JP2681756B2 - MOS type semiconductor device - Google Patents
MOS type semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はMOS型半導体装置に関
し、特に、電極配線とのコンタクトに特徴をもつ半導体
装置に関するものである。The present invention relates to a function to <br/> the MOS type semiconductor equipment, and in particular relates to a semiconductor <br/> equipment having the features in contact with the electrode wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置を構成してい
るMOSトランジスタの微細化が進み、いわゆるディー
プサブミクロンと称される世代に入りつつあり、それに
伴って集積回路の高集積化と高性能化がますます推し進
められている。このようにMOSトランジスタが微細化
されるに伴って、写真製版工程におけるアライメントず
れや、選択酸化法(LOCOS法)に代表される通常よ
く用いられる熱酸化を利用した活性領域分離法における
バーズビークと称される分離用の厚い熱酸化膜両端のく
ちばし形状の酸化膜の存在が微細化の大きな障害となっ
てきている。2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization of MOS transistors constituting a semiconductor integrated circuit device has progressed, and a so-called deep sub-micron generation has begun to be introduced. Along with this, high integration and high performance of integrated circuits are achieved. It is being promoted more and more. With the miniaturization of MOS transistors in this way, it is called bird's beak in the active area separation method that uses misalignment in the photolithography process and thermal oxidation that is commonly used, such as the selective oxidation method (LOCOS method). The presence of a beak-shaped oxide film on both ends of the separated thick thermal oxide film has become a major obstacle to miniaturization.
【0003】また、高性能化においてはMOSトランジ
スタの寄生容量及び寄生抵抗が回路動作向上を妨げる大
きな要因となってきている。特に、ドレイン拡散層の接
合容量は回路動作に重大な影響を及ぼす(電子情報通信
学会技術研究報告SDM92−137参照)。Further, in improving performance, the parasitic capacitance and parasitic resistance of MOS transistors have become major factors that hinder the improvement of circuit operation. In particular, the junction capacitance of the drain diffusion layer seriously affects the circuit operation (see Technical Report SDM92-137 of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers).
【0004】このような実情のもと、絶縁膜に開口した
コンタクトホールを通してソース領域及びドレイン領域
の下方に同領域と同じ導電型の不純物又は反対導電型の
不純物をイオン注入し、ソース領域及びドレイン領域と
基板半導体との中間的な不純物濃度の半導体層を設ける
ことにより、コンタクトホールの下方に限ってソース領
域とドレイン領域の接合容量を低減させることが提案さ
れている(特公平4−57097号公報参照)。Under these circumstances, impurities of the same conductivity type or the opposite conductivity type of the same region are ion-implanted below the source region and the drain region through the contact hole opened in the insulating film to form the source region and the drain region. It has been proposed to reduce the junction capacitance between the source region and the drain region only below the contact hole by providing a semiconductor layer having an intermediate impurity concentration between the region and the substrate semiconductor (Japanese Patent Publication No. 4-57097). See the bulletin).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記の特公平4−57
097号公報に提案されている方法で形成されたMOS
トランジスタでは、ソース領域とドレイン領域のうちコ
ンタクトホール下部の接合容量が低減されるだけであ
り、大きな効果は期待できない。それどころか、ソース
領域とドレイン領域の下部に反対導電型の中間的な濃度
の拡散層を形成した場合には、そのような中間的な濃度
の拡散層がない場合に比べて接合面積が増大し、かえっ
て接合容量を増大させるおそれがある。本発明はソース
領域とドレイン領域の面積を縮小させることにより効果
的に拡散層接合容量を低減させ、回路動作及び集積度の
向上を可能にするMOSトランジスタとその製造方法を
提供することを目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
MOS formed by the method proposed in Japanese Patent Application No. 097
In the transistor, only the junction capacitance below the contact hole in the source region and the drain region is reduced, and a large effect cannot be expected. On the contrary, when a diffusion layer with an intermediate concentration of opposite conductivity type is formed under the source region and the drain region, the junction area increases as compared to the case where there is no diffusion layer with such an intermediate concentration, On the contrary, it may increase the junction capacitance. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a MOS transistor and a method of manufacturing the same that can reduce the diffusion layer junction capacitance by reducing the area of the source region and the drain region, and improve the circuit operation and the degree of integration. To do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明では、ソース拡散
領域とドレイン拡散領域には複数個ずつのコンタクトホ
ールを介して電極配線が接続され、両拡散領域において
それぞれのコンタクトホールの少なくとも1つはその拡
散領域と分離絶縁膜領域にわたって形成され、かつその
コンタクトホール内では分離絶縁膜が除去されていると
ともに、コンタクトホール底部にはソース・ドレイン領
域と同じ導電型の不純物拡散層が形成されている。その
際、ゲート電極が活性領域上で曲部を有していることが
好ましい。According to the present invention, electrode wirings are connected to the source diffusion region and the drain diffusion region through a plurality of contact holes, and at least one of the contact holes in both diffusion regions is The diffusion insulating film is formed over the diffusion region and the isolation insulating film region, the isolation insulating film is removed in the contact hole, and an impurity diffusion layer of the same conductivity type as the source / drain region is formed at the bottom of the contact hole. . At that time, it is preferable that the gate electrode has a curved portion on the active region.
