JPS62139360A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62139360A
JPS62139360A JP28044585A JP28044585A JPS62139360A JP S62139360 A JPS62139360 A JP S62139360A JP 28044585 A JP28044585 A JP 28044585A JP 28044585 A JP28044585 A JP 28044585A JP S62139360 A JPS62139360 A JP S62139360A
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JP
Japan
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insulating film
film
electrode
gate electrode
forming
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JP28044585A
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English (en)
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Renpei Nakada
錬平 中田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に潰れた素子
特性を持つMO8型半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の技術的背理とその問題点〕
従来より、半導体集積回路の高集積化のために、スケー
リング則による素子の縮小が行なわれている。MoSト
ランジスタでは、素子寸法を小さくし、チャネル’?R
域の不純物濃度を増し、駆i!ll電圧を低くすること
で元の素子を比例縮小した高性能の素子を得ることがで
きる。しかし集積回路の高速化、高集積化は、素子を形
成する拡散層vA域、電極配線或いは層間絶縁膜等を単
にスケーリングするだけでは実現できない。スケーリン
グによる素子の寸法縮小と同時に、多くの回路素子パタ
ーンの加工精度および相互の合わせ精度を向上させるこ
とが必要である。これら素子パターンの加工精度および
合わせ精度は、素子の最小寸法に大きく依存している。
例えば最小寸法4μ乳程度の素子では、加工精度1合わ
せ精度共に0.4μmと約1/10の精度であった。最
近の64に或いは256にのMOSダイナミックRAM
などでは、素子の最小寸法2〜3μmに対して精度0.
2μmと1/10以下の精度が要求されている。更に最
小寸法が1μm或いはそれ以下になると、0.1μm以
下の精度が要求される。
MOSトランジスタの場合の合わせ精度の問題を具体的
に第4図を用いて説明する。図は、MOSトランジスタ
のコンタクト孔が合せずれをもって形“成された様子を
示している。図において、21はp型3i基板であり、
そのフィールド絶縁1122で囲まれた領域にゲート絶
縁BI23を介してゲート1慟24が形成され、ゲート
電極24をマスクにして不純物のイオン注入を行ってn
−型層261’、262が形成され、更にゲート電極側
壁に選択的に絶縁膜25を形成した状態で不純物のイオ
ン注入を行ってn+型層271.272が形成されてい
る。そして全面にCVDによる絶縁膜28が堆積され、
これにコンタクト孔291゜292を形成してAn電極
30t 、302が形成されている。
第4図に示すように、コンタクト孔29!。
292が合せずれを持って形成されると、図の右側のコ
ンタクト孔292ではA℃電極302のn+型層272
との接触面積が減少して接触抵抗が増大する。また左側
のコンタクト孔291では、このコンタクト孔形成の工
程でフィールド絶縁膜22まで一部エッチングされて凹
部31が形成されるため、この部分からAR電極30t
のつき抜けによる接合不良を生じる。
加工精度に関しては、RIEなどの異方性を持ったドラ
イエツチング法の導入により、0.1μmの精度が得ら
れるようになっているが、合わせ精度については装置の
機械的精度に大きく依存するため、未だ0.1μmの精
度を得ることは鼎しく、従って微細化したMOSトラン
ジスタ等で上記のような問題が顕在化している。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、素子パター
ンの合わせ精度の余裕度を大きくし、素子の高集積化と
信頼性向上を図り得る半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要) 本発明はMO8型半導体装置の製造方法において、ゲー
