum wirings 2 and 5, and 13 □× is the semiconductor layer (impurity diffusion layer) and the polysilicon wiring 6. ,9
Also, the overlaid portion 4 of the two-dot chain line area 26, the solid line area, and 9 is a high-resistance polysilicon wiring portion.
Indicates R 1 and R 2 .

また点線8で囲まれた領域を横切る実線部(ポ
リコン配線部)9の直下の半導体基板表面をチヤ
ンネル部とする絶縁ゲート型トランジスタT1,
T2,T3,T4が形成されている。
Also, an insulated gate transistor T1 whose channel portion is the semiconductor substrate surface directly under the solid line portion (polycon wiring portion) 9 that crosses the area surrounded by the dotted line 8;
T2, T3, and T4 are formed.

本発明に従えば、かかる半導体装置は次のよう
にして製造することができる。
According to the present invention, such a semiconductor device can be manufactured as follows.

第3図及び第4図Aに示すように、窒化硅素
(シリコンナイトライド)膜をマスク(図示せ
ず)としてp型シリコン基板10を酸化させるこ
とによりアクテイブ領域以外の基板表面に1乃至
2μmの厚いフイールドSiO2膜11を形成し、
該窒化硅素膜を除去したあと露出した基板表面に
約1000Å程度の薄いゲート酸化膜(SiO2膜)1
2を形成し、この酸化膜12の一部を除去して開
孔部13を形成する。次いで第4図B及び第5図
に示すようにかかる基板の全表面に高に濃度に望
ましくはシリコン中の不純物固溶度以上に不純物
例えばリンを添加したポリシリコン膜15を、例
えば0.2μmの厚さに被着形成する。このポリシ
リコン中に不純物を添加する方法としては、例え
ば化学気相成長法(CVD法)によりポリシリコ
ンを成長させると同時にPH3等のガスを供給して
リンドープドポリシリコン薄膜を形成しても良い
し、一旦不純物を添加しないポリシリコン薄膜を
形成したのちに、例えば熱拡散法により不純物ド
ープドポリシリコン薄膜15を形成した後、第6
図及び第7図Aに示すように少なくとも高抵抗ポ
リシリコン抵抗を形成すべき部分16の不純物ド
ープドポリシリコン薄膜15をホトエツチングに
より除去する。具体的にはこの工程で除去するポ
リシリコン部は、第2図の二点鎖線26の内側の
領域に相当する。
As shown in FIGS. 3 and 4A, by oxidizing the p-type silicon substrate 10 using a silicon nitride film as a mask (not shown), a layer of 1 to 2 μm is formed on the substrate surface other than the active region. Forming a thick field SiO 2 film 11,
After removing the silicon nitride film, a thin gate oxide film (SiO 2 film) 1 of approximately 1000 Å is deposited on the exposed substrate surface.
2 is formed, and a portion of this oxide film 12 is removed to form an opening 13. Next, as shown in FIGS. 4B and 5, a polysilicon film 15 doped with an impurity such as phosphorus at a high concentration, preferably at a concentration higher than the solid solubility of the impurity in silicon, is formed on the entire surface of the substrate to a thickness of, for example, 0.2 μm. Deposit to a certain thickness. A method for adding impurities into polysilicon is, for example, growing polysilicon by chemical vapor deposition (CVD) and simultaneously supplying a gas such as PH 3 to form a phosphorus-doped polysilicon thin film. Alternatively, after forming a polysilicon thin film to which no impurities are added, for example, forming an impurity-doped polysilicon thin film 15 by a thermal diffusion method,
As shown in the figure and FIG. 7A, the impurity-doped polysilicon thin film 15 at least in the portion 16 where the high-resistance polysilicon resistor is to be formed is removed by photoetching. Specifically, the polysilicon portion removed in this step corresponds to the area inside the two-dot chain line 26 in FIG.