【0007】また、本発明では、ソース領域及びドレイ
ン領域のそれぞれにおいて、コンタクトホールがゲート
電極に沿って2列に配列され、かつ、一方の列は活性領
域内に位置し、他方の列は活性領域と分離絶縁膜領域と
の境界に位置しており、ソース領域及びドレイン領域の
それぞれにおいて一方の列の1個のコンタクトホールと
他方の列でそのコンタクトホールに隣接する2個のコン
タクトホールはそれぞれの中心を結ぶと一方の列の1個
のコンタクトホールを頂点とする二等辺三角形を構成す
る位置に配置されている。Further , in the present invention, in each of the source region and the drain region, the contact holes are arranged in two rows along the gate electrode, and one row is located in the active region and the other row is active. One contact hole in one row in each of the source and drain regions and two contact holes adjacent to the contact hole in the other row are located at the boundary between the region and the isolation insulating film region. When the centers of the two are connected, they are arranged at positions forming an isosceles triangle with one contact hole in one row as the apex.
【0008】本発明の半導体装置を製造する一方法は、
電極配線とのコンタクトを形成するために次の工程を含
んでいる。(A)ゲート電極上から基板全面に層間絶縁
膜を堆積する工程、(B)ソース領域とドレイン領域の
両拡散領域にはそれぞれ複数個ずつのコンタクトホール
が形成されるように、かつ両拡散領域においてそれぞれ
のコンタクトホールの少なくとも1つはその拡散領域と
分離絶縁膜領域にまたがるようにコンタクトホール領域
を設定し、そのコンタクトホール領域で層間絶縁膜をソ
ース領域及びドレイン領域の基板と分離絶縁膜の下部の
基板が露出するまでエッチングしてコンタクトホールを
形成する工程、(C)前記コンタクトホールを通して基
板に第2導電型不純物をイオン注入する工程、及び
(D)その後、前記コンタクトホールを介してソース領
域又はドレイン領域と接続される電極配線を形成する工
程。 One method of manufacturing the semiconductor device of the present invention is
The following steps are included to form a contact with the electrode wiring. (A) A step of depositing an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate from above the gate electrode, and (B) so that a plurality of contact holes are formed in each of the source region and the drain region. , A contact hole region is set so that at least one of the contact holes straddles the diffusion region and the isolation insulating film region, and the interlayer insulating film is formed in the contact hole region between the substrate of the source region and the drain region and the isolation insulating film. Etching until the lower substrate is exposed to form a contact hole, (C) ion-implanting a second conductivity type impurity into the substrate through the contact hole, and (D) thereafter, the source through the contact hole. Forming an electrode wiring connected to the region or the drain region.
【0009】図1は第1の比較例を表わす。(A)は平
面図、(B)は(A)のX−X’線位置での断面図であ
る。図1(A)に示されるように、ソース領域とドレイ
ン領域の両拡散領域5にはそれぞれ多結晶シリコンゲー
ト電極4に沿って3個ずつのコンタクトホール11aが
配列されている。各コンタクトホール11aは拡散領域
5とその外側の分離用絶縁膜であるフィールド酸化膜領
域とにまたがって形成されている。コンタクトホール1
1aとゲート電極4との距離は写真製版工程でのアライ
メントずれを考慮して設定されている。従来は破線で示
される領域まで拡散領域5’が形成されていたのに対
し、この比較例ではコンタクトホール11aの位置を従
来のものと同じ位置とし、拡散領域と分離絶縁膜との境
界がコンタクトホール11aにかかるところまで拡散領
域5を縮小している。FIG. 1 shows a first comparative example . (A) is a plan view and (B) is a sectional view taken along line XX ′ in (A). As shown in FIG. 1A, three contact holes 11a are arranged along the polycrystalline silicon gate electrode 4 in each of the diffusion regions 5 of the source region and the drain region. Each contact hole 11a is formed so as to straddle the diffusion region 5 and the field oxide film region which is an insulating film for isolation on the outside thereof. Contact hole 1
The distance between 1a and the gate electrode 4 is set in consideration of misalignment in the photolithography process. In the prior art, the diffusion region 5'was formed up to the region indicated by the broken line, whereas in this comparative example , the position of the contact hole 11a is the same as the conventional position, and the boundary between the diffusion region and the isolation insulating film is in contact. The diffusion region 5 is reduced to the position where it reaches the hole 11a.
