JPH06101475B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH06101475B2 JPH06101475B2 JP59034241A JP3424184A JPH06101475B2 JP H06101475 B2 JPH06101475 B2 JP H06101475B2 JP 59034241 A JP59034241 A JP 59034241A JP 3424184 A JP3424184 A JP 3424184A JP H06101475 B2 JPH06101475 B2 JP H06101475B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは微細な
ソース・ドレイン領域を形成することができ、かつ、当
該ソース・ドレイン領域への電極接続を高い精度で行う
ことのできる、MOS型半導体装置の製造方法に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, it enables formation of fine source / drain regions and electrode connection to the source / drain regions. The present invention relates to a method for manufacturing a MOS semiconductor device, which can be performed with high accuracy.
MOS型電界効果トランジスタ、又は絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ(以降、単にトランジスタと称する)に
おけるゲート長,ゲート酸化膜厚、及び接合深さ等の素
子寸法は公知の縮小則に基づいて微細化される傾向が続
いている。しかしながら、ソース・ドレイン拡散層面積
はゲート長等の寸法に比例して微細化されていない。こ
れは従来構造トランジスタに於て、ソース・ドレイン拡
散層上のコンタクト孔が拡散層端、及びゲート電極端に
対し、自己整合で構成されていないことに基づく。すな
わち、従来構造トランジスタに於てはコンタクト孔の位
置合せ余裕を確保する必要がある。電子線描画法等の最
新の技術を用いて0.5μm口なる大きさのコンタクト孔
を形成してもその周囲に各々0.5μmの位置合せ余裕を
確保しなければならない。すなわち、従来構造トランジ
スタに於ては、ソース・ドレイン幅を1.5μm以下には
微細化できない欠点を有している。Element dimensions such as a gate length, a gate oxide film thickness, and a junction depth in a MOS field effect transistor or an insulated gate field effect transistor (hereinafter simply referred to as a transistor) are miniaturized based on a known reduction rule. The trend continues. However, the source / drain diffusion layer area is not miniaturized in proportion to the dimensions such as the gate length. This is because in the conventional structure transistor, the contact hole on the source / drain diffusion layer is not self-aligned with the end of the diffusion layer and the end of the gate electrode. That is, in the conventional structure transistor, it is necessary to secure the alignment allowance of the contact hole. Even if a contact hole having a size of 0.5 μm is formed by using the latest technology such as electron beam drawing method, it is necessary to secure an alignment margin of 0.5 μm each around the contact hole. That is, the conventional structure transistor has a drawback that the source / drain width cannot be reduced to 1.5 μm or less.
上記欠点を解消する目的で第1図に示すごとき自己整合
コンタクト構造が考えられている。第1図に於て1はP
導電型シリコン基板、2は素子間分離の為の厚いフイル
ド酸化膜、3はゲート酸化膜、4はゲート電極、5はゲ
ート電極を覆うごとく設けられた絶縁膜、6及び7は各
々ソース・ドレイン拡散層、8及び9は高濃度に不純物
が拡散されたシリコン薄膜配線、10は表面保護絶縁膜、
11及び12は各々ソース及びドレイン金属電極である。第
1図で代表される自己整合コンタクト構造を含めて従来
公知のトランジスタに於てはゲート電極4はフイルド酸
化膜2に対し自己整合で構成されていない。したがつて
従来構造の超微細トランジスタに於てはゲート電極の位
置合せずれの為所望幅のソース拡散層6及びドレイン拡
散層7を実現することが困難となる欠点を有している。
すなわちソース及びドレイン拡散層面積のばらつきは拡
散層容量を変動させ、所望の入出力速度が実現できなく
なる欠点を有している。さらにフイルド酸化膜2は通常
LOCOSと称される選択酸化法により形成するがバードビ
ーク(Birds beak)と称される横方向への酸化膜成長の
為、フイルド酸化膜厚とほぼ同等の距離だけソース・ド
レイン領域がフイルド酸化膜2により侵蝕される。した
がつて第1図のごとき従来構造の超微細トランジスタに
於ては極端な場合、ソース又はドレイン領域が消滅する
致命的欠点を生ずることがある。A self-aligned contact structure as shown in FIG. 1 has been considered for the purpose of eliminating the above drawbacks. In FIG. 1, 1 is P
Conductive silicon substrate, 2 is a thick film oxide film for element isolation, 3 is a gate oxide film, 4 is a gate electrode, 5 is an insulating film provided so as to cover the gate electrode, and 6 and 7 are source / drain, respectively. Diffusion layer, 8 and 9 are silicon thin film wiring in which impurities are diffused in high concentration, 10 is a surface protective insulating film,
11 and 12 are source and drain metal electrodes, respectively. In the conventionally known transistor including the self-aligned contact structure represented by FIG. 1, the gate electrode 4 is not self-aligned with the field oxide film 2. Therefore, in the conventional ultra-fine transistor, it is difficult to realize the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 having a desired width due to the misalignment of the gate electrodes.
That is, the variation in the area of the source and drain diffusion layers causes the diffusion layer capacitance to fluctuate, so that the desired input / output speed cannot be realized. Further, the film oxide film 2 is usually
It is formed by the selective oxidation method called LOCOS, but because the oxide film grows in the lateral direction called Birds beak, the source / drain regions are almost the same distance as the film thickness of the film. Are eroded by. Therefore, in the extreme case of the ultra-fine transistor having the conventional structure as shown in FIG. 1, a fatal defect that the source or drain region disappears may occur.
第1図の自己整合コンタクト構造はシリコン薄膜配線8
及び9がソース拡散層6及びドレイン拡散層7と直接接
続する構造であるが、上記構造による超微細トランジス
タに於ては他の欠点も生ずる。すなわち、シリコン薄膜
配線8及び9さらには表面保護絶縁膜10には高濃度に不
純物が添加されている。したがつて、表面保護絶縁膜10
の平坦化のための熱処理等の高温熱処理時に不純物拡散
が生じ、極めて浅く構成すべきソース6及びドレイン拡
散層7の接合深さが不均一に、かつ深くなつてしまう欠
点を有している。さらに第1図のごとき従来公知の自己
整合コンタクト孔構造に於てはシリコン薄膜配線8及び
9をソース6及びドレイン拡散層7に対して位置合せを
する必要がある。したがつてその位置合せ誤差によりコ
ンタクト面積、及びゲート電極・コンタクト間距離が変
化する欠点を有している。極めて浅い接合を有する超微
細トランジスタに於てはソース・ドレイン拡散抵抗が高
く、上記位置合せ誤差の影響は直列抵抗の変動、すなわ
ち電流量の変動となつて表われる。The self-aligned contact structure of FIG.
Although 9 and 9 have a structure in which they are directly connected to the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7, other drawbacks occur in the ultrafine transistor having the above structure. That is, the silicon thin film wirings 8 and 9 and the surface protection insulating film 10 are doped with impurities at a high concentration. Therefore, the surface protection insulation film 10
There is a drawback that impurity diffusion occurs during high temperature heat treatment such as heat treatment for flattening, and the junction depths of the source 6 and drain diffusion layers 7 which are to be made extremely shallow are uneven and deep. Further, in the conventionally known self-aligned contact hole structure as shown in FIG. 1, it is necessary to align the silicon thin film wirings 8 and 9 with the source 6 and the drain diffusion layer 7. Therefore, there is a drawback that the contact area and the distance between the gate electrode and the contact change due to the alignment error. In an ultra-fine transistor having an extremely shallow junction, the source / drain diffusion resistance is high, and the effect of the alignment error is represented by a series resistance variation, that is, a current amount variation.
また、第1図で示される自己整合コンタクト・トランジ
スタに於て、シリコン薄膜配線8及び9の一部は各々ソ
ース拡散層6、又はドレイン拡散層7の少なくとも一部
と接続するごとく構成しなければならない。しかしなが
ら、ゲート長が1μm以下と微細化されたトランジスタ
に於て、ソース・ドレイン拡散層面積も微細化した場
合、上記シリコン薄膜配線8及び9のソース拡散層6又
はドレイン拡散層7への位置合せが困難となる。すなわ
ち極端な場合にソース側シリコン薄膜配線8の一部がゲ
ート電極4上を乗越えてドレイン拡散層と接続するとき
位置合せずれをも生ずる恐れがある。したがつて、従来
構造トランジスタに於てはゲート長の微細化にかかわら
ずソース・ドレイン拡散層面積の超微細化はできなかつ
た。すなわち、従来構造トランジスタに於てはソース・
ドレイン拡散層面積を極限まで微細化できないため、ソ
ース・ドレイン拡散層容量の低減化が難しく高速動作が
阻害されていた。Further, in the self-aligned contact transistor shown in FIG. 1, some of the silicon thin film wirings 8 and 9 must be constructed so as to be connected to at least a part of the source diffusion layer 6 or the drain diffusion layer 7, respectively. I won't. However, when the source / drain diffusion layer area is also miniaturized in a transistor having a gate length of 1 μm or less, the silicon thin film wirings 8 and 9 are aligned with the source diffusion layer 6 or the drain diffusion layer 7. Will be difficult. That is, in an extreme case, when a part of the source-side silicon thin film wiring 8 crosses over the gate electrode 4 and connects to the drain diffusion layer, there is a possibility that misalignment may occur. Therefore, in the conventional structure transistor, the source / drain diffusion layer area could not be miniaturized regardless of the miniaturization of the gate length. That is, in the conventional structure transistor,
Since the area of the drain diffusion layer cannot be miniaturized to the utmost limit, it is difficult to reduce the capacitance of the source / drain diffusion layer, which hinders high-speed operation.
本発明の目的は上述した従来技術の欠点を解消し、一定
の面積を有し、かつ極めて狭いソース・ドレイン拡散層
をゲート電極に対して自己整合的に構成し、入出力容量
の低減とトランジスタ寸法の微細化を可能にする構造を
提供することにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to configure a source / drain diffusion layer having a constant area and being extremely narrow in a self-aligned manner with respect to a gate electrode, thereby reducing the input / output capacitance and a transistor. It is to provide a structure that enables miniaturization of dimensions.
本発明によれば位置合せ誤差に基づく入出力抵抗の増
大、及びその変動幅を低減しソース・ドレイン接合深さ
に影響を与えない自己整合コンタクト構造を提供するこ
ともできる。According to the present invention, it is also possible to provide a self-aligned contact structure in which the input / output resistance is increased due to the alignment error and the fluctuation range thereof is reduced, and the source / drain junction depth is not affected.