高濃度不純物添加ポリシリコン層のパターンを
形成した後、第6図、第7図及び第8図に示すよ
うにCVD法で不純物の添加してない高抵抗のポ
リシリコン層17を全表面に例えば0.2μmの厚
さに形成する。同図より判るように、第1のポリ
シリコン層15の開孔部16ではフイールド
SiO2膜11上に直接高抵抗ポリシリコン層17
が形成されるが、それ以外の基板表面において
は、低抵抗ポリシリコン層15上に高抵抗ポリシ
リコン層17が重ねられる。なお、本工程のあと
ポリシリコンの高抵抗部17の抵抗値が所望の値
であればそのままでも良いが、必要ならば少量
(〓2×1013cm-2以下)の燐または砒素等の不純
物を添加して抵抗値を調節してもよい。
After forming the pattern of the highly doped polysilicon layer, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, a high resistance polysilicon layer 17 with no impurities added is coated on the entire surface using the CVD method, for example. Form to a thickness of 0.2 μm. As can be seen from the figure, there is no field in the opening 16 of the first polysilicon layer 15.
High resistance polysilicon layer 17 directly on SiO 2 film 11
However, on the other substrate surface, a high resistance polysilicon layer 17 is superimposed on the low resistance polysilicon layer 15. Note that if the resistance value of the high-resistance portion 17 of polysilicon is the desired value after this step, it may be left as is, but if necessary, a small amount (less than 2×10 13 cm -2 ) of impurities such as phosphorus or arsenic may be added. may be added to adjust the resistance value.

その後、第9図及び第10図Aに示すように上
記両ポリシリコン層の同時ホトエツチングにより
第2図の実線9で示されたポリシリコンのパター
を形成する。本工程まで終了したポリシリコンの
断面構造を示す第10図A,第11図より判るよ
うに、低抵抗配線部は高濃度に不純物が添加され
たポリシリコン層15と不純物添加されてないポ
リシリコン層17の2層構造により形成されてい
るのに対し、抵抗R1,R2に対応する高抵抗部は
不純物添加されてないポリシリコン層17のみに
よつて形成されている。
Thereafter, as shown in FIGS. 9 and 10A, both polysilicon layers are simultaneously photo-etched to form a polysilicon pattern indicated by the solid line 9 in FIG. As can be seen from FIGS. 10A and 11, which show the cross-sectional structure of polysilicon that has been completed up to this step, the low-resistance wiring portion consists of a polysilicon layer 15 doped with a high concentration of impurities and a polysilicon layer 15 that is not doped with impurities. While the layer 17 is formed of a two-layer structure, the high resistance portion corresponding to the resistors R 1 and R 2 is formed only of the polysilicon layer 17 to which no impurities are added.

本工程終了後、第10図B及び第11図に示す
ように、この工程以降の基板処理によつて抵抗値
等が変化することのないようにするため少なくと
も高抵抗ポリシリコン配線を含む部分をCVD法
で形成されたSiO2等の絶縁物マスク18で保護
し、基板表面のソース・ドレイン、または拡散層
配線の部分に、不純物のイオン打込み、また熱拡
散法によつてP型基板10よりPN接合で規定さ
れたN型不純物含有半導体領域19,20,21
を形成する。例えば、19,20の領域はリン又
は砒素イオンを打込むことにより形成され、21
の領域はリンドープドポリシリコン層15より加
熱処理により形成される。
After completing this step, as shown in FIGS. 10B and 11, at least the portion containing high-resistance polysilicon wiring is Protected with an insulator mask 18 made of SiO 2 or the like formed by the CVD method, impurity ions are implanted into the source/drain or diffusion layer wiring portions on the substrate surface, or from the P-type substrate 10 by thermal diffusion. N-type impurity-containing semiconductor regions 19, 20, 21 defined by PN junctions
form. For example, regions 19 and 20 are formed by implanting phosphorus or arsenic ions, and regions 21
The region is formed from the phosphorus-doped polysilicon layer 15 by heat treatment.

この工程以降は通常のシリコンゲートプロセス
とをとることにより、ポリシリコン高抵抗をもつ
半動体集積回路素子、例えば、4Kビツト、16K
ビツトのスタテツク型MOSRAMを製造すること
ができる。即ち、第12図、第13図及び第14
図に示すように、かくして得られた基板表面にフ
オスフオシリケートガラス膜22をCVD法によ
り被着せしめ、通常の写真蝕刻技術によりこのガ
ラス膜22に開孔部24を設け、アルミニウム
(Al)の如き金属膜2,5を真空蒸着技術及び写
真蝕刻技術により形成する。
After this step, by using the normal silicon gate process, we can manufacture polysilicon semi-dynamic integrated circuit elements with high resistance, such as 4K bits and 16K bits.
A bit static type MOSRAM can be manufactured. That is, FIGS. 12, 13 and 14
As shown in the figure, a phosphorus silicate glass film 22 is deposited on the surface of the substrate obtained in this way by CVD, and apertures 24 are formed in the glass film 22 by ordinary photolithography. The metal films 2 and 5 are formed by vacuum evaporation technology and photolithography.