【0010】断面図を示す図1(B)を参照してこのM
OSトランジスタの構造を説明すると、1はP型シリコ
ン基板、2はP型ウエルであり、分離用絶縁膜のフィー
ルド酸化膜6で分離された活性領域にはチャネル領域9
上にゲート酸化膜3を介してゲート電極4が形成されて
おり、チャネル領域9を挾んでソース領域とドレイン領
域の拡散領域5が形成されている。ゲート電極4上から
形成されている層間絶縁膜7にはコンタクトホール11
aがあけられ、コンタクトホール11aは拡散領域5と
フィールド酸化膜6の領域にまたがる位置に形成されて
いる。コンタクトホール11aの底部のうち、拡散領域
5からはみ出したフィールド酸化膜領域ではフィールド
酸化膜が選択的に除去されている。コンタクトホール1
1aの底部にはコンタクトホール11aを通してイオン
注入により不純物が導入されたN型拡散層10が形成さ
れている。8はそのコンタクトホール11aを介して拡
散領域5と接続するための電極配線であり、電極配線8
がフィールド酸化膜領域でN型ウエル2と接触する位置
には、そのN型拡散層10が形成されているため、電極
配線8がウエル2と直接接触することはない。Referring to FIG. 1 (B) showing a sectional view, this M
Explaining the structure of the OS transistor, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a P-type well, and a channel region 9 is formed in the active region isolated by the field oxide film 6 of the isolation insulating film.
A gate electrode 4 is formed thereabove with a gate oxide film 3 interposed therebetween, and diffusion regions 5 of a source region and a drain region are formed across a channel region 9. A contact hole 11 is formed in the interlayer insulating film 7 formed on the gate electrode 4.
a is opened, and the contact hole 11a is formed at a position extending over the diffusion region 5 and the field oxide film 6 region. Of the bottom of the contact hole 11a, the field oxide film is selectively removed in the field oxide film region protruding from the diffusion region 5. Contact hole 1
An N-type diffusion layer 10 having impurities introduced by ion implantation through a contact hole 11a is formed at the bottom of 1a. Reference numeral 8 is an electrode wiring for connecting to the diffusion region 5 through the contact hole 11a.
Since the N-type diffusion layer 10 is formed at the position where the field oxide film region contacts the N-type well 2, the electrode wiring 8 does not directly contact the well 2.
【0011】図1の比較例では、従来なら破線で示され
た領域まで必要であったソース・ドレインのための拡散
領域5’が実線で示された領域5まで縮小されている。
このように、拡散領域面積は従来の場合と比較して数十
%程度低減でき、したがって、その分拡散領域5の接合
容量も低減できて、回路動作及び集積度の向上を同時に
図ることができる。In the comparative example of FIG. 1, the diffusion region 5'for the source / drain, which has been required up to the region shown by the broken line in the prior art, is reduced to the region 5 shown by the solid line.
As described above, the area of the diffusion region can be reduced by about several tens of percent as compared with the conventional case. Therefore, the junction capacitance of the diffusion region 5 can be reduced accordingly, and the circuit operation and the degree of integration can be improved at the same time. .
【0012】図2は第2の比較例を示したものであり、
拡散領域5の面積は従来のものと比較して小さくはして
いないが、ゲート幅を長くすることによって電流駆動能
力の増大、すなわち回路動作の向上を図ったものであ
る。図2の比較例ではソース領域とドレイン領域はそれ
ぞれ3個ずつのコンタクトホールを備えているが、各領
域で3個のコンタクトホールのうちの1個のコンタクト
ホール11aを拡散領域5とフィールド酸化膜にまたが
るように配置することによって、活性領域上でゲート電
極が利用できる面積を増やしている。ゲート電極4aは
クランク状に折れ曲がった曲部を有し、実効的にゲート
幅を増大させている。コンタクトホール11aは図1
(B)で示されたものと同じく、底部が拡散領域5とフ
ィールド酸化膜領域にまたがり、そのコンタクトホール
底部には拡散領域5と同じ導電型の拡散層10が形成さ
れている。他のコンタクトホール11は拡散領域5内に
のみ存在するものであり、それらは従来のコンタクトホ
ールと同じものである。FIG. 2 shows a second comparative example .
Although the area of the diffusion region 5 is not smaller than that of the conventional one, it is intended to increase the current driving capability, that is, improve the circuit operation by increasing the gate width. In the comparative example of FIG. 2, each of the source region and the drain region is provided with three contact holes, but one contact hole 11a among the three contact holes is provided in each region as the diffusion region 5 and the field oxide film. By arranging the gate electrode so as to straddle, the area available for the gate electrode on the active region is increased. The gate electrode 4a has a bent portion bent in a crank shape, and effectively increases the gate width. The contact hole 11a is shown in FIG.