ト電極およびソース、ドレイン領域を形成した後、これ
、らの領域に選択的に導電性物質膜を形成する。この際
導電性物質膜は、成長条件を選ぶことにより、ソース、
ドレイン領域の基板露出面のみならず、その周辺のフィ
ールド絶縁膜上に一部及ぶように、またゲート電極側壁
に選択的に設けられた絶縁膜上に一部運上がるように形
成する。この後従来と同(藁に、全面に絶縁膜を堆積し
、これにコンタクト孔を開けて電極配線を配設する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ソース、ドレイン領域に対してコンタ
クト孔が合せずれをもって形成されたとしても、ソース
、ドレイン領域には導電性物質膜が形成されているため
、コンタクト抵抗の増大は防止される。またその導電性
物質膜はフィールド絶縁膜上にまで延在させて形成され
るため、コンタクト孔位置がフィールドwA域上にずれ
ても導電性物質膜がエツチングに対するストッパとして
動き、フィールド絶縁膜のエツチングが防止される。
この結果、ソース、ドレイン領域の接合深さが浅いもの
であってもA多電極のつき扱けを生じることはない。従
って本発明によれば、合わせ精度に対する余裕度が大き
い、信頼性の高い高集積化半導体装置を実現することが
できる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。
第1図(a)〜(e)は一実施例の製造工程断面図であ
る。先ず(a)に示すように、p型3i基板11に周知
の工程に従ってフィールド絶縁膜12を形成し、このフ
ィールド絶縁膜12で囲まれた素子形成領域にゲート絶
縁膜13を介して多結晶シリコン膜によるゲート絶縁膜
14を形成し、ASのイオン注入によりソース、ドレイ
ン領域に浅いn−型層151.152を形成する。イオ
ン注入は例えば、加速電圧40keV、ドーズ量lX1
0”/cm2の条件で行う。次いで(b)に示すように
、全面にCVDにより厚さ0.3μmのSiO2膜16
膜堰6する。そして全面をフレオン系ガスを用いたRI
E法によりエツチングして、(C)に示すようにゲート
電極14の側壁部にのみ5iO2111116を残置さ
せ、Pのイオン注入を行ってソース、ドレイン領域に深
いn+型層17t、172を形成する。Pのイオン注入
条件は例えば、加速電圧200keV、ドーズ量8 X
 10” 、/cm2とする。
次に(d)に示すように、ゲート電極14およびソース
、ドレイン領域上に導電性物質膜としてW F sガス
を用いた気相成長法によるW膜18を選択的に成長させ
る。ここでW118は、WFsとArガスを用いた第1
の気相成長工程による薄い第1層WII118tと、こ
れに連続して行なわれるW F 6ガスとH2ガスの混
合ガスを用いた第2の気相成長工程による第2層WII
1182の2層構造としている。第1の気相成長工程は
、W F sと3iとの還元反応を利用したものであり
、成長条件は堆積温度550℃、真空度Q、1〜i t
orr。
W F s分圧0.01〜O,Itorrとする。コノ
工程では余り厚いW躾は得られないが、例えば200人
の第1層WIII118tを形成する。上記成長条件の
下ではこの第1層W膜181は、ソース。
ドレイン領域の基板露出面のみならず、その周辺のフィ
ールド絶縁fi112上にまで一部延在し、またゲート
電極側壁のSiO2膜16上に一部運上がるように形成
される。
第2図はW F 6とArを用いたW膜気相成長でのW
膜飽和膜厚と堆積温度の関係を示し、第3図は同じくW
膜の5iOz膜−基板界面への食込み量の温度依存性を
示す実験結果である。これらの結果から、堆積温度を上
げていくと飽和膜厚および食込み量は一旦増、加するが
その後減少し、極少値を示して再び増加する傾向を示し
、550℃近辺にその極少値があることが判る。そして
この極少値を示す温度付近でWll成長を行うことによ
り、W摸の這い上がりが生じるのである。
第2の気相成長工程は、W F sとH2との還元反応
を利用するものであるが、装置の真空を破ることなく第
1の気相成長工程に引続いて行うことができる。その成
長条件は例えば、W F 6分圧比10〜500.温度
300〜550℃、真空度0.1〜’I torrとす
る。この気相成長は時間に対して直線的に膜厚が増加す
るので、堆積時間を選ぶことにより、全体でW膜が10
00人程度になるように第2層W膜182を成長させる
。このとき、既に第1層WB1181がゲート電極側壁
の5iO21I116上に運上がるように、またフィー
ルド絶縁膜12上に延在するように形成されているため
、これがブロック層として動いて第2層W摸′182が
ゲート絶縁Il!13と基板11の界面或いはフィール
ド絶縁ll112とn+型層171゜172の界面に沿
って食込む現象は防止される。