かくして、第2に示した如きメモリセルが得ら
れる。
In this way, a memory cell as shown in the second example is obtained.

以上説明した本発明による製造工程をとること
により次の理由により、先にのべた種々の欠点が
克服でき高性能のICを製造することが可能とな
る。その1は低抵抗ポリシリコン配線部はあらか
じめ、高濃度に不純物を、望ましくは過飽和に不
純物を、ドープしたポリシリコン層と、不純物を
添加してないポリシリコン層の二重層により形成
され、ソース・ドレイン接合形成以降の熱処理に
より、不純物拡散がポリシリコン間で起るので、
十分に低抵抗が可能であり、例えば20Ω/口の低
抵抗配線層が再現性良く実現できる。またポリシ
リコン配線部をホトエツチングするさいには、低
抵抗ポリシリコン部は二重層で形成されているの
で厚く、高抵抗部は一層膜で薄いので、低抵抗ポ
リシリコンのホトエツチング終了時には、高抵抗
ポリシリコン部のエツチングは確実に終了しうる
ので、寸法制御精度のもつとも厳密に必要とされ
るチヤネル部の寸法も厳密に制御できる。高抵抗
ポリシリコン配線部はオーバエツチングにより低
抵抗部の寸法よりも0.5〜1.5μm程度の配線巾だ
け縮少が起り、制御精度はやや低下するが、第1
図に示したメモリセルでは高抵抗部抵抗値の精度
はそれほど必要でなく、十分許容できる範囲であ
る。
By employing the manufacturing process according to the present invention as described above, the various drawbacks mentioned above can be overcome and a high-performance IC can be manufactured for the following reasons. First, the low-resistance polysilicon wiring section is formed in advance from a double layer of a polysilicon layer doped with impurities at a high concentration, preferably supersaturated, and a polysilicon layer to which no impurities are added. Due to the heat treatment after forming the drain junction, impurity diffusion occurs between polysilicon.
Sufficiently low resistance is possible, for example, a low resistance wiring layer of 20Ω/hole can be realized with good reproducibility. In addition, when photo-etching the polysilicon wiring part, the low-resistance polysilicon part is formed with a double layer and is therefore thick, and the high-resistance part is formed with a single layer and is thin. Since the etching of the silicon portion can be completed reliably, the dimensions of the channel portion, which are strictly required with dimensional control precision, can also be precisely controlled. Due to overetching of the high-resistance polysilicon wiring part, the wiring width is reduced by about 0.5 to 1.5 μm compared to the dimension of the low-resistance part, and the control accuracy is slightly reduced.
In the memory cell shown in the figure, the precision of the resistance value of the high-resistance portion is not so necessary and is within a sufficiently permissible range.

以上は低抵抗ポリシリコンと高抵抗ポリシリコ
ン配線を用いた場合の説明であつたが、本発明
は、大きな変更なく、以下に示すようなより高次
のMOS型集積回路装置にも適用することができ
る。
Although the above explanation was based on the case where low-resistance polysilicon and high-resistance polysilicon wiring were used, the present invention can also be applied to higher-order MOS type integrated circuit devices as shown below without major changes. I can do it.

MOS型集積回路装置の機能を向上する手段と
して、第15図に示すようにポリシリコン層15
の代りにモリブデン、タングステン等の高融点金
属、またはこれら高融点金属とシリコンとの化合
物、すなわちシリサイドをゲート金属および配線
30として用い、ゲート電極のより一層の低抵抗
を図り、かつゲート金属をマスクにしてソース・
ドレイン接合を自己整合的に形成するMOSトラ
ンジスタ、ICの製造技術が提案されている。し
かしながら、従来の通常のプロセスを使用した場
合にはこれらのメタルゲートMOSプロセスと高
抵抗ポリシリコンを配線に用いる技術とは両立さ
せることがむずかしい。例えば第1図に示すよう
なメモリセルでは3に示すワード線の抵抗を低下
させ高速化を計るためモリブデン等の高融点金属
を用いることが望ましいが従来の技術では実現す
ることがむずかしい。
As a means to improve the functionality of a MOS type integrated circuit device, a polysilicon layer 15 is used as shown in FIG.
Instead, high melting point metals such as molybdenum and tungsten, or compounds of these high melting point metals and silicon, i.e., silicide, are used as the gate metal and wiring 30 to further lower the resistance of the gate electrode and mask the gate metal. Sauce
Manufacturing technologies for MOS transistors and ICs that form drain junctions in a self-aligned manner have been proposed. However, when conventional normal processes are used, it is difficult to make these metal gate MOS processes compatible with technology that uses high-resistance polysilicon for wiring. For example, in a memory cell as shown in FIG. 1, it is desirable to use a high melting point metal such as molybdenum in order to reduce the resistance of the word line shown in 3 and increase the speed, but this is difficult to achieve with conventional technology.