又、本発明によれば上述した従来技術の欠点を解消し、
超微細化されたソース・ドレイン拡散層に対しても自己
整合的に接続可能なソース・ドレイン引出し配線構造を
提供することもできる。又、本発明によれば上記により
ソース・ドレイン拡散層面積の超微細化を可能にし、拡
散層容量の低減化により動作速度を向上されたトランジ
スタ構造を提供することもできる。Further, according to the present invention, the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques are eliminated,
It is also possible to provide a source / drain lead-out wiring structure capable of connecting in a self-aligned manner even to an ultra-miniaturized source / drain diffusion layer. Further, according to the present invention, it is possible to provide a transistor structure in which the source / drain diffusion layer area can be made extremely fine and the diffusion layer capacitance can be reduced to improve the operation speed.
〔発明の概要〕 本発明は、半導体装置形成において、主要な工程のみ
に、必要であれば位置合わせをし、他の工程では上記主
要な工程によつて特定された位置、又はその位置から、
例えば酸化やデポジションによって形成された膜の膜厚
など、他のプロセスによって定まる一定の距離だけ離れ
た位置に、所定領域が形成される、いわゆる自己整合技
術によって半導体装置を形成するものである。[Summary of the Invention] The present invention is, in the formation of a semiconductor device, only in the main steps, if necessary, in other steps, the position specified by the main steps in the other steps, or from that position,
For example, a semiconductor device is formed by a so-called self-alignment technique in which a predetermined region is formed at a position separated by a certain distance determined by another process, such as a film thickness of a film formed by oxidation or deposition.
すなわち、本発明をいわゆる単体のMOS型半導体装置に
適用した場合、ゲート電極形成時のみにホトマスクを使
用し、他は、まつたく使用しないでMOSトランジスタを
形成することも可能である。但し、実際の半導体装置で
は部分的に大まかに覆うマスクを使用する場合が多くな
る。これは、実際の適用上の問題であつ、本発明を応用
する場合の問題であり本質的なものではない。That is, when the present invention is applied to a so-called single MOS type semiconductor device, it is possible to form a MOS transistor by using a photomask only when forming a gate electrode and otherwise not using it. However, in an actual semiconductor device, a mask that roughly covers a part is often used. This is an actual application problem, not a problem when applying the present invention.
本発明に於てはゲート電極と自己整合の関係で極め狭い
ソース・ドレイン拡散層を制御性良く形成するため、ゲ
ート電極に対して自己整合で構成するゲート保護絶縁膜
を形成した後、シリコン窒化膜とシリコン薄膜をゲート
保護絶縁膜を介したゲート電極側壁にのみ選択的に残置
させる。上記シリコン薄膜をマスクにし、ゲート電極側
壁部以外のシリコン窒化膜を完全に除去した後、上記シ
リコン薄膜も完全に除去する。シリコン窒化膜はゲート
電極側壁部にのみシリコン薄膜膜厚分だけ残置されるが
上記シリコン窒化膜をマスクにして露出されたシリコン
基板面を選択的に酸化し、シリコン窒化膜を除去すれば
ほぼシリコン薄膜膜厚分の幅を有する極めて狭いシリコ
ン基板面だけがゲート電極に対し自己整合の関係でゲー
ト側壁部にのみ露出する。上記露出部にソース・ドレイ
ン拡散層を形成するがその幅は上記シリコン薄膜膜厚に
より決定される0.1〜0.3μm程度の範囲で制御できる。
上記は従来公知のソース又はドレイン拡散層の最小幅よ
り1/10以上も狭く、接合容量も十分に小さくできる。In the present invention, in order to form a source / drain diffusion layer that is extremely narrow in a self-aligning relationship with the gate electrode with good controllability, a silicon nitride film is formed after forming a gate protective insulating film that is self-aligning with the gate electrode. The film and the silicon thin film are selectively left only on the side wall of the gate electrode through the gate protection insulating film. Using the silicon thin film as a mask, the silicon nitride film other than the gate electrode side wall is completely removed, and then the silicon thin film is also completely removed. The silicon nitride film is left only on the side wall of the gate electrode by the thickness of the silicon thin film, but the exposed silicon substrate surface is selectively oxidized using the silicon nitride film as a mask, and if the silicon nitride film is removed, the silicon nitride film becomes almost silicon. Only an extremely narrow silicon substrate surface having a width corresponding to the thickness of the thin film is exposed only on the side wall of the gate in a self-aligned relationship with the gate electrode. A source / drain diffusion layer is formed on the exposed portion, and its width can be controlled within a range of about 0.1 to 0.3 μm determined by the thickness of the silicon thin film.
The above is 1/10 or more narrower than the minimum width of the conventionally known source or drain diffusion layer, and the junction capacitance can be sufficiently reduced.
上記の極めて狭いソース・ドレイン拡散層へのコンタク
ト形成は自己整合コンタクト構造による。ここに於て、
接続配線の位置合せ誤差に基づくコンタクト位置及びそ
の面積の変動の影響を低減化する為ソース・ドレイン拡
散層表面に高融点金属又は遷移金属によりシリサイド層
をソース・ドレイン拡散層と自己整合で形成し拡散層抵
抗の低減化を行う。シリサイド化後、シリコン酸化膜上
に未反応のまま残置されている高融点金属、又は遷移金
属膜を加工し配線とする。上記配線形成に於て金属層の
エツチング液によつてはシリサイド層はエツチングされ
ない。したがつてソース・ドレイン拡散層と自己整合に
接続された金属配線が形成される。主シリサイド層は通
常の拡散層に比べて1桁以上低抵抗の為配線金属の位置
合せ誤差による影響は無視できる程度に低減される。The contact formation to the extremely narrow source / drain diffusion layer is based on the self-aligned contact structure. Here,
A silicide layer is formed on the surface of the source / drain diffusion layer in self-alignment with the source / drain diffusion layer by refractory metal or transition metal in order to reduce the influence of the variation of the contact position and its area due to the alignment error of the connection wiring. The diffusion layer resistance is reduced. After silicidation, the refractory metal or transition metal film left unreacted on the silicon oxide film is processed into wiring. In forming the wiring, the silicide layer is not etched by the etching solution for the metal layer. Therefore, the metal wiring connected to the source / drain diffusion layer in self-alignment is formed. Since the main silicide layer has a resistance lower than that of the normal diffusion layer by one digit or more, the influence of the wiring metal alignment error can be reduced to a negligible level.
尚、上記シリサイド形成によつてシリコン基板が侵食さ
れ極めて浅い接合を破壊する恐れも存在する。したがつ
て上記侵食を補償し浅い接合を保持する為、露出された
シリコン基板上にのみ選択的にシリコン薄膜を堆積させ
てからシリサイド化を行うことが望ましい。The silicide formation may erode the silicon substrate and destroy an extremely shallow junction. Therefore, in order to compensate the erosion and maintain the shallow junction, it is desirable to selectively deposit the silicon thin film only on the exposed silicon substrate and then perform silicidation.
上記本発明によれば拡散層幅が0.3μm以下と超微細な
ソース・ドレイン拡散層を有するトランジスタ構造を実
現できる。上記構造はソース・ドレイン拡散層の両端を
ゲート電極と自己整合的に構成するものであるが、ゲー
ト電極長が0.5μm以下である超微細トランジスタに於
ては、ソース・ドレイン引出し電極の形状に従来技術を
用いると位置合せ余裕確保の点で問題が生ずる。本発明
はソース・ドレイン引出し配線の一端をゲート電極と自
己整合で構成することにより上記問題を解消するもので
ある。上記構成を実現するために本発明では高融点金
属、たとえばチタン(Ti)のシリコン化合物(シリサイ
ド)が王水で除去されるのに対し、シリコン薄膜は除去
されない現象に着目した。すなわち、ゲート電極加工に
於てゲート電極保護絶縁膜、及びTi薄膜を同一マスクに
より同時加工した後、ゲート電極側壁絶縁膜によりゲー
ト電極を保護する。しかる後シリコン薄膜を全面に被着
させ、露出された高融点金属とシリコン薄膜を反応させ
電極上にのみシリサイドを形成する。上記構造をたとえ
ば王水でエツチングすればシリサイドだけが除去され、
ゲート電極上のみにシリコン薄膜が存在しない構造が得
られる。上記、シリコン薄膜でソース・ドレイン引出し
電極を構成するがゲート電極端部以外の引出し電極端は
所望の形状に蝕刻すればよい。According to the present invention described above, a transistor structure having an ultrafine source / drain diffusion layer having a diffusion layer width of 0.3 μm or less can be realized. The above structure configures both ends of the source / drain diffusion layer in a self-aligned manner with the gate electrode. However, in an ultrafine transistor with a gate electrode length of 0.5 μm or less, the shape of the source / drain lead electrode is The use of the conventional technique causes a problem in securing the alignment margin. The present invention solves the above problem by forming one end of the source / drain lead-out wiring in self-alignment with the gate electrode. In order to realize the above structure, the present invention focuses on the phenomenon that a refractory metal, for example, a silicon compound (silicide) of titanium (Ti) is removed by aqua regia, whereas a silicon thin film is not removed. That is, in the gate electrode processing, the gate electrode protection insulating film and the Ti thin film are simultaneously processed by the same mask, and then the gate electrode is protected by the gate electrode sidewall insulating film. After that, a silicon thin film is deposited on the entire surface, and the exposed refractory metal is reacted with the silicon thin film to form a silicide only on the electrode. Etching the above structure with aqua regia removes only the silicide,
A structure in which the silicon thin film does not exist only on the gate electrode can be obtained. The source / drain lead-out electrodes are composed of the above-mentioned silicon thin film, but the lead-out electrode ends other than the gate electrode end may be etched into a desired shape.
