JPS6190397A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6190397A
JPS6190397A JP59212156A JP21215684A JPS6190397A JP S6190397 A JPS6190397 A JP S6190397A JP 59212156 A JP59212156 A JP 59212156A JP 21215684 A JP21215684 A JP 21215684A JP S6190397 A JPS6190397 A JP S6190397A
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JP
Japan
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film
melting point
high melting
gate
word line
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Pending
Application number
JP59212156A
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English (en)
Inventor
Toshio Mitsumoto
敏雄 三本
Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPS6190397A publication Critical patent/JPS6190397A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は高速動作の可能な高集積化に適した半導体記憶
装置に関するものである。
〈発明の技術的背景とその問題点〉 従来より、MO8構造のダイナミックRAM等の半導体
記憶装置においては、ゲート電極及びワード線として多
結晶シリコンが多く用いられている。
しかし、この多結晶シリコンを用いたワード線及びゲー
ト電極ではその抵抗率が大きいため、素子の高速化を阻
害する大きな要因となっていた。
特にワード線にこのような多結晶シリコンを使用した方
式のダイナミックRAMにおいては、ワード線の信号遅
延が問題となり、従来はメモリエリアを分割してワード
線長を短くすることで対応していた。
しかし、この方法ではチップサイズが増大すると共に周
辺制御回路が複雑化することになり、大容量化の障害に
なったり、高速化に対する主な制限要素となっていた。
このような問題点を解決するため、最近高融点金属をゲ
ート電極及びワード線に用いる試みがなされているが、
高融点金属膜1のゲート構造では高温アニールの工程等
によってMOS界面準位密度が増大する等の問題があり
、上記半導体記憶装置のゲート電極として用いることが
出来ない等の問題点があった。
〈発明の目的〉 本発明は上記諸点に鑑みて成されたものであり、上記従
来の多結晶シリコンゲート及び高融点金属単層ゲートの
問題点を解決したもので、多結晶シリコンゲートと同様
な良好なMOS界面特性を示すと共に、ゲート電極の抵
抗率は高融点金属単層ゲートと同様であり多結晶シリコ
ンゲートより2桁程度小さくすることが可能な高融点金
属を用いた多層ゲートMoS構造を採用することにより
、高速動作及び高集積化を可能にした半導体記憶装置を
提供することを目的としている。
〈発明の構成〉 この目的を達成するため、本発明は行及び列の配列構造
を有し、複数のメモリセルを備えた半導体記憶装置にお
いて、上記の複数のメモリセルの所望のメモリセルに選
択信号を伝達するためのワード線及びこのメモリセルに
属する選択用MOS電界効果トランジスタのゲート電極
を、高融点金属膜、高融点シリサイド膜及び多結晶シリ
コン膜の多層電極構造として一体形成して成るように構
成している。
〈発明の実施例〉 本発明の半導体記憶装置は高融点金属と多結晶シリコン
(poly  Si)膜との間に高融点シリサイド膜を
挿入した高融点多層ゲー)MO3構造となしたことを特
徴としており、以下、本発明の詳細な説明する。
第3図(a)〜(dは本発明に用いられる多層ゲートM
OS構造の作製工程の一例を示す図である。
まず、第3図軸)に示すようにp型(100)シリ示す
ように多結晶シリコン(poly  Si)[tlfE
4に堆積し、その後、この多結晶シリコン膜4にリンを
ドープし、続いてスパッタリング法によりモリブデンシ
リサイド膜(MoSix :x=2.4−2.7)5及
びモリブデン(Mo)膜6を堆積する。
次に第3図(C)に示すようにフォトエツチング技術を
用いてMo/Moシリサイド/多結晶Siのゲート電極
9を形成する。次に層間絶縁膜7を堆積後、窒素(N2
)雰囲気中で1000°Cの熱処理金・行ない、続いて
