JP2720553B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2720553B2
JP2720553B2 JP1298015A JP29801589A JP2720553B2 JP 2720553 B2 JP2720553 B2 JP 2720553B2 JP 1298015 A JP1298015 A JP 1298015A JP 29801589 A JP29801589 A JP 29801589A JP 2720553 B2 JP2720553 B2 JP 2720553B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に改良された構造を
有するMOS型トランジスタに関する。
〔従来の技術〕
MOS型集積回路装置の小型化,高性能化を進めるうえ
で、ゲート電極とソース,ドレイン拡散層上のコンタ
クト孔との間隔縮小ソース,ドレイン拡散層の抵抗低
減、が重要な問題である。
この問題を解決する方法としてセルフアラインコンタ
クト技術〔“Self−Aligned−Contact Tachnology for
High Density MOS VLSI",Sympo,on VLSI Tech.Digest,
P.34,(1983)〕が提案されている。本技術によるMOS型
トランジスタの断面構造を第4図に示す。ゲート電極に
自己整合的に電極ひき出し用の多結晶シリコンが配置さ
れ、ソース,ドレイン拡散層全面を覆うように配置され
ているから上層のアルミニウム配線とソース,ドレイ
ン間のコンタクト孔は、ゲート電極との間隔に制限され
ずに配置できる。ソース,ドレインに付加される抵抗
は、多結晶シリコンと拡散領域の並列抵抗値となり、実
効的に低下する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来技術による半導体装置には次のような欠
点がある。
(1) 第4図に示した構造のトランジスタは、ソー
ス,ドレイン上に同層の多結晶シリコン膜を配置してい
るために、ソース電極とドレイン電極の分離間隔はこの
多結晶シリコンの間隔lで決定される。この距離lが使
用される加工技術の最小寸法であるとすると、MOS型ト
ランジスタのゲート電極の幅(チャネル長)Lはlより
も大きくなりMOS型トランジスタのチャネル長として最
小の加工寸法を使用できないことになり微細化の障害と
なる。
(2) トランジスタを微細にするには、特にチャネル
長を小さくするにはソース,ドレイン拡散層深さを小さ
くしなければならない。拡散層深さが浅くなるとソー
ス,ドレインの接合耐圧の低下が問題になる。これを避
けるには、電源電圧を低下させ接合耐圧よりも十分に低
い電圧範囲で装置を動作させるのが良い。しかし、従来
の半導体装置を複数個使用するシステムでは一種類の電
源が使用されることが多く、従来とは別の低電圧の電源
を必要とする半導体装置は使い難い。この問題を解決す
る手段として、半導体装置の外部とのインターフェース
部は従来の電源電圧で動作させ、装置の内部は降圧され
た内部電源で動作させる方法がある。このような装置を
実現するためには、内部の集積度の高い領域では拡散層
深さの小さい微細なトランジスタを用い、外部とのイン
ターフェース部では拡散層深さが大きく接合耐圧の高い
トランジスタを使用するのが望ましい。第4図に示した
装置ではすべてのトランジスタのソース,ドレイン拡散
層を同一層の多結晶シリコン膜からの同一不純物拡散で
形成しているから2種類の深さの拡散層を作ることが難
しい。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、半導体基体に形成されたMOS型トラ
ンジスタのソースおよびドレイン拡散層の内の一方の拡
散層に第1の導電材料が接して設けられ、これら拡散層
の他方の拡散層に上記第1の導電材料とは異なる材質で
あって異なる層としての第2の導電材料が接して設けら
れるとともに、これら第1および第2の導電材料には層
間絶縁層に選択的に形成されたコンタクト孔を介してソ
ースおよびドレイン拡散層のための第1および第2の配
線がそれぞれ設けられており、さらに、上記一方の拡散
層は上記他方の拡散層よりも大きい深さを有して上記一
方の拡散層の接合耐圧が上記他方の拡散層の接合耐圧よ
りも大きいことを特徴とする半導体装置が得られる。
また、本発明によれば、半導体基体に第1の電源電圧
で動作する第1のMOS型トランジスタと第1の電源電圧
よりも低い第2の電源電圧で動作する第2のMOS型トラ
ンジスタに対し、第2のMOS型トランジスタについては
基本的に上記のように構成し、一方、第1のMOS型トラ
ンジスタについてはそのソース及びドレイン拡散層の各
々を第2のMOS型トランジスタの上記他方の拡散層より
も大きくしてその接合耐圧を上記他方の拡散の接合耐圧
よりも大きくしたことを特徴とする半導体装置が得られ
る。
上述した従来の装置に対して、本発明においては (1) 第1の導電材料を所望の領域のソース,ドレイ
ン拡散層表面全面に接するように配置し、それ以外の領
域のソース,ドレイン拡散層表面全面に接するように第
2の導電材料を配置する。すなわち、同一半導体基体上