ソース・ドレイン引出し電極と上記金属配線間の接続用
開孔も本発明の第4、及び第5の構造を用いれば上記引
出し電極に対して自己整合で構成することができる。上
記接続用開孔を自己整合で形成する為に本発明に於ては
電子線露光が下地の質量に依存し、質量が大きな物質が
存在する領域で電子線レジスト膜の露光感度が極端に増
大する現象を利用する。すなわち、シリコン薄膜による
ソース・ドレイン引出し電極の形成後、シリコンより十
分に大きな質量を有する高融点金属、例えばタングステ
ン(W)膜を被着させ、上記引出し電極をシリサイド化
させる。未反応の高融点金属膜は例えば過酸化水素(H2
O2)の水溶液等で選択的に除去することができる。次
に、配線層間絶縁膜の堆積と、配線間接続用開孔の為の
電子線露光用レジストの塗布と、電子線照射を施す。こ
の場合、電子線照射領域は開孔予定領域により大きくし
ても質量の大きな高融点金属によりシリサイド化された
ソース・ドレイン引出し電極上における接光感度が高い
為、ソース・ドレイン引出し電極と自己整合的に開孔領
域のレジスト膜が露光され、開孔が可能となる。The connection opening between the source / drain extraction electrode and the metal wiring can also be formed in self-alignment with the extraction electrode by using the fourth and fifth structures of the present invention. In the present invention, the electron beam exposure depends on the weight of the base in order to form the above-mentioned connecting holes in a self-aligned manner, and the exposure sensitivity of the electron beam resist film is extremely increased in the region where a substance having a large mass is present. To utilize the phenomenon. That is, after forming the source / drain lead-out electrodes made of a silicon thin film, a refractory metal, for example, a tungsten (W) film having a mass sufficiently larger than that of silicon is deposited, and the lead-out electrodes are silicidized. The unreacted refractory metal film is formed of hydrogen peroxide (H 2
It can be selectively removed with an aqueous solution of O 2 ). Next, a wiring interlayer insulating film is deposited, an electron beam exposure resist is applied for forming wiring connection holes, and electron beam irradiation is performed. In this case, the electron beam irradiation area is self-aligned with the source / drain extraction electrodes because the light contact sensitivity is high on the source / drain extraction electrode silicided by the refractory metal with a large mass even if the area is enlarged by the planned opening area. The resist film in the aperture area is exposed to light, and the aperture can be opened.
ゲート電極がWのごとく質量の大きな材料で構成されて
いる場合、上記手法によりゲート電極上にまで開孔が形
成される恐れがある。上記欠点を克服するため、本発明
に於ては開孔が行なわれないゲート電極上の配線層間絶
縁膜の膜厚をソース・ドレイン引出し電極上の絶縁膜膜
厚に比して厚く構成する。上記構成に於てはゲート電極
上の露光感度は絶縁膜厚が大きい為に増大されずソース
・ドレイン引出し電極上にのみ自己整合的に開孔が施さ
れる。開孔を欲しないゲート電極上へ選択的に厚く層間
絶縁膜を構成する手法については実施例で詳細に説明す
るがゲート電極長が0.5μm以下の超微細トランジスタ
に於て、層間絶縁膜堆積前のゲート電極上が凹形形状に
構成されていればゲート電極上にのみ厚く堆積させるこ
とは極めて容易である。すなわち凹形形状を埋めるだけ
の膜厚の層間絶縁膜を全面に堆積すればよい。When the gate electrode is made of a material having a large mass such as W, there is a possibility that an opening may be formed even on the gate electrode by the above method. In order to overcome the above-mentioned drawbacks, in the present invention, the film thickness of the wiring interlayer insulating film on the gate electrode which is not opened is made thicker than the film thickness of the insulating film on the source / drain lead-out electrodes. In the above structure, the exposure sensitivity on the gate electrode is not increased because the insulating film thickness is large, and the holes are formed only on the source / drain extraction electrodes in a self-aligned manner. A method for selectively forming a thick interlayer insulating film on a gate electrode which does not require an opening will be described in detail in Examples. However, in an ultrafine transistor having a gate electrode length of 0.5 μm or less, before the interlayer insulating film is deposited. If the above gate electrode is formed in a concave shape, it is extremely easy to deposit thickly only on the gate electrode. That is, the interlayer insulating film having a thickness sufficient to fill the concave shape may be deposited on the entire surface.
以下、本発明を実施例によつてさらに詳細に説明する。
説明の都合上、図面をもつて説明するが要部が拡大して
示されているので注意を要する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
For convenience of explanation, the description will be made with reference to the drawings, but attention must be paid because the main part is shown enlarged.
実施例1 第2図乃至第6図は本発明による半導体装置の一実施例
を示した図で、1はp導電型比抵抗1Ω−cmのシリコン
基板である。シリコン基板1に公知の素子分離技術によ
り溝を形成し、シリコン酸化膜により溝内を埋込んだ構
成のフイルド酸化膜2を形成した。上記フイルド絶縁膜
2は従来の選択酸化法により形成したもの、又は溝部壁
面に絶縁膜を形成し、内部にシリコン膜を埋込んだいわ
ゆるU型絶縁法によるもので構成しても良い。フイルド
絶縁膜2の形成後、活性領域のシリコン基板1の表面を
露出し、10nmの清浄なゲート酸化膜3を形成する。しか
る後、約0.3μmのタングステン薄膜4の蒸着とわすか
に燐を添加したシリコン酸化膜13の堆積を行う。その後
写真蝕刻法によりタングステン薄膜4とシリコン酸化膜
13を同時に蝕刻し、ゲート電極4とゲート保護絶縁膜13
を同一寸法で形成した。次に再び化学気相反応により0.
1μmのシリコン酸化膜14を全面に堆積した。上記シリ
コン酸化膜14を反応性スパツタエツチングによりシリコ
ン基板1表面と垂直方向にエツチングし、平坦部に堆積
されていたシリコン酸化膜14を選択的に除去した。上記
エツチングの結果、堆積シリコン酸化膜14はゲート電極
4の側壁にのみ選択的に残置され、ゲート電極4はシリ
コン酸化膜13及び14により覆われる。しかる後、約20nm
厚のシリコン窒化膜15と0.35μmのシリコン薄膜16を化
学気相反応により順次堆積した(第2図)。次に再び反
応性スパツタエツチング法によりシリコン基板1表面と
垂直方向にシリコン薄膜16をエツチングさせると平坦部
に堆積されたシリコン薄膜16は除去され、ゲート電極14
の側壁部にのみゲート側壁シリコン酸化膜14を介して選
択的に残置される。この状態でシリコン薄膜16をマスク
にして加熱した燐酸(H3PO4)により露出したシリコン
窒化膜15を除去した(第3図)。次にゲート電極4の側
壁部に残置しているシリコン薄膜16をフツ酸(HF)と硝
酸(HNO3)の混合液で除去するとシリコン薄膜16下に選
択的に残置されていたシリコン窒化膜15はエッチされず
に残る。次に残置されているシリコン窒化膜15をマスク
にし露出されているゲート酸化膜3を除去してから熱酸
化法により露出したシリコン基板1表面を酸化し約0.15
μmのシリコン酸化膜による第2のフイルド絶縁膜17を
形成した。上記第2のフイルド絶縁膜17の形成前に所望
により硼素(B)をイオン打込みにより露出しいるシリ
コン基板1内に注入しても良い。上記第2のフイルド絶
縁膜17は残置されているシリコン窒化膜15端より約0.15
μmシリコン窒化膜15下に侵入して形成された。第2の
フイルド絶縁膜17の形成後再び加熱した燐酸液を用いて
残置されているシリコン窒化膜15を除去した。続いて露
出したゲート絶縁膜3を介してドーズ量1×1015cm-2の
砒素(As)をイオン打込みし、その後の900℃なる温度
の活性化熱処理によりソース拡散層6、及びドレイン拡
散層7を形成した。本実施例では約0.15μmの深さに形
成したが本発明では、ソース・ドレイン領域は、ゲート
によつて形成されるチヤネルに充分に近ければよいので
あり、それにより深さも種々変更して問題ない。その
後、露出されたゲート酸化膜3を除去しシリコン基板1
表面を露出させた(第4図)。この状態で、0.1μm厚
のパラジウム(Pd)膜20を全面に蒸着した後250℃の低
温熱処理を行う。上記熱処理により50nmの厚のパラジウ
ムシリサイド(Pd2Si)層18及び19を各々ソース拡散層
6及びドレイン拡散層7上に形成した。Pd膜20はシリコ
ン酸化膜とは反応をおこさずシリコンが露出したソース
拡散層6及びドレイン拡散層7上にのみ選択的にPd2Si
層18及び19が形成される。(第5図)。次に沃化アンモ
ニウム(NH4I)と沃素(I2)の水溶液で未反応のPd膜20
を除去した後、Pd2Si層18及び19を低抵抗にするための
熱処理を600℃で実施した。上記の低抵抗化熱処理の
後、20nm厚のチタンニウム(Ti)膜と0.2μmのPd膜を
順次蒸着によって形成し、2重金属配線膜20′を形成し
た。次に上記の2重金属配線20′を所望の回路構成に従
い加工した。エツチングはI2によるドライエツチングに
よつた。上記のエツチングに於てはPd2Si層18及び19は
まつたく侵食されない。したがつて2重金属配線膜20′
のエツチング工程で多少の位置合せずれが生じても2重
金属配線膜20′とPd2Si層18及び19が局部的にでも接触
している限りソース・ドレイン拡散層抵抗は十分に低
く、かつ変動幅も小さく抑えられる。上記はソース拡散
層6及びドレイン拡散層7の全表面が自己整合的に低抵
抗のPd2Si層18及び19で各々覆われていることによる。
5重金属配線膜20′による配線、及びPd2Si層18及び19
との接続工程の後、公知の方法に従つて燐を添加したシ
リコン酸化膜による表面保護絶縁膜10を堆積した。続い
て所望接続箇所における表面保護絶縁膜16への開孔を行
つた。上記開孔に用いたフオトレジスト膜が残置した状
態でTiW膜を全面を被着させた。この状態で上記フオト
レジスト膜を除去すると開孔部に対応する領域にのみ選
択的にTiW21及び22が残置した。尚TiW膜の形成は上記方
法によらずとも2重金属配線膜20′の蒸着に於て、さら
にTiW膜を重ねて蒸着した3重金属配線膜となし、所望
の回路方式により配線工程を実施しても良い。TiW21及
び22を選択的に開孔部に残置した後、アルミニウム(A
l)を全面に蒸着し、公知の配線工程により所望の回路
構成に従いソース電極11及びドレイン電極15、さらには
配線を形成した(第6図)。Embodiment 1 FIGS. 2 to 6 show an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, in which 1 is a silicon substrate having a p-conductivity type specific resistance of 1 .OMEGA.-cm. A groove was formed in a silicon substrate 1 by a known element isolation technique, and a film oxide film 2 having a structure in which the groove was filled with a silicon oxide film was formed. The film insulating film 2 may be formed by a conventional selective oxidation method or a so-called U-type insulating method in which an insulating film is formed on the wall surface of the groove and a silicon film is embedded inside. After the film insulating film 2 is formed, the surface of the silicon substrate 1 in the active region is exposed and a 10 nm clean gate oxide film 3 is formed. Then, a tungsten thin film 4 having a thickness of about 0.3 μm and a silicon oxide film 13 containing a slight amount of phosphorus are deposited. Then, the tungsten thin film 4 and the silicon oxide film are formed by the photo-etching method.