Similar to that shown in (B), the bottom portion extends over the diffusion region 5 and the field oxide film region, and a diffusion layer 10 of the same conductivity type as the diffusion region 5 is formed at the bottom of the contact hole. The other contact holes 11 are present only in the diffusion region 5, and they are the same as the conventional contact holes.
【0013】通常、回路動作を向上させるための最も効
果的でかつ簡便な方法はゲート幅を大きくすることであ
るが、従来のように直線状のゲート電極を備えたMOS
トランジスタでゲート幅を増大させれば、同時に拡散領
域の面積も増大し、拡散領域の接合容量も増大させてし
まい、回路負荷が小さな場合にはさほど有効ではない。
しかし、図2の比較例では拡散領域5の面積を増大させ
ないので接合容量を増大させることなく、ゲート電極4
aに曲部を設けることによりゲート幅のみを大きくでき
るため、回路動作向上に効力を発揮する。例えば、図2
の比較例は図1の破線で示される拡散領域5’と同じ面
積であるが、ゲート電極4aに2箇所の曲部を設けてい
ることにより50%程度のゲート幅増大が可能である。Usually, the most effective and simple method for improving the circuit operation is to increase the gate width. However, as in the prior art, a MOS having a linear gate electrode is used.
If the gate width of the transistor is increased, the area of the diffusion region is increased at the same time, and the junction capacitance of the diffusion region is also increased, which is not so effective when the circuit load is small.
However, in the comparative example of FIG. 2, since the area of the diffusion region 5 is not increased, the junction capacitance is not increased and the gate electrode 4 is not increased.
By providing the curved portion in a, only the gate width can be increased, which is effective in improving the circuit operation. For example, FIG.
The comparative example has the same area as the diffusion region 5'shown by the broken line in FIG. 1, but the gate width can be increased by about 50% by providing the gate electrode 4a with two curved portions.
【0014】[0014]
【実施例】図3は一実施例を示したものであり、コンタ
クトホールの数を増すことによってコンタクト抵抗を低
減させたものである。図3(A)に示されるように、ソ
ース領域とドレイン領域にはそれぞれゲート電極4に沿
って2列に配列されたコンタクトホールが配置されてい
る。各領域5で一方の列のコンタクトホール11は拡散
領域5内にあり、他方の列のコンタクトホール11aは
拡散領域5とフィールド酸化膜領域とにまたがって配置
されている。DETAILED DESCRIPTION FIG. 3 shows an embodiment, in which reduced the contact resistance by increasing the number of contact holes. As shown in FIG. 3A, contact holes arranged in two rows along the gate electrode 4 are arranged in the source region and the drain region, respectively. In each region 5, the contact hole 11 in one column is in the diffusion region 5, and the contact hole 11a in the other column is arranged so as to extend over the diffusion region 5 and the field oxide film region.
【0015】本発明者らの考察によれば、極端にゲート
幅が小さい場合を除けば、コンタクトホールの列を2列
又はそれ以上にするとコンタクト抵抗は殆どトランジス
タ特性に影響を与えなくなる。従来は拡散領域の面積を
増大させることなくコンタクト抵抗を低減させることは
困難であった。図3(A)のように、一方の列のコンタ
クトホール11を拡散領域5内に配置し、他方の列のコ
ンタクトホール11aを拡散領域5とフィールド酸化膜
領域とにまたがって配置することにより、配置しうるコ
ンタクトホールの数を増やし、しかも拡散領域の面積増
大を抑えている。According to the consideration of the present inventors, except when the gate width is extremely small, the contact resistance has almost no influence on the transistor characteristics when the number of rows of contact holes is two or more. Conventionally, it has been difficult to reduce the contact resistance without increasing the area of the diffusion region. As shown in FIG. 3A, by arranging the contact holes 11 in one column in the diffusion region 5 and arranging the contact holes 11a in the other column across the diffusion region 5 and the field oxide film region, The number of contact holes that can be arranged is increased and the increase in the area of the diffusion region is suppressed.
【0016】コンタクトホール11,11aの形状は、
図3(B)に破線で示されるように正方形になるように
設計したとしても、角がまるまって円形に近くなるた
め、コンタクトホール間距離が設計値よりも大きくな
る。単位面積当りのコンタクトホール数を多くできるよ
うに、各拡散領域5において一方の列の1個のコンタク
トホール11(又は11a)と他方の列でそのコンタク
トホールに隣接する2個のコンタクトホール11a(又
は11)は、それぞれの中心を結ぶと一方の列の1個の
コンタクトホールを頂点とする二等辺三角形を構成する
位置に配置する。The shapes of the contact holes 11 and 11a are
Even if it is designed to have a square shape as shown by the broken line in FIG. 3B, the distance between the contact holes becomes larger than the designed value because the corners are rounded and become close to a circle. In order to increase the number of contact holes per unit area, one contact hole 11 (or 11a) in one row and two contact holes 11a (adjacent to that contact hole in the other row) in each diffusion region 5 Alternatively, 11) is arranged at a position forming an isosceles triangle having one contact hole in one row as an apex when connecting the respective centers.