で領域によって、拡散層表面に配置する導電材料の層を
使い分ける。
(2) 第1の導電材料下のソース,ドレイン拡散層深
さと、第2の導電材料下のソース,ドレイン拡散層深さ
とを容易に異なる深さにでき、電源電圧の高い外部との
インターフェース部では拡散深さが大きく接合耐圧が高
いトランジスタを、低い電源電圧で動作させる集積度の
高い内部では拡散層深さの浅いトランジスタを得る、と
いう特徴を有する。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の縦断面図である。本
実施例は、本発明を1個のNチャネル型MOSトランジス
タに適用したものである。P型単結晶シリコン基体1上
にゲート絶縁膜2,多結晶シリコンのゲート電極3を有
し、ドレイン拡散層は、リンによるn-型不純物領域5と
ヒ素による浅いn+型不純物領域12とから成り、ドレイン
拡散層表面全面に接するようにドレイン電極ひき出し用
多結晶シリコン膜8が配置され、ソース拡散層は、リン
によるn-型不純物領域5とリンによる深いn+型不純物領
域13とから成り、ソース拡散層全面に接するようにソー
ス電極ひき出し用タングステンシリサイド膜11が配置さ
れている。上層のアルミニウム配線17との接続用のソー
ス電極上コンタクト孔16はタングステンシリサイド膜11
上に、ドレイン電極上コンタクト孔15は多結晶シリコン
膜8上に設けられている。
第2図(a)〜(c)は主要工程縦断面図を用いて、
本実施例の装置の製造方法を説明する。P型単結晶シリ
コン基体1上にゲート絶縁膜2,多結晶シリコン膜を順次
成長し、シリコン酸化膜4をマスクに多結晶シリコン膜
をパターニングして、多結晶シリコンのゲート電極3を
形成する。シリコン酸化膜4と多結晶シリコンのゲート
電極3とをマスクにして将来ソース,ドレインとなる領
域にn型不純物であるリンを5×1013/cm2,50keVの加速
エネルギーでイオン打ち込みしてn−型不純物領域5を
形成し、第2図(a)を得る。
次いで全面に1000Åの厚さのCVDシリコン酸化膜6を
成長した後フォトレジストでソース領域を覆い、異方性
のエッチングによりCVDシリコン酸化膜6を1000Åだけ
エッチバックすると、ドレイン領域のシリコン基体表面
が露出すると同時にドレイン領域側のゲート電極側壁に
CVDシリコン酸化膜のサイドウォール7が形成される。
フォトレジストを除去した後、2000Åの厚さに多結晶シ
リコン膜8を形成し、全面にn型不純物であるヒ素を1
×1016/cm2,50keVの加速エネルギーでイオン打ち込みす
る。その後CVDシリコン酸化膜9をマスクして、多結晶
シリコン膜8を所望の電極形状にパターニングして第2
図(b)を得る。
次いで1000Åの厚さのCVDシリコン酸化膜を成長した
後、異方性エッチングより1000Å厚のCVDシリコン酸化
膜とソース領域上に残されていたシリコン酸化膜6をエ
ッチバックすると、ソース領域のシリコン基体表面が露
出すると同時にソース領域側のゲート電極側壁にCVDシ
リコン酸化膜のサイドウォール10が形成される。その後
2000Åの厚さにタングステンシリサイド膜11を成長し、
全面にn型不純物であるリンを1×1016/cm2,50keVの加
速エネルギーでイオン打ち込みする。その後900℃の窒
素雰囲気中で熱処理を行うと、多結晶シリコン膜8から
ヒ素が、またタングステンシリサイド膜11からリンがシ
リコン基体中へ拡散しその拡散係数の違いによりドレイ
ン領域にヒ素による浅いn+型不純物領域12,ソース領域
にリンによる深いn+不純物領域13が形成される。その後
タングステンシリサイド膜11を所望の電極形状にパター
ニングして第2図(c)を得る。
次いで層間絶縁膜14を成長し、ドレイン電極上のコン
タクト孔15,ソース電極上のコンタクト孔16を開孔し、
アルミニウム配線17を形成して第1図の装置を完成させ
る。
本実施例の装置においては、ソース電極上のコンタク
ト孔16をゲート電極3上にオーバーラップして開孔する
ことができる。したがって、通常のPR技術に必要な目合
せ余裕が不要となり高集積化に適する。また、ソース電
極ひき出し用のタングステンシリサイド膜11とドレイン
電極ひき出し用多結晶シリコン膜8は独立した層であ
り、相互にシリコン酸化膜で絶縁されているから互いの
配置関係に制限はない。したがってゲート電極3の幅
(チャネル長)は、ソース,ドレイン上の導電層の存在
によって制限されることはない。
本実施例においては、ソース,ドレイン電極ひき出し
用の第1および第2の導電層として多結晶シリコン膜と
タングステンシリサイド膜を用いたがこの導電層として
は場合に応じて任意の選択が可能である。n+拡散層を形
成するための不純物として、ヒ素とリンを用いたが、ヒ
素のみあるいはリンのみでも実現できる。また、本実施
例ではNチャネル型のMOSトランジスタについて記した
が、Pチャネル型,CMOS型の装置に関しても本発明は適
用され得る。
第3図は本発明の第2の実施例の縦断面図である。
本実施例は、ソース,ドレインに深いn+型不純物領域
を有するNチャネル型MOSトランジスタQ1と第1の実施
例で説明したNチャネル型MOSトランジスタQ2を同一基
体上に作製したものである。製造方法および各部名称の