13 is etched at the same time, and the gate electrode 4 and the gate protection insulating film 13
Were formed with the same dimensions. Then again by chemical vapor reaction to 0.
A 1 μm silicon oxide film 14 was deposited on the entire surface. The silicon oxide film 14 was etched in a direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 1 by reactive sputtering, and the silicon oxide film 14 deposited on the flat portion was selectively removed. As a result of the etching, the deposited silicon oxide film 14 is selectively left only on the side wall of the gate electrode 4, and the gate electrode 4 is covered with the silicon oxide films 13 and 14. After that, about 20 nm
A thick silicon nitride film 15 and a 0.35 μm thick silicon thin film 16 were sequentially deposited by chemical vapor reaction (FIG. 2). Next, by etching the silicon thin film 16 in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 1 again by the reactive sputtering method, the silicon thin film 16 deposited on the flat portion is removed and the gate electrode 14 is removed.
Is selectively left only on the side wall of the gate via the gate side wall silicon oxide film 14. In this state, the exposed silicon nitride film 15 was removed by heating phosphoric acid (H 3 PO 4 ) using the silicon thin film 16 as a mask (FIG. 3). Next, the silicon thin film 16 left on the side wall of the gate electrode 4 is removed with a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ), and the silicon nitride film 15 left selectively under the silicon thin film 16 is removed. Remains unetched. Next, the exposed gate oxide film 3 is removed using the remaining silicon nitride film 15 as a mask, and the exposed surface of the silicon substrate 1 is oxidized by a thermal oxidation method to about 0.15.
A second film insulating film 17 made of a silicon oxide film of μm was formed. Before forming the second film insulating film 17, boron (B) may be implanted into the exposed silicon substrate 1 by ion implantation if desired. The second film insulating film 17 has a thickness of about 0.15 from the end of the remaining silicon nitride film 15.
It was formed by penetrating under the μm silicon nitride film 15. After forming the second film insulating film 17, the remaining silicon nitride film 15 was removed using a phosphoric acid solution heated again. Subsequently, arsenic (As) having a dose of 1 × 10 15 cm -2 is ion-implanted through the exposed gate insulating film 3, and the subsequent activation heat treatment is performed at a temperature of 900 ° C. to perform the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer. Formed 7. In the present embodiment, the depth is about 0.15 μm, but in the present invention, the source / drain regions should be sufficiently close to the channel formed by the gate, so that the depth may be changed variously. Absent. Then, the exposed gate oxide film 3 is removed to remove the silicon substrate 1.
The surface was exposed (Fig. 4). In this state, a 0.1 μm-thick palladium (Pd) film 20 is vapor-deposited on the entire surface, and then low-temperature heat treatment at 250 ° C. is performed. By the above heat treatment, 50 nm thick palladium silicide (Pd 2 Si) layers 18 and 19 were formed on the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7, respectively. The Pd film 20 does not react with the silicon oxide film and is selectively Pd 2 Si only on the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 where the silicon is exposed.
Layers 18 and 19 are formed. (Fig. 5). Next, an unreacted Pd film 20 was formed in an aqueous solution of ammonium iodide (NH 4 I) and iodine (I 2 ).
After removing, the heat treatment for reducing the resistance of the Pd 2 Si layers 18 and 19 was performed at 600 ° C. After the heat treatment for reducing the resistance, a 20 nm thick titanium (Ti) film and a 0.2 μm Pd film were sequentially formed by vapor deposition to form a double metal wiring film 20 '. Next, the above-mentioned double metal wiring 20 'was processed according to the desired circuit configuration. Etching was by dry etching with I 2 . In the above etching, the Pd 2 Si layers 18 and 19 do not erode. Therefore, double metal wiring film 20 '
Even if some misalignment occurs in the etching process, the source / drain diffusion layer resistance is sufficiently low and fluctuates as long as the double metal wiring film 20 'and the Pd 2 Si layers 18 and 19 are locally in contact with each other. The width can be kept small. The above is because the entire surfaces of the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 are covered with the low resistance Pd 2 Si layers 18 and 19 in a self-aligned manner.
Wiring with a quintuple metal wiring film 20 ', and Pd 2 Si layers 18 and 19
After the connection step with, a surface protection insulating film 10 made of a silicon oxide film to which phosphorus was added was deposited by a known method. Then, a hole was formed in the surface protective insulating film 16 at the desired connection point. A TiW film was deposited on the entire surface while leaving the photoresist film used for the opening. When the photoresist film was removed in this state, TiWs 21 and 22 were selectively left only in the regions corresponding to the openings. The formation of the TiW film is carried out by the vapor deposition of the double metal wiring film 20 'not by the above method, but by forming the triple metal wiring film by further depositing the TiW film, and performing the wiring process by the desired circuit method. Is also good. After selectively leaving TiW21 and 22 in the opening, aluminum (A
l) was vapor-deposited on the entire surface, and the source electrode 11 and the drain electrode 15 and further wiring were formed according to a desired circuit configuration by a known wiring process (FIG. 6).
上記の製造工程を経て製造されたトランジスタに於ては
ソース拡散層6及びドレイン拡散層7共その幅は0.2μ
mと従来構造トランジスタにおける最小幅3μmに比べ
て15倍も狭く構成され、かつ良好なトランジスタ特性を
示した。さらに本実施例に基づくトランジスタの入出力
容量は従来構造における容量の約半分にまで減少し、そ
の入出力速度も2倍以上高速化が達成された。ゲート長
が0.8μmなる条件のトランジスタに関し、ソース・ド
レイン及びゲートからなる活性化領域の面積を比較する
と本実施例に基づくものは従来構造のものの約1/5倍に
まで縮小され、かつ入出力抵抗が低く伝達コンダクタン
スを向上していた。上記は従来構造に於けるチヤネル端
からソース、又はドレインのコンタクト孔までの距離が
本実施例構造に於ては両端に縮小されかつ、シリサイド
化により拡散抵抗が低下したための効果と考えられる。In the transistor manufactured through the above manufacturing process, both the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 have a width of 0.2 μm.
m, which is 15 times narrower than the minimum width of 3 μm in the conventional structure transistor, and shows good transistor characteristics. Further, the input / output capacitance of the transistor according to the present embodiment has been reduced to about half that of the conventional structure, and the input / output speed has been increased by more than double. Regarding the transistor having a gate length of 0.8 μm, comparing the areas of the activation regions consisting of the source / drain and the gate, the one according to this embodiment is reduced to about 1/5 of the conventional structure, and the input / output is reduced. The resistance was low and the transfer conductance was improved. It is considered that the above is an effect because the distance from the channel end to the source or drain contact hole in the conventional structure is shortened to both ends in the structure of this embodiment and the diffusion resistance is reduced by silicidation.
実施例2 第7図乃至第8図は本発明の他の実施例を示した図であ
る。前記第1の実施例において、第2のフイルド絶縁膜
17の選択的形成に用いたシリコン窒化膜15、及びその下
のゲート酸化膜3を除去したのち、ジクロルシラン(Si
H2Cl2)と塩酸(HCl)の化学気相反応を775℃の温度で
おこない0.2μm厚の多結晶質又は非晶質のシリコン薄
膜23及び24を露出されたシリコン基板上に選択的に堆積
させた。上記シリコン薄膜の形成条件まSiH2Cl2200cc,H
Cl60ccの条件であり堆積速度は10nm/分である。上記条
件に於ては表面にシリコン窒化膜が存在しない限りシリ
コン薄膜23,24はシリコン基板上にのみ選択的に堆積さ
れ、側壁のシリコン酸化膜14との境界部に於てもフアゼ
ツトと称される凹形状は発生しない。尚、第2のフイル
ド絶縁膜17上に於てはフイルド絶縁膜17端より約0.1μ
m程、のり上げるごとくシリコン薄膜23及び24は堆積さ
れた(第7図)。シリコン薄膜23及び24を選択的に堆積
した後、シリコン堆積膜23及び24にAsイオンを注入し
た。上記注入量は7×1013cm-2である。次に1100℃30秒
なる条件の短時間熱処理を実施し、注入イオンの活性化
を行なつてソース拡散領域6及びドレイン拡散領域7を
形成した。多結晶質、又は非晶質で構成されたシリコン
薄膜23及び24内における不純物の拡散係数は単結晶シリ
コン内における拡散係数に比べて10乃至20倍も大きい。
したがつて上記の短時間熱処理によりシリコン薄膜23及
び24内における不純物分布はほぼ均一分布であり、下地
シリコン基板内への拡散は接合深さ約35nmと極めて浅く
制御することができた。ソース拡散層6及びドレイン拡
散層7(深さ約0.1μm)の形成後Pd2Si層18及び19を前
記第1の実施例に従つて形成し、その後の工程も前記実
施例に従つてトランジスタを製造した(第8図)。Embodiment 2 FIGS. 7 to 8 are views showing another embodiment of the present invention. In the first embodiment, the second film insulating film
After removing the silicon nitride film 15 used for selective formation of 17 and the gate oxide film 3 thereunder, dichlorosilane (Si
Chemical vapor phase reaction of H 2 Cl 2 ) and hydrochloric acid (HCl) is performed at a temperature of 775 ° C. to selectively form 0.2 μm thick polycrystalline or amorphous silicon thin films 23 and 24 on the exposed silicon substrate. Deposited. SiH 2 Cl 2 200cc, H
The condition is Cl60cc and the deposition rate is 10 nm / min. Under the above conditions, unless the silicon nitride film is present on the surface, the silicon thin films 23 and 24 are selectively deposited only on the silicon substrate, and are also referred to as fusets at the boundary with the silicon oxide film 14 on the side wall. No concave shape occurs. On the second film insulating film 17, about 0.1 μm from the edge of the film insulating film 17.
The silicon thin films 23 and 24 were deposited as they were raised by about m (FIG. 7). After selectively depositing the silicon thin films 23 and 24, As ions were implanted into the silicon deposited films 23 and 24. The injection amount is 7 × 10 13 cm -2 . Next, short-time heat treatment was performed at 1100 ° C. for 30 seconds to activate the implanted ions to form the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7. The diffusion coefficient of impurities in the silicon thin films 23 and 24 composed of polycrystalline or amorphous is 10 to 20 times larger than that in single crystal silicon.
Therefore, the impurity distribution in the silicon thin films 23 and 24 was almost uniform by the above short-time heat treatment, and the diffusion into the underlying silicon substrate could be controlled to a junction depth of about 35 nm, which is extremely shallow. After forming the source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 (depth of about 0.1 μm), the Pd 2 Si layers 18 and 19 are formed according to the first embodiment, and the subsequent steps are also performed according to the embodiment. Was produced (Fig. 8).