【0017】図4は本発明の半導体装置を製造する一例
を示したものであり、コンタクトホール配列が図1に示
されたものである場合を例にしている。しかし、図2、
図3のコンタクトホール配列の場合も同じである。 (A)活性領域にNチャネルMOSトランジスタが形成
された状態を示している。シリコン基板1の表面にP型
ウエル2が形成され、ウエル2内でフィールド酸化膜6
で分離された活性領域には、チャネル領域上にゲート酸
化膜3を介してリンドープされた多結晶シリコンにてな
るゲート電極4が形成されている。ウエル2の表面では
チャネル領域を挾んでN+拡散層によるソース領域及び
ドレイン領域5が形成されている。FIG. 4 shows an example of manufacturing the semiconductor device of the present invention, and the case where the contact hole arrangement is as shown in FIG. 1 is taken as an example. However, in FIG.
The same applies to the contact hole arrangement shown in FIG. (A) An N-channel MOS transistor is formed in the active region. A P-type well 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1, and a field oxide film 6 is formed in the well 2.
A gate electrode 4 made of phosphorus-doped polycrystalline silicon is formed on the channel region through the gate oxide film 3 in the active region separated by. On the surface of the well 2, a source region and a drain region 5 made of an N + diffusion layer are formed across the channel region.
【0018】この状態のMOSトランジスタを形成する
には、既知の技術により、P型シリコン基板1の表面に
P型ウエル2を形成し、選択酸化法(LOCOS法)に
よって形成した4500〜6000Åの厚い熱酸化膜
(フィールド酸化膜)6によって活性領域を分離する。
活性領域上に厚さ100〜150Åのゲート酸化膜とな
る熱酸化膜3と、さらにその上に厚さが約3500Åの
多結晶シリコン膜4を形成する。多結晶シリコン膜4は
最終的にリンがドープされた状態ものである。このよう
な多結晶シリコン膜4は、不純物がドープされていない
多結晶シリコン膜を形成した後、拡散法又はイオン注入
法によりリンを導入したものであってもよく、CVD法
により多結晶シリコン膜を堆積する際に反応ガス中にリ
ンを導入しておき、堆積した状態でリンがドープされた
多結晶シリコン膜となったものであってもよい。最終的
にリンドープされた多結晶シリコン膜4を、リソグラフ
ィーとエッチングによりゲート電極形状にパターン化す
る。In order to form the MOS transistor in this state, the P-type well 2 is formed on the surface of the P-type silicon substrate 1 by a known technique and the thickness of 4500 to 6000 Å is formed by the selective oxidation method (LOCOS method). A thermal oxide film (field oxide film) 6 separates the active region.
A thermal oxide film 3 serving as a gate oxide film having a thickness of 100 to 150Å is formed on the active region, and a polycrystalline silicon film 4 having a thickness of about 3500Å is further formed thereon. The polycrystalline silicon film 4 is finally doped with phosphorus. Such a polycrystalline silicon film 4 may be one in which phosphorus is introduced by a diffusion method or an ion implantation method after forming a polycrystalline silicon film not doped with impurities, and the polycrystalline silicon film is formed by a CVD method. It is also possible that phosphorus is introduced into the reaction gas when depositing, and a phosphorus-doped polycrystalline silicon film is formed in the deposited state. Finally, the phosphorus-doped polycrystalline silicon film 4 is patterned into a gate electrode shape by lithography and etching.
【0019】活性領域においてはゲート電極をマスクと
してN型不純物を注入することにより、チャネル領域9
を挾んで形成されたソース領域及びドレイン領域のN+
型層5を形成する。N+型層5に関しては、例えば砒素
イオンをドーズ量6×1015/cm2、注入エネルギー
50KeVの条件で注入し、850℃で20分間の熱処
理を加えることによって形成することができ、これによ
り約0.15μmの深さの拡散層が得られる。In the active region, the channel region 9 is formed by implanting N-type impurities using the gate electrode as a mask.
A source region and a drain region formed by sandwiching N +
The mold layer 5 is formed. The N + type layer 5 can be formed, for example, by implanting arsenic ions under the conditions of a dose amount of 6 × 10 15 / cm 2 and an implantation energy of 50 KeV and performing a heat treatment at 850 ° C. for 20 minutes. A diffusion layer with a depth of about 0.15 μm is obtained.
