JPH03219667A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH03219667A
JPH03219667A JP2014691A JP1469190A JPH03219667A JP H03219667 A JPH03219667 A JP H03219667A JP 2014691 A JP2014691 A JP 2014691A JP 1469190 A JP1469190 A JP 1469190A JP H03219667 A JPH03219667 A JP H03219667A
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JP
Japan
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gate
channel fet
substrate
film
insulating film
Prior art date
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Application number
JP2014691A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Sato
佐藤 典章
Yoshinobu Monma
門馬 義信
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the area of a connection part of a p-type polysilicon gate and an n-type polysilicon gate and to form a micro CMOS element by superposing the gate of a p-channel FET with the gate of an n-channel FET on an insulating film formed on a substrate, and electrically connecting them. CONSTITUTION:A silicon nitride film is formed as an element isolating insulating film on a substrate 1. A thermal oxide SiO2 film 3 is formed as a gate insulating film on the substrate 1. Then, an n<+> type polysilicon film is grown on the substrate 1, and patterned to form an n-type polysilicon gate 4. A p<+> type polysilicon film 5, is grown over the gate 4 on the substrate. The p<+> type film is patterned to form a p-type polysilicon gate 5. In this case, the gate 5 is so patterned as to be superposed on the gate 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 第1の発明の構成例 第2の発明の工程例 第3の発明の構成例 第4の発明の工程例 本発明の応用例 (第1図 (第2図 (第3図 (第4図 (第5図 〔概要〕 CMOS回路を有する半導体装置及びその製造方法に関
し。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Conventional Technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Action Embodiments Example of Configuration of the First Invention Second Example of Processes of the Invention Configuration example of the third invention Process example of the fourth invention Application example of the invention (Fig. 1 (Fig. 2 (Fig. 3) (Fig. 4 (Fig. 5 [Summary]) Regarding the manufacturing method.

ゲートをイオン注入法を用いるより薄く、且つ不純物の
突き抜けを生じさせないで形成でき、更に、p型ポリS
iゲートとn型ポリSiゲートの接続部の面積を低減し
微細なCMO5素子の提供を目的とし く】)二基板上にpチャネルFETとnチャネルFET
とを有し、該pチャネルFETのゲートは少なくとも一
部がp型多結晶珪素膜からなり、該nチャネルFETの
ゲートは少なくとも一部がn型多結晶珪素膜からなり、
該pチャネルFETのゲートと該nチャネルFETのゲ
ートが該基板上に形成された絶縁膜上で重なり、電気的
に接続されているように構成する。(2):前記基板上
に素子分離wA縁膜を形成する工程と、該基板上の素子
形成領域にゲート絶縁膜を形成する工程と、該基板上に
一導電型多結晶珪素膜を成長しパターニングして、該素
子分離絶縁膜上を含んだ領域に一導電型チャネルFET
のゲートを形成する工程と、該基板上に反対導電型多結
晶珪素膜を成長し、該素子分離絶縁膜上で該一導電型チ
ャネルFETのゲートと重なるようにパターニングして
反対導電型チャネルFETのゲートを形成する工程とを
有するように構成する。
The gate can be formed thinner than using ion implantation and without impurity penetration;
The purpose is to reduce the area of the connection part between the i-gate and the n-type poly-Si gate and provide a fine CMO5 element]) A p-channel FET and an n-channel FET are installed on two substrates.
The gate of the p-channel FET is at least partially made of a p-type polycrystalline silicon film, and the gate of the n-channel FET is at least partially made of an n-type polycrystalline silicon film,
The gate of the p-channel FET and the gate of the n-channel FET are configured to overlap on an insulating film formed on the substrate and are electrically connected. (2): forming an element isolation wA edge film on the substrate, forming a gate insulating film in the element formation region on the substrate, and growing a polycrystalline silicon film of one conductivity type on the substrate. By patterning, a channel FET of one conductivity type is formed in a region including the top of the element isolation insulating film.
a step of forming a gate of the one conductivity type channel FET by growing an opposite conductivity type polycrystalline silicon film on the substrate and patterning it on the element isolation insulating film so as to overlap with the gate of the one conductivity type channel FET. and a step of forming a gate.