上記の製造工程を経て製造されたトランジスタに於ては
Pd2Si層18及び19形成がシリコン薄膜23及び24上で行な
われる為シリサイド形成時に消費されるシリコン層厚を
補償するごとくシリコン薄膜23及び24の膜厚をあらかじ
め設定すればシリサイド化による接合破壊を防止でき
る。すなわち、本実施例に基づいて、35nmと極め浅い接
合を有するトランジスタを前記第1の実施例に基づくト
ランジスタの特徴を一つも損うことなく実現することが
できた。さらに特願昭58−76119号に記載した超微細ト
ランジスタの高耐圧化構造も本実施例に基づいて約1/5
の素子面積に縮小することができた。本実施例に基づく
トランジスタのソース・ドレイン拡散層表面不純物濃度
は最終的に5×1018cm-3と低く構成された。上記、低濃
度ドレイン拡散層を形成しことによりソース・ドレイン
間の高耐圧化が実現され0.2μmなるゲート長を有する
トランジスタに於てソース・ドレイン間耐圧は8Vと前記
特願昭58−76119号によるトランジスタと同じ値が得ら
れた。上記耐圧は従来構造トランジスタの2乃至3倍の
値である。In the transistor manufactured through the above manufacturing process,
Since the Pd 2 Si layers 18 and 19 are formed on the silicon thin films 23 and 24, if the thicknesses of the silicon thin films 23 and 24 are set in advance so as to compensate the thickness of the silicon layers consumed when forming the silicide, junction breakdown due to silicidation Can be prevented. That is, based on this embodiment, a transistor having an extremely shallow junction of 35 nm could be realized without losing any of the characteristics of the transistor according to the first embodiment. Furthermore, the high breakdown voltage structure of the ultra-fine transistor described in Japanese Patent Application No. 58-76119 is about 1/5 based on this embodiment.
The device area could be reduced. The impurity concentration on the surface of the source / drain diffusion layer of the transistor according to this example was finally set to a low value of 5 × 10 18 cm −3 . By forming a low-concentration drain diffusion layer, a high breakdown voltage between the source and drain is realized, and in a transistor having a gate length of 0.2 μm, the breakdown voltage between the source and drain is 8 V, and the above-mentioned Japanese Patent Application No. 58-76119. The same value as that of the transistor of was obtained. The breakdown voltage is 2 to 3 times the value of the conventional structure transistor.
〔参考例1〕 第9図乃至第12図は本発明による半導体装置の参考例1
を示した図で、1はp導電型、比抵抗1Ω-cmのシリコ
ン基板である。シリコン基板1に公知の素子分離技術を
利用して0.5μmの厚いフイルド酸化膜2を選択的に形
成した後、活性領域のシリコン表面を露出し、膜厚10nm
の清浄なゲート酸化膜3を形成する。しかる後、0.35μ
mのW膜と0.3μmのわずかに燐が添加されたシリコン
酸化膜と0.2μmのTi膜を順次堆積した。上記三層膜を
写真蝕刻法により同時に蝕刻し、ゲート電極4、ゲート
保護酸化膜13、及びゲート電極4と整合して加工された
Ti膜31を形成した。上記写真蝕刻後のゲート電極4の
幅、すなわちゲート長は0.5μmであつた。次にモノシ
ラン(SiH4)を用いた化学気相反応により0.3μmなる
膜厚を有するシリコン酸化膜5′を全面に堆積した(第
9図)。上記シリコン酸化膜5′には化学気相反応時に
フオスフイン(PH3)を少量導入することによりわずは
に燐が添加されている。上記のシリコン酸化膜5′を反
応性スバツタエツチングによりシリコン基板表面と垂直
方向にエツチングを行い、平坦部に堆積されたシリコン
酸化膜を除去するとゲート電極3の側壁部にのみシリコ
ン酸化膜(ゲート側壁酸化膜5)が残置される。この状
態で0.35μmのシリコン薄膜32をSiH4の熱分解により全
面に堆積させた。上記の熱分解温度は約720℃であつた
が、上記堆積に於て、Ti膜31上では堆積されるシリコン
薄膜がTi膜31と反応し、チタンシリサイド(TiSi2)膜3
1′が形成され(第10図)。上記のシリサイド化反応に
於て、Ti膜31の膜厚が0.2μmと薄いにもかかわらずTi
膜31上に堆積されたシリコン薄膜はすべて反応し、シリ
サイド化された。上記ダイシリサイド(Disilicide)形
成に於ては侵食されるシリコンの比が大きい為と考えら
れる。TiSi2膜31′の選択形成の後、王水によりTiSi2膜
31′を除去した。上記エツチングに於て、シリコン薄膜
32は除去されない為、ゲート電極4端と自己整合的にゲ
ート電極4上にはシリコン薄膜32が存在しない構造が得
られる。この状態で残置したシリコン薄膜32を所望の形
状に蝕刻し、ソース引出し電極8′(32)及びドレイン
引出し電極9′(32)を形成した。しかる後、ソース引
出し電極8′及びドレイン引出し電極9′へ砒素(As)
を加速エネルギー70KeVドーズ量5×1015cm-2なる条件
のイオン打込により注入した。上記のイオン打込みの
後、注入イオンの活性化とシリコン基板への拡散層引伸
しの熱処理を1000℃で行い、ソース引出し電極8′及び
ドレイン引出し電極9′の低抵抗化とソース拡散層6、
及びドレイン拡散層7を形成した(第11図)。しかる
後、公知の技術を用いて表面保護絶縁膜10を堆積し、ソ
ース引出し電極8′及びドレイン引出し電極9′上の表
面保護絶縁膜10に公知の写真蝕刻法により開孔を施し
た。続いて、ソース引出し電極8′及びドレイン引出し
電極9′と接続すべき配線11及び12を含む配線を所望の
回路方式にしたがつて形成した(第12図)。Reference Example 1 FIGS. 9 to 12 show a reference example 1 of a semiconductor device according to the present invention.
In the figure, 1 is a silicon substrate of p conductivity type and specific resistance of 1 Ω - cm. After a thick 0.5 μm thick oxide film 2 is selectively formed on the silicon substrate 1 by using a known element isolation technique, the silicon surface in the active region is exposed to a film thickness of 10 nm.
To form a clean gate oxide film 3. After that, 0.35μ
m W film, 0.3 μm slightly phosphorus-added silicon oxide film, and 0.2 μm Ti film were sequentially deposited. The above-mentioned three-layer film was simultaneously etched by a photo-etching method, and processed so as to be aligned with the gate electrode 4, the gate protective oxide film 13, and the gate electrode 4.
A Ti film 31 was formed. The width of the gate electrode 4 after the photolithography, that is, the gate length was 0.5 μm. Then monosilane (SiH 4) was deposited on the entire surface of the silicon oxide film 5 'having a thickness comprised 0.3μm by chemical vapor reaction using a (Figure 9). WAS by introducing a small amount of Fuosufuin (PH 3) at the time of chemical vapor phase reaction to the silicon oxide film 5 'is phosphorus is added to. When the silicon oxide film 5'is etched in a direction perpendicular to the surface of the silicon substrate by reactive etching, and the silicon oxide film deposited on the flat portion is removed, the silicon oxide film (gate The side wall oxide film 5) is left. In this state, a 0.35 μm silicon thin film 32 was deposited on the entire surface by thermal decomposition of SiH 4 . Although the thermal decomposition temperature was about 720 ° C., in the above deposition, the silicon thin film deposited on the Ti film 31 reacted with the Ti film 31, and the titanium silicide (TiSi 2 ) film 3 was formed.
1'is formed (Fig. 10). In the above silicidation reaction, the Ti film 31 has a thin film thickness of 0.2 μm,
All the silicon thin films deposited on the film 31 reacted and were silicidized. It is considered that a large ratio of silicon is eroded in forming the disilicide. After selectively forming the TiSi 2 layer 31 ', TiSi 2 film by aqua regia
31 'was removed. In the above etching, silicon thin film
Since 32 is not removed, a structure in which the silicon thin film 32 does not exist on the gate electrode 4 is obtained in self-alignment with the end of the gate electrode 4. In this state, the remaining silicon thin film 32 was etched into a desired shape to form a source extraction electrode 8 '(32) and a drain extraction electrode 9' (32). Then, arsenic (As) is applied to the source extraction electrode 8'and the drain extraction electrode 9 '.
Was implanted by ion implantation under the conditions of an acceleration energy of 70 KeV and a dose of 5 × 10 15 cm -2 . After the above-described ion implantation, activation of implanted ions and heat treatment for extending the diffusion layer to the silicon substrate are performed at 1000 ° C. to reduce the resistance of the source extraction electrode 8 ′ and the drain extraction electrode 9 ′ and the source diffusion layer 6,
A drain diffusion layer 7 was formed (FIG. 11). Thereafter, a surface protection insulating film 10 was deposited by a known technique, and a hole was formed in the surface protection insulating film 10 on the source extraction electrode 8'and the drain extraction electrode 9'by a known photographic etching method. Subsequently, the wiring including the wirings 11 and 12 to be connected to the source extraction electrode 8'and the drain extraction electrode 9'was formed according to a desired circuit system (FIG. 12).
上記の製造工程を経て製造されたトランジスタに於ては
ソース・ドレイン拡散層領域6及び7を公知の選択拡散
法により構成したにもかかわらず、ソース・ドレイン引
出し電極8′及び9′の各端部をゲート電極4の端部と
自己整合で構成できるためソース・ドレイン引出し電極
とソース・ドレイン拡散層間の位置合せ余裕を必要とし
ない。したがつてソース・ドレイン拡散層幅を1μmと
従来構造トランジスタの1/3程度にまで縮小することが
できた。ソース・ドレイン拡散層面積が従来構造トラン
ジスタに比べて1/3に微細化された事により、入出力容
量が減少し、本発明によるトランジスタに於ては動作速
度も従来構造トランジスタに比べ約20%改善することが
できた。In the transistor manufactured through the above manufacturing process, although the source / drain diffusion layer regions 6 and 7 are formed by the known selective diffusion method, the ends of the source / drain extraction electrodes 8'and 9'are formed. Since the portion can be configured by self-alignment with the end portion of the gate electrode 4, no alignment margin is required between the source / drain extraction electrode and the source / drain diffusion layer. Therefore, the width of the source / drain diffusion layer was reduced to 1 μm, which is about 1/3 of the conventional structure transistor. Since the area of the source / drain diffusion layer is miniaturized to 1/3 of the conventional structure transistor, the input / output capacitance is reduced, and the operating speed of the transistor according to the present invention is about 20% compared to the conventional structure transistor. I was able to improve.