本発明によれば、少なくともゲート酸化膜形成
後、まずモリブテン等の高融点金属、またはその
シリサイドをCVD法、スパツタリング法または
蒸着法により形成し、少なくとも高抵抗ポリシリ
コンを要する部分をホトエツチングにより除去
し、引続き、上記金属層を橋絡するように高抵抗
ポリシリコン層をその上に形成した後、ゲート電
極配線および高抵抗ポリシリコン配線部をホトエ
ツチングにより形成することによつて比較的容易
に達成することができる。本方法では高抵抗ポリ
シリコン配線を含む電極配線は形成できるが、ゲ
ート電極配線とソース・ドレイン接合部を接続す
ることは必らずしも容易でないが、モリブデン等
の高融点金属電極薄膜を形成する前に接合、半導
体領域形成のための不純物と同一または同じ族の
不純物を高濃度にドープしたポリシリコン層を予
じめ形成しておき、低抵抗電極配線部の構造を高
濃度不純物ポリシリコン層―高融点電極層―高抵
抗ポリシリコン層の3層構造に形成することによ
つて実現することができる。
According to the present invention, at least after forming the gate oxide film, a high-melting point metal such as molybdenum or its silicide is first formed by CVD, sputtering, or vapor deposition, and at least a portion requiring high-resistance polysilicon is removed by photoetching. This can be achieved relatively easily by subsequently forming a high-resistance polysilicon layer thereon so as to bridge the metal layer, and then forming a gate electrode wiring and a high-resistance polysilicon wiring part by photoetching. be able to. Although electrode wiring including high-resistance polysilicon wiring can be formed using this method, it is not always easy to connect the gate electrode wiring and the source/drain junction, but it is possible to form an electrode thin film of a high melting point metal such as molybdenum. A polysilicon layer heavily doped with the same impurity or the same group of impurities as the impurity for forming the junction and semiconductor region is formed in advance, and the structure of the low-resistance electrode wiring part is formed using highly doped polysilicon. This can be realized by forming a three-layer structure consisting of a high melting point electrode layer and a high resistance polysilicon layer.