【0020】(B)次に、ゲート電極上から全面にCV
D法によって3000Å程度のNSG膜(不純物がドー
プされていないシリコン酸化膜)、さらにその上に50
00Å程度のBPSG膜(ボロンリンシリコンガラス
膜)などを堆積させることによって層間絶縁膜7を形成
する。層間絶縁膜7にはソース領域上とドレイン領域上
にコンタクトホール11aを写真製版とエッチングによ
り開口する。(B) Next, CV is formed on the entire surface from above the gate electrode.
NSG film of about 3000 Å (silicon oxide film not doped with impurities) by D method, and 50
The interlayer insulating film 7 is formed by depositing a BPSG film (boron phosphorus silicon glass film) of about 00Å. Contact holes 11a are formed in the interlayer insulating film 7 on the source region and the drain region by photolithography and etching.
【0021】このとき、コンタクトホール部分の拡大断
面図(b)に示されているように、コンタクトホール1
1aを開口する領域がソース・ドレインの拡散領域5と
フィールド酸化膜6の端部にまたがるように設定する点
と、数十%のオーバーエッチをかけてコンタクトホール
底部に存在する熱酸化膜6’を除去し、その下のシリコ
ン基板表面を露出させる点に特徴がある。オーバーエッ
チ量はコンタクトホールを形成するための層間絶縁膜の
ジャストエッチ量を基準とし、その何%がオーバーエッ
チであるかを数値で表示している。オーバーエッチ量と
しては、例えばコンタクトホール径が0.4μmで、そ
のコンタクトホールのアスペクト比(コンタクトホール
の深さ/径)が2程度の場合は50%程度に設定するの
が適当である。At this time, as shown in the enlarged sectional view (b) of the contact hole portion, the contact hole 1
The point where the region where 1a is opened is set so as to straddle the diffusion region 5 of the source / drain and the end of the field oxide film 6, and the thermal oxide film 6 ′ existing at the bottom of the contact hole is over-etched by several tens%. Is removed and the surface of the silicon substrate underneath is exposed. The amount of over-etching is based on the amount of just-etching of the interlayer insulating film for forming the contact hole, and a numerical value indicates what percentage of the amount is over-etching. For example, when the contact hole diameter is 0.4 μm and the aspect ratio of the contact hole (contact hole depth / diameter) is about 2, the overetch amount is appropriately set to about 50%.
【0022】図2、図3のようなコンタクトホール配列
にする場合は、拡散領域5とフィールド酸化膜6の領域
にまたがるコンタクトホール11aだけでなく、拡散領
域5内のみに配置されるコンタクトホール11も存在す
る。しかし、どの実施例も写真製版やエッチングの処理
は同じもので、問題はない。In the case of contact hole arrangements as shown in FIGS. 2 and 3, not only the contact holes 11a extending over the diffusion region 5 and the field oxide film 6 but also the contact holes 11 arranged only within the diffusion region 5 are formed. Also exists. However, the photolithography and etching processes are the same in all the examples, and there is no problem.
【0023】(C)その後、基板表面側の全面にリン又
は砒素をイオン注入する。これによって、コンタクトホ
ール11a(図2、図3ではコンタクトホール11も含
まれる)を通って、コンタクトホール11a下方にN型
層10が形成される。注入不純物としては、後工程であ
まり熱をかけたくない場合は、砒素よりも低温で活性化
できるリンを選択するとよいが、同一注入エネルギー下
ではリンの方が砒素に比べ投影飛程が大きくなるために
注入エネルギーを調節する必要がある。例えば、N型層
10の不純物分布をN+型層5と同じくらいにしたい場
合は、リンの注入エネルギーを30KeV程度にすれば
よい。コンタクトホール11a下方のN型層10におけ
る接合容量を抑えるために、不純物分布を深くなだらか
になるように制御するのが好ましいが、他の要請とも合
わせて注入及び活性化の条件を設定すればよい。その
後、既知の技術により電極配線8を形成する。(C) After that, phosphorus or arsenic is ion-implanted into the entire surface of the substrate surface. Thus, the contact holes 11a (FIG. 2, the contact hole 11 is also included in FIG. 3) through the, N-type layer 10 is formed below the contact hole 11a. As the implantation impurity, if it is desired not to heat much in the subsequent process, it is preferable to select phosphorus that can be activated at a lower temperature than arsenic, but under the same implantation energy, phosphorus has a larger projection range than arsenic. Therefore, it is necessary to adjust the implantation energy. For example, when it is desired to make the impurity distribution of the N-type layer 10 similar to that of the N + -type layer 5, the implantation energy of phosphorus may be set to about 30 KeV. In order to suppress the junction capacitance in the N-type layer 10 below the contact hole 11a, it is preferable to control the impurity distribution so as to be deep and gentle. However, the implantation and activation conditions may be set together with other requirements. . After that, the electrode wiring 8 is formed by a known technique.