実施例3 第13図乃至第19図は本発明の他の実施例を示した図であ
る。前記第1の実施例において、素子間分離用フイルド
酸化膜2は公知の埋込み酸化法により形成した。フイル
ド酸化膜2の形成後前記1の実施例に従いゲート酸化膜
3、W膜及びゲート保護酸化膜を順次形成した。W膜及
びゲート保護酸化膜の各膜厚はいずれも0.15μmであつ
た。続いて膜厚が0.15μmの第2のW膜、及び50nmなる
膜厚の第2のゲート保護酸化膜を堆積した。上記の第1,
第2のW膜、及び第1,第2のゲート保護酸化膜からなる
4層の重合せ膜を写真蝕刻法により同時に蝕刻し、ゲー
ト電極4と自己整合に加工された第2のW膜34、及び第
1,第2のゲート保護酸化膜13,33を形成した。しかる後
前記第1の実施例に従いゲート側壁酸化膜5を形成し
た。次に約20nm厚のシリコン窒化膜15と0.35μmのシリ
コン薄膜16を化学気相反応により順次堆積した(第13
図)。Embodiment 3 FIGS. 13 to 19 are views showing another embodiment of the present invention. In the first embodiment, the element isolation field oxide film 2 is formed by a known buried oxidation method. After forming the film oxide film 2, the gate oxide film 3, the W film, and the gate protective oxide film were sequentially formed according to the first embodiment. Each of the W film and the gate protection oxide film had a thickness of 0.15 μm. Subsequently, a second W film having a film thickness of 0.15 μm and a second gate protection oxide film having a film thickness of 50 nm were deposited. The first above
The second W film 34 which is processed in a self-aligned manner with the gate electrode 4 by simultaneously etching the second W film and the four-layered superposed film including the first and second gate protective oxide films by the photoetching method , And the
1, second gate protection oxide films 13 and 33 were formed. Then, the gate sidewall oxide film 5 was formed according to the first embodiment. Next, a silicon nitride film 15 having a thickness of about 20 nm and a silicon thin film 16 having a thickness of 0.35 μm are sequentially deposited by chemical vapor reaction (13th embodiment).
Figure).
次に再び反応性スパツタエツチング法によりシリコン基
板1表面と垂直方向にシリコン薄膜16をエツチングする
と、平坦部に堆積されたシリコン薄膜16は除去され、ゲ
ート側壁酸化膜5の側壁部にのみ選択的に残置された。
この状態でシリコン薄膜16をマスクにして加熱した燐酸
(H3Po4)により露出したシリコン窒化膜15を除去した
(第14図)。Next, when the silicon thin film 16 is etched again in the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 1 by the reactive sputtering method, the silicon thin film 16 deposited on the flat portion is removed and only the side wall of the gate side wall oxide film 5 is selectively etched. Left behind.
In this state, the exposed silicon nitride film 15 was removed by heated phosphoric acid (H 3 Po 4 ) using the silicon thin film 16 as a mask (FIG. 14).
次にゲート側壁酸化膜5の側壁部に選択的に残置してい
るシリコン薄膜16をフツ酸(HF)と硝酸(HNO3)の混合
液で除去すると選択的に残置されていたシリコン薄膜16
下のシリコン窒化膜15のみが残置される。続いて、残置
されたシリコン窒化膜15をマスクにして露出されている
ゲート酸化膜3を除去してから熱酸化法により露出した
シリコン基板1表面を酸化し、約0.15μmのシリコン酸
化膜による第2のフイルド酸化膜17を形成した。第2の
フイルド酸化膜は残置されているシリコン窒化膜15端よ
り約0.15μm、シリコン窒化膜15下に侵入して形成され
た。第2のフイルド酸化膜17の形成後、再び加熱燐酸液
により残置されているシリコン窒化膜15を除去し、続い
て露出したゲート酸化膜3も除去した(第15図)。Next, the silicon thin film 16 selectively left on the side wall of the gate side wall oxide film 5 is removed by a mixed solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ).
Only the lower silicon nitride film 15 is left. Then, the exposed gate oxide film 3 is removed by using the remaining silicon nitride film 15 as a mask, and the exposed surface of the silicon substrate 1 is oxidized by a thermal oxidation method to form a silicon oxide film having a thickness of about 0.15 μm. A film oxide film 17 of No. 2 was formed. The second film oxide film was formed by penetrating under the silicon nitride film 15 by about 0.15 μm from the end of the remaining silicon nitride film 15. After the formation of the second film oxide film 17, the remaining silicon nitride film 15 was removed again by the heated phosphoric acid solution, and then the exposed gate oxide film 3 was also removed (FIG. 15).
次に電子線レジスト液RE5000P(商品名)を全面に塗布
後、照射量10μC/cm2なる電子線を全面に照射し、現像
したところ、第2のW膜34上のレジスト膜のみが選択的
に除去され、他領域上のレジスト膜37は残置したままで
あつた。上記、レジスト膜37の選択的残膜効果を利用
し、第2のW膜34上の第2のゲート保護酸化膜33のみを
選択的に除去した(第16図)。電子線照射によるレジス
ト膜の選択的残膜効果は第19図に示す特性に基づく、曲
線23はシリコン酸化膜下にWのごとく質量が大きい物質
が存在する場合であり、曲線24はシリコン酸化膜下がシ
リコン基板の場合についての電子線照射、及び現像後の
レジスト残膜率である。すなわち10μC/cm2なる条件で
電子線照射を行うとW膜上ではレジスト膜が完全に除去
されるがシリコン基板上では約50%厚のレジスト膜が残
置される。この現像を利用することによりW等、質量の
大きな物質上のレジスト膜を選択的に除去することがで
きる。上記現像は電子線の反射量が下地物質の質量差に
依存する現像によるものであり、上記現像を防止する為
には下地物質までの距離、すなわちW膜上の酸化膜厚を
他に比べて厚くするなどの方法を採ればよい。第2のW
膜34表面を選択的に露出した後、前記参考例1に従つて
厚さ0.3μmのシリコン薄膜の堆積と、第2のW膜34部
で形成されたタングステンシリサイド膜を王水で除去す
ると第1のW膜4上にのみ選択的にシリコン薄膜が存在
しない構造が得られた。この状態から前記参考例1に従
い、ソース引出し電極8′、ドレイン引出し電極9′、
及びソース拡散層6、ドレイン拡散層7を形成した。そ
の後Tiを全面に堆積させ、720℃のシリサイド化熱処理
と未反応Ti膜の選択除去によりソース引出し電極8′上
及びドレイン引出し電極上に各々チタンシリサイド電極
35及び36を形成した。未反応Ti膜の除去には過酸化水素
水とアンモニア水の混合水溶液を用いたが上記混合液に
よつてはチタンシリサイド膜は除去されず、ゲート電極
4と自己整合で構成されたソース・ドレイン引出し電極
上だけにシリサイド層が残置された(第17図)。しかる
後、前記第1の実施例に基づいて表面保護絶縁膜の形成
と、所望部への開孔、及びソース・ドレイン引出し電極
への接続を含む配線工程を実施した(第18図)。Next, after applying the electron beam resist solution RE5000P (trade name) on the entire surface and then irradiating the electron beam with an irradiation amount of 10 μC / cm 2 on the entire surface and developing, only the resist film on the second W film 34 was selectively formed. The resist film 37 on the other region was left as it was. By utilizing the selective residual film effect of the resist film 37, only the second gate protective oxide film 33 on the second W film 34 is selectively removed (FIG. 16). The selective residual film effect of the resist film by electron beam irradiation is based on the characteristics shown in FIG. 19. Curve 23 is the case where a substance with a large mass such as W exists under the silicon oxide film, and curve 24 is the silicon oxide film. Below is the resist residual film rate after electron beam irradiation and development in the case of a silicon substrate. That is, when electron beam irradiation is performed under the condition of 10 μC / cm 2 , the resist film is completely removed on the W film, but about 50% of the resist film remains on the silicon substrate. By utilizing this development, the resist film on a substance having a large mass such as W can be selectively removed. The above-mentioned development is based on the development in which the reflection amount of the electron beam depends on the mass difference of the base material, and in order to prevent the development, the distance to the base material, that is, the oxide film thickness on the W film is compared with other development. It may be thickened or the like. Second W
After selectively exposing the surface of the film 34, depositing a silicon thin film having a thickness of 0.3 μm and removing the tungsten silicide film formed in the second W film 34 by aqua regia in accordance with Reference Example 1 above. A structure in which the silicon thin film was not selectively present only on the W film 4 of No. 1 was obtained. From this state, according to the first reference example, the source extraction electrode 8 ', the drain extraction electrode 9',
The source diffusion layer 6 and the drain diffusion layer 7 were formed. After that, Ti is deposited on the entire surface, and a silicidation heat treatment at 720 ° C. and selective removal of the unreacted Ti film are performed to form titanium silicide electrodes on the source extraction electrode 8 ′ and the drain extraction electrode, respectively.
Formed 35 and 36. A mixed aqueous solution of hydrogen peroxide solution and ammonia water was used to remove the unreacted Ti film, but the titanium silicide film was not removed by the above mixed solution, and the source / drain formed by self-alignment with the gate electrode 4 was used. The silicide layer was left only on the extraction electrode (Fig. 17). Thereafter, the wiring process including the formation of the surface protective insulating film, the opening to the desired portion, and the connection to the source / drain lead-out electrodes was carried out based on the first embodiment (FIG. 18).
上記の製造工程を経て製造されたトランジスタに於ては
ソース・ドレイン拡散層6、及び7の幅が0.2μmと極
めて微細に形成でき、かつ上記超微細拡散層へ、配線の
短絡、及び接触不良をおこすことなく、自己整合的に引
出し電極を形成することができた。さらに上記の引出し
電極はシリサイド化されている為、ソース・ドレインの
直列抵抗も引出し電極がシリコン薄膜によって形成され
た従来配線に比べ1/10の配線抵抗にすることができた。
配線抵抗の低抵抗化、及びソース・ドレイン拡散層の超
微細化により、本実施例に基づくトランジスタに於ては
動作速度を従来構造のものの約2倍に向上することがで
きた。In the transistor manufactured through the above manufacturing process, the source / drain diffusion layers 6 and 7 can be formed extremely fine with a width of 0.2 μm, and wiring short circuit and contact failure to the ultrafine diffusion layer. It was possible to form the extraction electrode in a self-aligned manner without causing the above. Further, since the above-mentioned lead electrode is silicided, the series resistance of the source / drain can be made 1/10 the wiring resistance as compared with the conventional wiring in which the lead electrode is formed of a silicon thin film.