詳細は第1の実施例において第1図,第2図で説明した
ものと同じであるから省略する。
MOSトランジスタQ1はソース,ドレイン拡散層表面全
面に接するようにタングステンシリサイド膜11と深いn+
型不純物領域13を有する。MOSトランジスタQ1はソース
側に表面全面に接するようにタングステンシリサイド膜
11と深いn+不純物領域13を有し、ドレイン側に表面全面
に接するように多結晶シリコン膜8と浅いn+型不純物領
域12を有する。
本実施例によれば、大規模集積回路において、外部と
のインターフェース等の高い接合耐圧を必要とする部分
をMOSトランジスタQ1で構成し、LSI内部の高集積化が必
要な部分をドレイン耐圧は低いが微細化に適したMOSト
ランジスタQ2で構成することができる。MOSトランジス
タQ1は直接外部電源で駆動され、MOSトランジスタQ2は
降圧された内部低電圧で駆動される。
ソース,ドレイン拡散層表面に接するように配置する
導電層とn+不純物領域の深さの組み合せ方は、本実施例
に限定されるものでなく目的に応じていく通りも考えら
れる。そのような組合せに関しては本発明の骨子を逸脱
しない範囲で適宜選択できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明が、同一基体上に形成され
た複数個のMOS型トランジスタのソース,ドレイン電極
ひき出し用に2種類の別層の導電材料を用いることによ
って、一層のみの導電材料をひき出し電極として用いる
場合に比較して (1) 同一層のひき出し電極相互の間隔が微細加工の
制限となって装置の小型化を防げる不都合がない。すな
わち従来よりも小型の半導体装置を実現できる。
(2) 2種類の導電層からの不純物拡散によってソー
ス,ドレイン拡散層の形成を行うことができ、同一基体
上に容易に深さの異なる拡散層を実現できる。
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1の実施例の縦断面図、第2図(a)
〜(c)は第1の実施例の装置の製造方法を説明するた
めの主要工程断面図、第3図は本発明第2の実施例の縦
断面図、第4図は従来装置の縦断面図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基体にMOS型トランジスタを有する
    半導体装置において、前記MOS型トランジスタのソース
    およびドレイン拡散層の内の一方の拡散層に第1の導電
    材料が接して設けられ、前記ソースおよびドレイン拡散
    層の内の他方の拡散層に前記第1の導電材料とは異なる
    材質であって異なる層としての第2の導電材料が接して
    設けられ、前記第1および第2の導電材料を覆う層間絶
    縁層に前記第1および第2の導電材料の一部をそれぞれ
    露出するコンタクト孔がそれぞれ形成されており、これ
    らコンタクト孔を介して前記第1および第2の導電材料
    の前記一部にそれぞれ接して前記ソースおよびドレイン
    拡散層のための第1および第2の配線が形成されてお
    り、さらに、前記一方の拡散層は前記他方の拡散層より
    も大きい深さを有して前記一方の拡散層と前記半導体基
    体との接合耐圧が前記他方の拡散層と前記半導体基体と
    の接合耐圧よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】半導体基体に第1の電源電圧で動作する第
    1のMOS型トランジスタと前記第1の電源電圧より低い
    第2の電源電圧で動作する第2のMOS型トランジスタと
    を有する半導体装置において、前記第2のMOS型トラン
    ジスタのソースおよびドレイン拡散層の内の一方の拡散
    層に第1の導電材料が接して設けられ、前記ソースおよ
    びドレイン拡散層の内の他方の拡散層に前記第1の導電
    材料とは異なる材質であって異なる層としての第2の導
    電材料が接して設けられるとともに前記第2の導電材料
    上に配線が接して形成されており、前記一方の拡散層は
    前記他方の拡散層よりも大きい深さを有して前記一方の
    拡散層と前記半導体基体との接合耐圧が前記他方の拡散
    層と前記半導体基体との接合耐圧よりも大きく、さら
    に、前記第1のMOS型トランジスタのソースおよびドレ
    イン拡散層の各々は前記第2のMOS型トランジスタの前
    記他方の拡散層よりも大きい深さを有して、前記半導体
    基体との接合耐圧が前記第2のMOS型トランジスタの前
    記他方の拡散層と前記半導体基体との接合耐圧よりも大
    きい事を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】前記第1および第2のの導電材料の各々は
    不純物を含み、前記第1の導電材料に含まれる不純物と
    前記第2の導電材料に含まれる不純物とが異なることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
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