【0024】このようにして形成された図4(C)のM
OSトランジスタにおいては、コンタクトホール底面に
おいて、コンタクトホール内のフィールド酸化膜は完全
に除去されてその下側のウエル2の表面が露出してお
り、またソース・ドレイン領域においてもその表面の高
さはもとの基板表面(この実施例の場合はウエル2の表
面)の高さよりも低くなっている。またフィールド酸化
膜が除去されたことによりコンタクトホール底面内に段
差が存在し、そのためコンタクトホールを従来のように
拡散領域上にのみ形成した場合と比べてコンタクト面積
が増大し、コンタクトホール1個当りのコンタクト抵抗
が低減されている。The thus formed M of FIG. 4C
In the OS transistor, the field oxide film in the contact hole is completely removed at the bottom surface of the contact hole to expose the surface of the well 2 therebelow, and the surface height of the source / drain region is also high. The height is lower than the height of the original substrate surface (the surface of the well 2 in this embodiment). Further, since the field oxide film is removed, there is a step in the bottom surface of the contact hole. Therefore, the contact area is increased as compared with the conventional case where the contact hole is formed only on the diffusion region, and each contact hole is The contact resistance of is reduced.
【0025】しかも、コンタクトホール底部にはコンタ
クトホールを経て注入された不純物によるN型層10が
存在するため、電極配線8からウエル2、基板1へのリ
ークを防ぐことができ、アライメントずれにもある程度
のマージンを与えることができる。Moreover, since the N-type layer 10 due to the impurities injected through the contact hole exists at the bottom of the contact hole, it is possible to prevent the leak from the electrode wiring 8 to the well 2 and the substrate 1 and to prevent misalignment. You can give some margin.
【0026】以上の実施例ではシングルドレイン構造の
Nチャネル型MOSトランジスタを例にして説明してい
るが、本発明はPチャネル型MOSトランジスタは勿論
のこと、LDD構造又はゲートオーバーラップ構造を有
するMOSトランジスタや、さらには他の絶縁ゲート型
トランジスタにも適用することができ、それらの場合に
も上記の実施例の場合と同様の効果が得られる。In the above embodiments, the N-channel type MOS transistor having the single drain structure has been described as an example, but the present invention is not limited to the P-channel type MOS transistor, and the MOS having the LDD structure or the gate overlap structure. The present invention can be applied to a transistor and other insulated gate type transistors, and in those cases, the same effect as in the case of the above embodiment can be obtained.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明ではソース・ドレイン用の両拡散
領域にそれぞれ複数個ずつのコンタクトホールを設け、
それぞれのコンタクトホールの少なくとも1つはその拡
散領域と分離絶縁膜領域にわたって形成し、そのコンタ
クトホール内では分離絶縁膜を除去し、コンタクトホー
ル底部にはソース・ドレイン領域と同じ導電型の不純物
拡散層を形成したので、回路動作に多大な影響を及ぼす
拡散層の接合容量を低減させ、拡散領域の面積を増大さ
せることなく電流駆動力を向上させたり、コンタクト部
の寄生抵抗を低減させることにより、回路動作の向上を
図ることができる。 しかも、コンタクトホール底部に
はコンタクトホールを経て注入された不純物による拡散
層が存在するため、電極配線からウエルや基板へのリー
クを防ぐことができ、アライメントずれにもある程度の
マージンを与えることができる。According to the present invention, a plurality of contact holes are provided in each of the source / drain diffusion regions,
At least one of the contact holes is formed over the diffusion region and the isolation insulating film region, the isolation insulating film is removed in the contact hole, and the impurity diffusion layer of the same conductivity type as the source / drain region is formed at the bottom of the contact hole. Since the junction capacitance of the diffusion layer that greatly affects the circuit operation is reduced, the current driving force is improved without increasing the area of the diffusion region, and the parasitic resistance of the contact portion is reduced. The circuit operation can be improved. Moreover, since the diffusion layer due to the impurities injected through the contact hole exists at the bottom of the contact hole, it is possible to prevent the leak from the electrode wiring to the well and the substrate, and to give some margin to the misalignment. .