眉間絶縁膜7にコンタクト窓を開口しAt/Si電極8
を形成する。
以上、第3図(a)〜(C)に示した工程によってMo
/Moシリサイド/多結晶Siの高融点多層ゲート電極
構造が完成する。
次に、第4図を参照してMoシリサイド膜をMo/多結
晶Si界面に挿入した場合の利点について説明する。
第3図(c)に示すMOS素子において、測定周波数I
MHzにおける高周波C−V特性の測定を行ない、MO
8界面が充分に蓄積している状態におけるゲート容量(
MOS容量Cg )に対するMoSixの膜厚依存゛性
を求めたものを第4図に示している。
従来の多結晶シリコンゲートではゲート容量はゲート酸
化膜容量(Cox)K等しくなっていることを確認した
上で、M o /多結晶S i 、 No、1Moシリ
サイド/多結晶Siゲートにて一一ト容量の測定を行な
った結果、M o /多結晶Siゲート(MoSixの
膜厚=0)でのゲート容量はゲート酸化膜容量(Cox
)より減少している。これは、M o /多結晶Si界
面付近に高抵抗成分が存在している為と推測される。
これに対して@3図(C)に示すようにM o /多結
晶Siの界面に適切な膜厚のMoシリサイド膜5を挿入
することによってMo−多結晶Si間の反応が効果的に
進み、上記の高抵抗成分が無くなり、Mo シリサイド
膜5の膜厚の増加にしたがってゲート酸化膜容量(Co
x)に一致する方向に変化したO この結果より、Moシリサイド膜5の膜厚は50X以上
必要であり、300CAまでのものが好適であった。な
おMoシリサイド膜5の膜厚を300A以上にした場合
には剥離が生じ易い傾向が見られた。
第5図は本発明の半導体記憶装置に用いられるMo多層
ゲートの従来の多結晶S1ゲート、M。
単層ゲートにおける高周波C−V (IMHz )、Q
uasi−staticC−V特性の測定を行なった結
果を示したものである。この第5図より明らかなように
Mo単層ゲートでは900°C以上の高温熱処理におい
て、フラットバンド電圧VFBU負の方向にシフトして
界面準位密度が増大したが、本発明によるMo多層ゲー
トのMOS界面特性は最下層の多結晶Siで決まってい
るため、1000°Cの熱処理を行なっても、従来の多
結晶シリコンと同様良好なMOS界面特性を示した。
また、従来及び本発明に用いられるゲート構造の電気的
特性を次表に示す。
上記表からも明らかなようにMo−多結晶Siの界面に
MoSix膜を挿入することにより、多結晶Siゲート
と同等の特性を得ると共に、低抵抗値を有するゲート電
極構造が得られ、半導体記憶装置のワード線及び選択用
MOS電界効果トランジスタのゲート電極として適用可
能なことが判明した。
次に、本発明の選択用MO3電界効果トランジスタとし
て用いられるMo多層ゲート電極を有するMOSFET
の作製工程の一例を第6図(a)〜(c)にしたがって
説明する。
まず、第6図(a)に示すようにp型(100)シリコ
ン(Si)基板11の表面に素子分離領域12及びゲー
ト酸化膜13を形成し、次にこのゲート酸化膜上に多結
晶シリコン(polysi)膜14’ii−膜厚250
0〜8500Aに堆積し、次にこの多結晶シリコン膜1
4にリンをドープし、続いてモリブデンシリサイド(M
oSix)膜15を膜厚100〜20 OA、モリブデ
ン(MO)膜16を膜厚2500〜3500Aにスパッ
タリング法により堆積する0次に第6図(b)に示すよ
うにフォトエツチング技術を用いてM o/M oシリ
サイド/多結晶Siのゲート電極19を形成する。次に
ゲート電極19及び素子分離領域12’tマスクとして
、ソース、ドレイン領域となるべき部分20及び21に
ヒ素(As )イオン注入を行なう。
次に第6図(c)に示すように層間絶縁膜17を堆積し
、その後窒素(N2)雰囲気中で1000°Cの熱処理
を行なうことによりn型ソースドレイン領域18.18
i形成する。
以上、第6図(a)〜(c)に示した工程によってMo
/Moシリサイド/多結晶SiO高融点多層ゲートMゲ
ーFETが形成される。
この第6図(Cンに示すMo多層ゲゲーMOSFETの
電気的特性を@7図に示す。
この@7図から明らかなように実測値(実線)は計算値
(ドツト)とは良く一致し、良好なMOSFETが得ら
れた。
次に、上記の如く構成された多層ゲート開O8構造を備
えた本発明の半導体記憶装置について一実施例を挙げて
説明する。
第1図は、本発明をダイナミックメモリセルに適用した
場合の一実施例を示す図である。
第1図において、100は本発明の実施例における多層
構造電極によるワード線、10.2はアルミニウムで構
成されるビット線、105は拡散層であり、103は拡
散層とアルミニウムピット線を接続するためのコンタク
ト窓である。また105はメモリキャパシタの電極であ
り101はキャパシタ部である。
このメモリセルを用いてメモリアレイを構成する場合に