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

第1図は高抵抗負荷を用いたMOS型スタテイ
ツクメモリセルの回路図、第2図は本発明によつ
て構成された第1図に示したメモリセルの半導体
集積回路装置の平面パターン図、第3図、第6
図、第9図及び第12図は本発明に係る半導体装
置の製造方法を説明するための工程毎の平面パタ
ーン図、第4図A及び第4図Bは異なる製造工程
での第3図における―視断面図、第5図は第
3図における―視断面図、第7図A及び第7
図Bは異なる製造工程での第6図における―
視断面図、第8図は第6図における―視断面
図、第10図A及び第10図Bは異なる製造工程
での―視断面図、第11図は第9図における
XI―XI視断面図、第13図及び第14図は夫々第
12図における―,―視断面
図、第15図は本発明の実施例に係る半導体装置
の要部断面図である。 1……VDD電源ライン、2……データ線、3…
…ワード線、4……ポリシリコン高抵抗、5……
SS電源ライン、6……MOSトランジスタ、7
……MOSトランジスタ、10……Si基板、11
……フイールド部SiO2層、12……ゲート部
SiO2膜、15……低抵抗配線層、17……高抵
抗ポリシリコン配線層。
FIG. 1 is a circuit diagram of a MOS type static memory cell using a high resistance load, and FIG. 2 is a planar pattern diagram of a semiconductor integrated circuit device of the memory cell shown in FIG. 1 constructed according to the present invention. Figures 3 and 6
9 and 12 are planar pattern diagrams for each step for explaining the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 4A and FIG. -Viewed sectional view, Figure 5 is a -view sectional view of Figure 3, Figure 7A and Figure 7
Figure B is in Figure 6 at different manufacturing processes.
8 is a sectional view of FIG. 6, FIGS. 10A and 10B are sectional views of different manufacturing processes, and FIG. 11 is a sectional view of FIG. 9.
A sectional view taken along line XI--XI, FIGS. 13 and 14 are respectively sectional views taken from - and - in FIG. 12, and FIG. 15 is a sectional view of essential parts of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 1...V DD power line, 2...Data line, 3...
...Word line, 4...Polysilicon high resistance, 5...
V SS power supply line, 6...MOS transistor, 7
...MOS transistor, 10...Si substrate, 11
...Field part SiO 2 layer, 12...Gate part
SiO 2 film, 15...low resistance wiring layer, 17...high resistance polysilicon wiring layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に形成された絶縁物層、該絶縁
物層上の高抵抗配線層を形成すべき部分以外の主
面に形成された低抵抗配線層、及び上記低抵抗配
線層の上及び上記高抵抗配線層を形成すべき部分
に該当して露出された上記絶縁層の上に形成され
た高抵抗ポリシリコン層からなることを特徴とす
る半導体装置。 2 上記低抵抗配線層は、高濃度に不純物が添加
されたポリシリコンからなることを特徴とする前
記特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3 上記低抵抗配線層は、モリブデン、タングス
テン等の高融点金属又はかかる高融点金属のシリ
サイドからなることを特徴とする前記特許請求の
範囲第1項記載の半導体装置。 4 上記低抵抗配線層は高濃度に不純物が添加さ
れたポリシリコン層及び該層の上に被着されたモ
リブデン、タングステン等の高融点金属層で構成
されてなることを特徴とする前記特許請求の範囲
第1項記載の半導体装置。 5 半導体基板上の絶縁層の上に低抵抗膜を形成
し、該膜の内少なくとも高抵抗配線層を形成すべ
き部分を選択的に除去し、然る後上記露出された
絶縁層及び上記残存する低抵抗膜上に高抵抗ポリ
シリコン層を形成することを特徴とする半導体装
置の製造法。 6 上記低抵抗膜として高濃度に不純物を添加し
たポリシリコンを用いたことを特徴とする前記特
許請求の範囲第5項記載の半導体装置の製造法。 7 上記低抵抗膜として、モリブデン、タングス
テン等の高融点金属またはかかる高融点金属のシ
リサイドを用いたことを特徴とする前記特許請求
の範囲第5項記載の半導体装置の製造法。 8 上記低抵抗膜として、高濃度に不純物をドー
プしたポリシリコン層と該層上に被着されたモリ
ブテン、タングステン等の高融点金属との2層膜
を用いたことを特徴とする前記特許請求の範囲第
5項記載の半導体装置の製造法。
[Scope of Claims] 1. An insulating layer formed on a semiconductor substrate, a low resistance wiring layer formed on the main surface of the insulating layer other than a portion where a high resistance wiring layer is to be formed, and the above low resistance wiring layer. A semiconductor device comprising a high-resistance polysilicon layer formed on a wiring layer and on the exposed insulating layer corresponding to a portion where the high-resistance wiring layer is to be formed. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the low resistance wiring layer is made of polysilicon heavily doped with impurities. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the low resistance wiring layer is made of a high melting point metal such as molybdenum or tungsten or a silicide of such a high melting point metal. 4. The above-mentioned patent claim characterized in that the low-resistance wiring layer is composed of a polysilicon layer to which impurities are added at a high concentration and a high-melting point metal layer such as molybdenum or tungsten deposited on the polysilicon layer. The semiconductor device according to item 1. 5. Forming a low resistance film on an insulating layer on a semiconductor substrate, selectively removing at least a portion of the film where a high resistance wiring layer is to be formed, and then removing the exposed insulating layer and the remaining part of the film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a high resistance polysilicon layer on a low resistance film. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein polysilicon to which impurities are added at a high concentration is used as the low resistance film. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a high melting point metal such as molybdenum or tungsten or a silicide of such a high melting point metal is used as the low resistance film. 8. The above-mentioned patent claim is characterized in that the low-resistance film is a two-layer film consisting of a polysilicon layer doped with impurities at a high concentration and a high-melting point metal such as molybdenum or tungsten deposited on the polysilicon layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
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JPS59208855A (en) * 1983-05-13 1984-11-27 Hitachi Ltd Structure of wiring
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