By reducing the wiring resistance and making the source / drain diffusion layers ultra-fine, the operating speed of the transistor according to the present embodiment could be improved to about twice that of the conventional structure.
実施例4 第20図は本発明の他の実施例を示した図である。本実施
例は引出し電極上に設けたシリサイド層(35,36)を利
用して電極11,12を設ける孔を自己整合で設けるもので
ある。Embodiment 4 FIG. 20 is a view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the silicide layers (35, 36) provided on the extraction electrodes are used to provide holes for providing the electrodes 11, 12 in a self-aligned manner.
すなわち、シリサイド層(35,36)上のホトレジストの
み除去できることを利用するものである。That is, the fact that only the photoresist on the silicide layers (35, 36) can be removed is used.
前記第2の実施例に従つてソース引出し電極8′及びド
レイン引出し電極9′上に各々TiSi2層35及び36を自己
整合的に形成した。尚、ゲート電極4の長さは0.3μm
であり、ソース・ドレインの各引出し電極間の距離も同
様に0.3μmであつた。また第2のゲート保護絶縁膜33
の膜厚は0.15μmであつた。TiSi2層35、36の形成後0.5
μmの膜厚の表面保護絶縁膜10を全面に堆積させたがゲ
ート電極4上に於ける絶縁膜膜厚はゲート保護酸化膜13
も含め約1μmとなつた。この状態に於いて、電子線レ
ジストの塗布と照射量10μC/cm2となる条件による電子
照射をソース引出し電極及びドレイン引出し電極部に選
択的に行つた。上記に於て、質量数の大きなTiSi2層上
では照射電子線の反射量が多く現像後はレジスト膜は残
らず、開口が形成された。しかしながらゲート電極4上
に於ては下地絶縁膜の膜厚がTiSi2層上に比べて倍程度
であるためかレジスト膜の残膜率は約1/2となり開孔は
形成されなかつた。シリコン基板上のレジスト残膜率は
同様に1/2程度であつた。上記電子線照射領域の位置合
せ精度を粗く設定したにもかかわらず、ソース・ドレイ
ン引出し電極と外部配線との接続孔の開孔はシリサイド
化されたソース・ドレイン引出し電極35及び36にのみ自
己整合的に形成された。この場合において、位置合せが
非常にズレてしまつたとしても、電極11,12用孔は、第2
0図A部に対応する(シリサイド35,36の上部)部分以外
には形成されない。表面保護絶縁膜10のうち、除去され
るのは、電子線を照射され、しかも上記A部に形成され
ていたレジスト膜の下に形成されていた部分のみであ
る。According to the second embodiment, TiSi 2 layers 35 and 36 are formed on the source extraction electrode 8'and the drain extraction electrode 9'in a self-aligned manner. The length of the gate electrode 4 is 0.3 μm
The distance between the source / drain extraction electrodes was also 0.3 μm. In addition, the second gate protection insulating film 33
Had a film thickness of 0.15 μm. 0.5 after formation of TiSi 2 layers 35, 36
A surface protective insulating film 10 having a thickness of μm was deposited on the entire surface, but the insulating film thickness on the gate electrode 4 was the same as the gate protective oxide film 13.
It was about 1 μm including that. In this state, application of an electron beam resist and electron irradiation under the condition that the irradiation amount was 10 μC / cm 2 were selectively applied to the source extraction electrode and drain extraction electrode portions. In the above, on the TiSi 2 layer having a large mass number, the amount of reflection of the irradiation electron beam was large and the resist film did not remain after the development, and the opening was formed. However, on the gate electrode 4, the residual film ratio of the resist film was about 1/2 and no opening was formed because the film thickness of the underlying insulating film was about twice that on the TiSi 2 layer. The resist residual film rate on the silicon substrate was also about 1/2. Despite the coarse alignment accuracy of the electron beam irradiation area, the opening of the connection hole between the source / drain extraction electrode and the external wiring is self-aligned only to the silicided source / drain extraction electrodes 35 and 36. Formed. In this case, even if the alignment is very misaligned, the holes for the electrodes 11 and 12 are
0 It is not formed except the portion (upper part of the silicide 35, 36) corresponding to the portion A in FIG. Of the surface protective insulating film 10, only the portion which is irradiated with the electron beam and is formed under the resist film formed in the above-mentioned portion A is removed.
上記レジスト膜の開孔部の表面保護絶縁膜を除去した
後、所望の回路構成に従いアルミニウム配線による接続
を行つた(第20図)。After removing the surface protective insulating film in the opening of the resist film, the aluminum wiring was connected according to the desired circuit configuration (FIG. 20).
上記の製造工程を経て製造されたトランジスタに於ては
ソース・ドレイン拡散層6、及び7の幅が前記第2の実
施例の場合と同様に0.2μmと極めて微細に構成でき、
前記第2の実施例に於けるトランジスタのものと同様の
超微細・高速動作特性を接続不良等を招くことなく実現
することができた。さらに、ソース・ドレイン引出し電
極への配線接続孔形成も自己整合で構成することができ
た為、接続孔に関する位置合せ余裕、通常配線幅より広
い領域を形成するいわゆるドツクボーンと称される構
成、を不用とすることができた。上記の結果、配線面積
の大幅な減少を可能にすることができた。本発明による
配線占有面積の大幅な減少は特に論理回路MOSLSIに於て
特に有効である。In the transistor manufactured through the above manufacturing process, the widths of the source / drain diffusion layers 6 and 7 can be extremely fine as 0.2 μm as in the case of the second embodiment.
The same ultra-fine and high-speed operation characteristics as those of the transistor in the second embodiment could be realized without causing connection failure. Furthermore, since the wiring connection holes for the source / drain lead-out electrodes can be formed by self-alignment, the alignment margin for the connection holes and the so-called dockbone for forming a region wider than the normal wiring width can be provided. Could be disused. As a result of the above, it was possible to significantly reduce the wiring area. The drastic reduction of the wiring occupation area according to the present invention is particularly effective in the logic circuit MOSLSI.
尚、本実施例に於てソース・ドレイン引出し電極上とゲ
ート電極上に於ける絶縁膜厚比は1.5倍乃至2倍以上あ
ることが望ましく、上記条件に於ては本実施例に記載し
たごとくソース・ドレイン引出し電極上のレジスト膜の
み自己整合的に電子線照射によつて現像除去することが
できる。In this embodiment, it is desirable that the insulating film thickness ratio on the source / drain extraction electrode and the gate electrode is 1.5 to 2 times or more. Under the above conditions, as described in this embodiment, Only the resist film on the source / drain extraction electrodes can be developed and removed in a self-aligned manner by electron beam irradiation.
本発明によれば、0.2乃至0.3μmと極めて狭いソース・
ドレイン拡散層をゲート電極と自己整合的に構成するこ
とができるのでソース・ドレイン拡散層の占有面積を従
来構造に比べて1/15以下に縮小することができる。上記
トランジスタに於てはソース・ドレインの各接合容量が
従来構造に比べて1桁以上低減化されるので入出力速度
も2倍以上向上させることができる。さらに本発明によ
ればシリサイド化された狭いソース・ドレイン拡散層と
自己整合的に配線の接続ができるので拡散層抵抗の低減
化と共に直列抵抗の低減化、及びその変動幅の縮小が可
能となる。したがつた伝達コンダクタンスが向上する効
果がある。本発明は0.2μm程度のゲート長を有する高
耐圧・超微細トランジスタにも適用できる。したがつて
本発明によれば8Vのソース・ドレイン耐圧を有する0.2
μmゲート長トランジスタを従来構造より1/5以下の占
有面積で構成することができる。According to the present invention, an extremely narrow source of 0.2 to 0.3 μm
Since the drain diffusion layer can be formed in a self-aligned manner with the gate electrode, the area occupied by the source / drain diffusion layer can be reduced to 1/15 or less compared to the conventional structure. In the above transistor, the source / drain junction capacitance is reduced by one digit or more as compared with the conventional structure, so that the input / output speed can be improved more than twice. Further, according to the present invention, since the wiring can be connected in a self-aligned manner with the narrow silicided source / drain diffusion layer, it is possible to reduce the diffusion layer resistance, the series resistance, and the variation width thereof. . Therefore, there is an effect that the transfer conductance is improved. The present invention can also be applied to a high breakdown voltage / ultrafine transistor having a gate length of about 0.2 μm. Therefore, according to the present invention, the source / drain breakdown voltage of 8 V is 0.2
A μm gate length transistor can be configured with an occupied area of 1/5 or less compared to the conventional structure.
前記第1及び第2の実施例からも明らかなごとく本発明
による半導体装置はゲート電極を形成した後、第2のフ
イルド絶縁膜を形成する製造方法に基づいている。した
がつて第1のフイルド絶縁膜2は第2図乃至第8図のご
とく第2のフイルド絶縁膜17及びゲート電極4と直列方
向の領域には設置する必要がなく、図面と垂直方向、す
なわちチヤネル幅方向に第2のフイルド絶縁膜17と接す
るごとく設置するだけでもさしつかえない。As is apparent from the first and second embodiments, the semiconductor device according to the present invention is based on the manufacturing method of forming the second field insulating film after forming the gate electrode. Therefore, it is not necessary to install the first film insulating film 2 in the region in the series direction with the second film insulating film 17 and the gate electrode 4 as shown in FIGS. It suffices to just install it so that it contacts the second field insulating film 17 in the width direction of the channel.
尚、前記第1及び第2の実施例に於て、ソース拡散層6
及びドレイン拡散層7と同一不純物領域を第4図乃至第
8図で図示される領域以外にも設置する場合は第2図の
状態において所望領域上に写真蝕刻用にマスクを選択的
に設置しシリコン薄膜16をエツチングし、その後、第1
又は第2の実施例に基づいて製造すれば良い。In the first and second embodiments, the source diffusion layer 6
If the same impurity region as that of the drain diffusion layer 7 is provided in regions other than those shown in FIGS. 4 to 8, a mask is selectively placed on the desired region for photo-etching in the state of FIG. Etching the silicon thin film 16 and then the first
Alternatively, it may be manufactured based on the second embodiment.