【0028】また、ソース・ドレイン領域においてコン
タクトホールをゲート電極に沿って2列に配列し、一方
の列は活性領域内に位置させ、他方の列は活性領域と分
離絶縁膜領域との境界に位置させるとともに、一方の列
の1個のコンタクトホールと他方の列でそのコンタクト
ホールに隣接する2個のコンタクトホールはそれぞれの
中心を結ぶと一方の列の1個のコンタクトホールを頂点
とする二等辺三角形を構成する位置に配置するので、ソ
ース・ドレイン領域でのコンタクトホール密度を高める
ことができ、拡散層の接合容量を増大させることなくコ
ンタクト部の寄生抵抗を低減することができ、集積度を
下げることなく回路動作の向上を図ることができる。In the source / drain regions, contact holes are arranged in two rows along the gate electrode, one row is located in the active region, and the other row is located at the boundary between the active area and the isolation insulating film area. When positioned, one contact hole in one row and two contact holes adjacent to that contact hole in the other row are connected with their centers, and one contact hole in one row serves as an apex. because disposed at a position constituting the equilateral triangle, the source and drain regions contact Ki hole density out to enhance the in, it is possible to reduce the parasitic resistance of the contact portion without increasing the junction capacitance of the diffusion layer, the integrated The circuit operation can be improved without lowering the degree.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】第1の比較例を示す図であり、(A)は平面
図、(B)はそのX−X’線位置での断面図である。1A and 1B are diagrams showing a first comparative example , FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX ′.
【図2】第2の比較例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a second comparative example .
【図3】一実施例を示す図である、(A)は平面図、
(B)はコンタクトホールの配置を示す平面図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment , (A) is a plan view,
FIG. 3B is a plan view showing the arrangement of contact holes.
【図4】製造方法の一例を示す工程断面図である。FIG. 4 is a process sectional view showing an example of a manufacturing method .
1 P型シリコン基板 2 P型ウエル 3 ゲート酸化膜 4,4a ゲート電極 5 ソース・ドレイン用の拡散領域 6 フィールド酸化膜 8 電極配線 11,11a コンタクトホール 1 P-type silicon substrate 2 P-type well 3 Gate oxide film 4, 4a Gate electrode 5 Source / drain diffusion region 6 Field oxide film 8 Electrode wiring 11, 11a Contact hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 泰之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平1−128568(JP,A) 特開 平6−252394(JP,A) 特開 平3−203270(JP,A) 特開 昭58−186968(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyuki Shindo 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-1-128568 (JP, A) JP-A 6-252394 (JP, A) JP-A-3-203270 (JP, A) JP-A-58-186968 (JP, A)
Claims (1)
性領域のチャネル領域上に、ゲート絶縁膜を介して多結
晶シリコンゲート電極が形成され、活性領域の基板表面
にはチャネル領域を挾んでソース領域とドレイン領域の
拡散領域が形成されているMOS型半導体装置におい
て、 前記両拡散領域にはそれぞれ複数個ずつのコンタクトホ
ールを介して電極配線が接続され、 両拡散領域においてそれぞれのコンタクトホールの少な
くとも1つはその拡散領域と分離絶縁膜領域にわたって
形成され、かつそのコンタクトホール内では分離絶縁膜
が除去されているとともに、コンタクトホール底部には
ソース・ドレイン領域と同じ導電型の不純物拡散層が形
成されており、 ソース領域及びドレイン領域のそれぞれにおいて、コン
タクトホールがゲート電極に沿って2列に配列され、か
つ、一方の列は活性領域内に位置し、他方の列は活性領
域と分離絶縁膜領域との境界に位置しており、 ソース領域及びドレイン領域のそれぞれにおいて一方の
列の1個のコンタクトホールと他方の列でそのコンタク
トホールに隣接する2個のコンタクトホールはそれぞれ
の中心を結ぶと一方の列の1個のコンタクトホールを頂
点とする二等辺三角形を構成する位置に配置されて いる
ことを特徴とするMOS型半導体装置。1. The activity of a semiconductor substrate separated by an isolation insulating film.
On the channel region of the conductive region through the gate insulating film.
Silicon gate electrode is formed, the substrate surface of the active region
The source and drain regions across the channel region.
In a MOS semiconductor device in which a diffusion region is formed
A plurality of contact holes in each of the diffusion regions.
Electrode wiring is connected via the
At least one is the diffusion region and the isolation insulating film region.
Isolation insulating film formed and in the contact hole
Is removed, and at the bottom of the contact hole
An impurity diffusion layer of the same conductivity type as the source / drain region is formed.
MadeYes, In each of the source and drain regions,
Tact holes are arranged in two rows along the gate electrode,
One row is located in the active area and the other row is in the active area.
Is located at the boundary between the region and the isolation insulating film region, One in each of the source and drain regions
One contact hole in the row and the contact in the other row
The two contact holes adjacent to the
Connect the centers of the to get one contact hole in one row
Placed at the positions that make up the isosceles triangle Is
A MOS type semiconductor device characterized by the above.
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|---|---|---|---|
| JP6292315A JP2681756B2 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | MOS type semiconductor device |
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| JPH08130304A JPH08130304A (en) | 1996-05-21 |
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