このため第2の気相成長工程の時間が長くなっても問題
ない。こうして2層構造のWII118の成長により、
ソース、ドレインの拡散層シート抵抗は実質的に例えば
10ノロ程度の小さい値になる。
この後従来と同様の工程に従って、(e)に示すように
、全面にCVD絶縁膜19を堆積し、これにコンタクト
孔201.202を開けてA2電極211,212を配
設する。
このように形成された半導体装置は、ゲート電極および
ソース、ドレイン領域上およびその周辺にWff118
を形成しているため、配線抵抗およびコンタクト抵抗が
小さく高速動作が可能である。
またコンタクト孔の合わせずれがあってもW膜18によ
りフィールド絶縁膜12のオーバーエツチングは防止さ
れ、An電極の突扱けが防止される。またこの実施例で
は、W!1118を真空を破ることなく導入ガスを変更
した連続的な気相成長工程で2層構造として形成してい
る。このとき第1層W膜181がフィールド絶縁[11
2上に一部延在しゲート電極側壁のS!02m16上に
一部運上がるように形成されて、ゲート絶縁膜12と基
板11との間或いはフィールド絶縁111112とn+
117との間にWj118が食込むことが防止され、信
頼性の高い素子が得られる。
上記実施例では、選択成長させる導電性物質膜としてW
Sの場合を説明したが、例えば原料ガスにSiH+を加
えることにより、W3i2膜を形成することができ、こ
れでも本発明は有効である。
更に原料ガスを選ぶことにより、導電性物質膜としてM
o、Ta、Ti、AQ或いはこれらのシリサイド躾を同
様に選択成長させることが可能である。
その他、本発明はその趣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。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例のMO8型半
導体装置製造工程を示す断面図、第2図はW F sと
Arを用いたW膜気相成長工程でのwmの飽和膜厚と温
度の関係を示す図、第3図は同じりWII!J食い込み
量の温度依存性を示す図、第4図は従来法によるMO3
型半導体装置0断面図である。 11・・・p型3i基板、12・・・フィールド絶縁膜
、13・・・ゲート絶縁膜、14・・・ゲート電極、1
51゜152・=n−型層、16−s+021I、17
1゜172−n+型層、18 t−第111iW膜、1
82・・・第211WI!、19・・・CVD絶縁膜、
201゜202・・・コンタクト孔、211,212・
・・A2電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第1図 W令・・込セt<Pm) OC二    二 W該祝勅秩−’b (’A )

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板のフィールド絶縁膜で囲まれた素子形
    成領域にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工
    程と、前記ゲート電極をマスクとして不純物を導入して
    ソース、ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート電
    極側壁に選択的に絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート
    電極とソース、ドレイン領域およびその周辺の前記フィ
    ールド絶縁膜上とゲート電極側壁の絶縁膜上に及ぶ領域
    に選択的に導電性物質膜を形成する工程と、全面に絶縁
    膜を堆積し、これにコンタクト孔を開けて電極配線を形
    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。
  2. (2)前記導電性物質膜を形成する工程は、金属化合物
    ガスを用いた選択気相成長法によ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. (3)前記導電性物質膜を形成する工程は、金属化合物
    ガスを用いて基板との還元反応を利用して第1層金属膜
    を選択的に気相成長させる工程と、金属化合物ガスと水
    素ガスを用いて金属化合物と水素との還元反応を利用し
    て第2層金属膜を選択的に気相成長させる工程とからな
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
JP28044585A 1985-12-13 1985-12-13 半導体装置の製造方法 Pending JPS62139360A (ja)

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