前記、第1及び第2の実施例に於ては説明の都合上、シ
リサイド層18及び19としてPd2Siの場合について記載し
たが上記シリサイド層はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Ni,
Ptなど他の高融点金属、又は遷移金属のシリサイド層で
あつてもかまわない。また二重金属配線膜20′もTiとPd
重合せ膜に限定されない。シリコン酸化膜との良好な密
着性が要求される第1層目の金属膜はTi以外にTiW,Mo,Z
r,Al,Ta,Cr等の他の金属又はその混合膜であつてもよ
い。さらに上記Pd膜に対応する第2層目の金属膜はAu,C
uさらには前記した種々の高融点金属、又は遷移金属で
あっても良い。また上記2重金属配線20′のかわりに前
記した第1層目の金属単独で配線層を構成してもさしつ
かえない。In the first and second embodiments, for convenience of description, the case where the silicide layers 18 and 19 are Pd 2 Si is described, but the silicide layers are Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Ni,
It may be a silicide layer of another refractory metal such as Pt or a transition metal. The double metal wiring film 20 'is also made of Ti and Pd.
It is not limited to superposed membranes. In addition to Ti, the first layer metal film that requires good adhesion with the silicon oxide film is TiW, Mo, Z
It may be another metal such as r, Al, Ta, Cr or a mixed film thereof. Further, the second metal film corresponding to the Pd film is Au, C
Further, it may be various refractory metals or transition metals mentioned above. Further, instead of the double metal wiring 20 ', the wiring layer may be composed of the first layer metal alone.
本発明の実施例3および実施例4によればソース・ドレ
イン拡散層からの引出し電極をゲート電極に対して自己
整合で構成できるため、配線間短絡等の不良を生ずるこ
となくソース・ドレイン拡散層面積を極端に縮少するこ
とができる。したがつて拡散層容量を大幅に低減する効
果がある。さらに本発明によればソース・ドレイン引出
し電極への接続用開孔を自己整合で構成できるため開孔
位置合せ予裕を不用にすることができ配線占有面積を実
効的に縮少する効果がある。さらに本発明によればソー
ス・ドレイン引出し電極をシリサイド化する為ソース・
ドレイン直列抵抗の低減化効果も利用でき、高利得・高
速動作が可能となる。According to the third and fourth embodiments of the present invention, since the extraction electrode from the source / drain diffusion layer can be configured by self-alignment with the gate electrode, the source / drain diffusion layer does not cause a defect such as a short circuit between wirings. The area can be extremely reduced. Therefore, there is an effect of significantly reducing the diffusion layer capacitance. Further, according to the present invention, since the opening for connection to the source / drain lead-out electrode can be formed by self-alignment, the opening alignment margin can be made unnecessary and the wiring occupying area can be effectively reduced. . Further, according to the present invention, since the source / drain extraction electrode is silicidized,
The effect of reducing the drain series resistance can also be used, and high gain and high speed operation are possible.
前記、実施例3および実施例4に於ては説明の都合上ゲ
ート電極4上にゲート保護酸化膜13を介して自己整合的
に形成するシリサイド層膜31′としてWSi2、又はTiSi2
の場合について記載したがシリコン薄膜がエツチングさ
れないエツチング液で除去される他の高融点金属、又は
遷移金属のシリサイド膜であつてもよい。またこれらの
除去液も王水に限定されることはない。さらに前記第4
乃至第5の実施例に記載したソース・ドレイン引出し電
極のシリサイド化もTiSi2に限定されることなく、Siよ
り質量数の大きい高融点金属(又は遷移金属)Mo,Ta,W,
Zr,Hf,V,Cr,Ni,Pt,Pdなどのシリサイドであればよい。In the third and fourth embodiments described above, WSi 2 or TiSi 2 is used as the silicide layer film 31 ′ formed in a self-aligned manner on the gate electrode 4 through the gate protection oxide film 13 for convenience of explanation.
Although the case has been described, the silicon thin film may be a silicide film of another refractory metal or transition metal that is removed by an etching liquid that is not etched. Further, the liquid for removing these is not limited to aqua regia. Furthermore, the fourth
The silicidation of the source / drain lead-out electrodes described in the fifth embodiment is not limited to TiSi 2, and the refractory metal (or transition metal) Mo, Ta, W, which has a larger mass number than Si, can be used.
Any silicide such as Zr, Hf, V, Cr, Ni, Pt, Pd may be used.
前記の各実施例に於ては説明の都合上p導電型基板にn
型不純物によるソース・ドレイン領域を構成するいわゆ
るnチヤネル型トランジスタについて示したが、本発明
に基づく半導体装置はn導電型基板とp型不純物による
ソース・ドレイン領域で構成されるいわゆるpチヤネル
トランジスタにも適用できる。さらに本発明の前記のご
とき単体トランジスタに限定されることなく相補型トラ
ンジスタや半導体集積回路装置に対しても適用できる。In each of the above-mentioned embodiments, for convenience of explanation, a p-conductivity type substrate is provided with n.
Although the so-called n-channel transistor which constitutes the source / drain region by the p-type impurity is shown, the semiconductor device according to the present invention is also applicable to the so-called p-channel transistor constituted by the n-conductivity type substrate and the p-type impurity by the source / drain region. Applicable. Further, the present invention is not limited to the single transistor as described above, but can be applied to complementary transistors and semiconductor integrated circuit devices.
第1図はソース・ドレイン拡散層への自己整合接続を行
う従来構造MOS型電界効果トランジスタの断面を示す
図、第2図乃至第6図は本発明の第1の実施例を示す断
面図、第7図乃至第8図は本発明の第2の実施例を示す
断面図、第9図乃至第12図は本発明の参考例1を示す断
面図、第13図乃至第18図は本発明の第3の実施例を示す
断面図、第19図はポジ型電子線レジストの電子線照射条
件依存特性に関し、下地物質依存性をパラメータとして
示した図であり、本発明の第3および第4の実施例に於
ける自己整合開孔技術を説明する図、第20図は本発明の
第4の実施例を示す断面図である。 1……半導体基板、2……分離用絶縁膜、3……ゲート
絶縁膜、4……ゲート電極、5……絶縁膜、6,7……ソ
ース及びドレイン領域、8,9,8′,9′……引出し電極、1
0……表面保護絶縁膜、11,12……電極、13,14……絶縁
膜、15……シリコン窒化膜、16……シリコン層、17……
シリコン酸化膜、18,19……シリサイド層、20,20′……
引出し電極、21,22……TiW膜、23,24……シリコン層、3
1……Ti膜、31′……チタンシリサイド膜、32……シリ
コン薄膜、33……絶縁膜、34……W膜、35,36……チタ
ンシリサイド膜、37……ホトレジスト。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional structure MOS type field effect transistor for making a self-aligned connection to a source / drain diffusion layer, and FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views showing a first embodiment of the present invention. 7 to 8 are sectional views showing a second embodiment of the present invention, FIGS. 9 to 12 are sectional views showing a reference example 1 of the present invention, and FIGS. 13 to 18 are present inventions. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the third embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a view showing the dependency of the electron beam irradiation condition of the positive type electron beam resist on the underlying material as a parameter. FIG. 20 is a view for explaining the self-aligning opening technology in the embodiment of FIG. 20, and FIG. 20 is a sectional view showing the fourth embodiment of the present invention. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Separation insulating film, 3 ... Gate insulating film, 4 ... Gate electrode, 5 ... Insulating film, 6,7 ... Source and drain regions, 8,9,8 ', 9 '... Extractor electrode, 1
0 …… Surface protection insulation film, 11,12 …… Electrode, 13,14 …… Insulation film, 15 …… Silicon nitride film, 16 …… Silicon layer, 17 ……
Silicon oxide film, 18,19 …… Silicide layer, 20,20 ′ ……
Extraction electrode, 21,22 …… TiW film, 23,24 …… Silicon layer, 3
1 …… Ti film, 31 ′ …… titanium silicide film, 32 …… silicon thin film, 33 …… insulating film, 34 …… W film, 35,36 …… titanium silicide film, 37 …… photoresist.
Claims (3)
1導電型を有する半導体基板の主表面上に、所定の形状
を有するゲート電極を第1の絶縁膜を介して形成する工
程と、上記ゲート電極の側壁上に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、窒化シリコン膜および多結晶シリコン膜を全
面に積層して形成する工程と、上記多結晶シリコン膜を
異方性エッチして、上記ゲート電極の側壁上に形成され
ている部分を残し、他の領域上に形成されている部分を
除去する工程と、上記窒化シリコン膜の露出された部分
をエッチして除去する工程と、上記多結晶シリコン膜を
除去する工程と、上記窒化シリコン膜をマスクにして上
記半導体基板の表面を酸化して第3の絶縁膜を形成する
工程と、上記窒化シリコン膜を除去する工程と、上記第
1の絶縁膜、第2の絶縁膜および第3の絶縁膜によって
規定される開口部を介して上記半導体基板の表面領域内
に上記第1導電型とは逆の第2導電型を有する不純物を
ドープしてソースおよびドレインを形成する工程と、上
記開口部を介して上記ソースおよびドレインにそれぞれ
接続されたソース引出電極およびドレイン引出電極を形
成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。1. A step of forming a gate electrode having a predetermined shape on a main surface of a semiconductor substrate having a first conductivity type surrounded by an insulating film for element isolation through a first insulating film. A step of forming a second insulating film on the side wall of the gate electrode, a step of laminating and forming a silicon nitride film and a polycrystalline silicon film on the entire surface, and an anisotropic etching of the polycrystalline silicon film, Leaving a portion formed on the side wall of the gate electrode and removing a portion formed on another region; etching the exposed portion of the silicon nitride film to remove; A step of removing the polycrystalline silicon film, a step of oxidizing the surface of the semiconductor substrate with the silicon nitride film as a mask to form a third insulating film, a step of removing the silicon nitride film, 1 insulating film, 2nd An impurity having a second conductivity type opposite to the first conductivity type is doped into the surface region of the semiconductor substrate through the opening defined by the insulating film and the third insulating film to form a source and a drain. And a step of forming a source lead-out electrode and a drain lead-out electrode which are respectively connected to the source and the drain through the opening, and a method of manufacturing a semiconductor device.
極を形成する工程は、上記ソースおよびドレインを形成
する工程の後に行なわれ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。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the source extraction electrode and the drain extraction electrode is performed after the step of forming the source and the drain. .
極を形成する工程は、上記ソースおよびドレインを形成
する工程より前に行われ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. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the source extraction electrode and the drain extraction electrode is performed before the step of forming the source and the drain. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034241A JPH06101475B2 (en) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59034241A JPH06101475B2 (en) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS60178666A JPS60178666A (en) | 1985-09-12 |
| JPH06101475B2 true JPH06101475B2 (en) | 1994-12-12 |
Family
ID=12408659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59034241A Expired - Lifetime JPH06101475B2 (en) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH06101475B2 (en) |
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-
1984
- 1984-02-27 JP JP59034241A patent/JPH06101475B2/en not_active Expired - Lifetime
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