は、ワード線!00の抵抗値が問題となる。
従来のようにワード線材料として多結晶シリコン全使用
したメモリセルを用いてメモリアレイを構成する場合に
は、第8図に示すごとく、例えば256KDRAMの場
合、メモリエリアを分割してワード線長全知くして素子
の高速化に対応する必要があった。なお、第8図におい
て+06は8分割されたメモリエリアであり、107は
デコーダ回路等の制御回路、108は分割されたワード
線である。
このような従来方式の欠点は前述のように必然的にデコ
ーダ等の制御回路が複雑になり素子数が増し、チップサ
イズ全増大させることから、高集積化が困難な点にある
一方、本発明による実施例のメモリアレイ構成を第2図
に示す。本発明の実施例においてはワード線抵抗が従来
の多結晶シリコンの百分の一程度であるため、メモリエ
リアの分割を最小限にすることができる。なお、第2図
において110は二分割されたメモリエリア、109f
1分割されないワード線、II+はデコーダ等の制御回
路である。
なお、上記の説明においては、電極を構成する材料とし
てモリブデン(Mo)とそのシリサイドを用いた例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものでハナ
く、タングステン(W)等のような他の高融点金属とそ
のシリサイドとの組合せを用いても良く、また異種の金
属と金属シリサイドとの組合せであっても同様の効果が
得られるものである。
〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、低抵抗で、従来の多結晶
シリコンと同様、良好かつ安定し矧O8界面特性を示す
高融点金属多層ゲートを備えているため、同一構造での
ワード線の形成が可能となり高信頼性、高性能な高融点
多層グー)MOS構造の高速化及び高集積化に適した半
導体記憶装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明をダイナミックメモリに適用した場合の
メモリセルの一実施例の構成を示す図、第2図は本発明
におけるメモリエリアの分割例を示す図、第3図は本発
明に用いられる多層ゲートMOS構造の作製工程の一例
を示す図、第4図はゲート容量とMOシリサイド膜厚の
関係を示す図、第5図ばQuasi−3taticC−
V特性を示す図、第6図は本発明に用いられるMOSF
ETの作製工程の一例を示す図、第7図はMo多層ゲゲ
ーMOSFETの静特性を示す図、第8図は従来方式1
式% ト酸化膜、4.14・・・多結晶シリコン膜、5,15
−Moシリサイド膜、6 、  + 6−)Mo膜、7
,17・・・層間絶縁膜、9.19.104・・・Mo
/Moシリサイド/多結晶Siゲート電極、18・・・
ソース、ドレイン領域、100・・・ワード線、108
・・・分割されたワード線、109・・・本発明による
分割されないワード線。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第 /lI 242図 第3囚 Has/z  す厚 第4I2I Ik−Vni / V) vJ5図 ts   20  zt 第6図 1−/W■tθ/3.0 Vd(V) 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、行及び列の配列構造を有し、複数のメモリセルを備
    えた半導体記憶装置において、 上記複数のメモリセルの所望のメモリセルに選択信号を
    伝達するためのワード線及び該メモリセルに属する選択
    用MOS電界効果型トランジスタのゲート電極を、 高融点金属膜、高融点シリサイド膜及び多結晶シリコン
    膜の多層電極構造として一体形成して成ることを特徴と
    する半導体記憶装置。
JP59212156A 1984-10-09 1984-10-09 半導体記憶装置 Pending JPS6190397A (ja)

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JP59212156A JPS6190397A (ja) 1984-10-09 1984-10-09 半導体記憶装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6176583A (ja) * 1985-09-07 1986-04-19 Daikin Ind Ltd 撥水撥油剤

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6176583A (ja) * 1985-09-07 1986-04-19 Daikin Ind Ltd 撥水撥油剤

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