(3) : (1)の半導体装置で、該pチャネルFE
Tのゲート端と該nチャネルFETのゲート端が素子分
離絶縁膜上で間隔をおき且つ該間隔より広い幅を有する
被覆絶縁膜のコンタクト孔内に露出され、導電膜により
電気的に接続されているように構成する。
(3): In the semiconductor device of (1), the p-channel FE
The gate end of the T and the gate end of the n-channel FET are exposed in a contact hole of a covering insulating film that is spaced apart from each other on the element isolation insulating film and has a width wider than the space, and are electrically connected by a conductive film. Configure it so that

(4) : (2)の後半の工程で、該基板上に反対導
電型多結晶珪素膜を成長し、該素子分離絶縁膜上で該一
導電型チャネルPUTのゲート端と間隔をおいて端部を
有するようにパターニングして反対導電型チャネルFE
Tのゲートを形成する工程と、該基板上に被覆絶縁膜を
被着し、該間隔より広い幅を有する開口部を形成して、
該一導電型チャネルFEETのゲート端と該反対導電型
チャネルFETのゲート端とを露出させる工程と、該基
板上に該開口部を覆って導電膜を形成する工程とを有す
るように構成する。
(4): In the latter step of (2), a polycrystalline silicon film of the opposite conductivity type is grown on the substrate, and an end is grown on the element isolation insulating film at a distance from the gate end of the one conductivity type channel PUT. The channel FE is patterned to have an opposite conductivity type.
forming a gate of T, depositing a covering insulating film on the substrate, and forming an opening having a width wider than the interval;
The method includes the steps of exposing a gate end of the one conductivity type channel FEET and a gate end of the opposite conductivity type channel FET, and forming a conductive film on the substrate to cover the opening.

〔産業上の利用分野] 本発明はCMOS回路を有する半導体装置及びその製造
方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device having a CMOS circuit and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術] CMOS回路では、素子の微細化の要求により、pチャ
ネルFETの微細化が進んでいる。
[Prior Art] In CMOS circuits, p-channel FETs are being increasingly miniaturized due to the demand for miniaturization of elements.

従来のpチャネルFETは埋込チャネル型と呼ばれ、チ
ャネル部表面に基板と反対導電型の不純物(ウェルに形
成されている場合はウェルと反対導電型の不純物)が薄
く導入された構造を有する。
A conventional p-channel FET is called a buried channel type, and has a structure in which an impurity of a conductivity type opposite to that of the substrate (if formed in a well, an impurity of a conductivity type opposite to that of the well) is introduced thinly into the surface of the channel part. .

埋込チャネル型pチャネルFETは、微細化されると、
薄い埋込チャネル層を形成することが困難となる。更に
、短チャネル効果が起こり易くなり微細ゲート長のFE
Tの形成が困難となる。
When a buried channel type p-channel FET is miniaturized,
It becomes difficult to form a thin buried channel layer. Furthermore, short channel effects are more likely to occur in FEs with fine gate lengths.
It becomes difficult to form T.

このような理由により、微細ゲート長のpチャネルFE
Tでは、埋込チャネル型から表面チャネル型への移行が
提案されている。
For these reasons, p-channel FE with fine gate length
In T, a transition from a buried channel type to a surface channel type is proposed.

表面チャネル型では、しきい値電圧Vいの制御のため、
p゛型の多結晶珪素(ポリSt)ゲート電極を用いる。
In the surface channel type, in order to control the threshold voltage V,
A p-type polycrystalline silicon (polySt) gate electrode is used.

このため、ゲートポリSiをnチャネルFETではれ+
型を、pチャネルFETではp゛型を用いる必要がある
For this reason, the gate poly-Si is removed in an n-channel FET.
For p-channel FETs, it is necessary to use a p type.

従来はこの導電型の区分を、レジストマスクを用いたイ
オン注入により、nチャネルFETeff域には燐イオ
ンを、pチャネルl’lET領域には硼素イオンを打ち
分けて行っていた。
Conventionally, this conductivity type classification was performed by implanting phosphorus ions into the n-channel FETeff region and boron ions into the p-channel l'lET region by ion implantation using a resist mask.

さらに、第6図の等価回路図に示されるようにCMOS
インバータの出力を次段インバータの入力に接続するに
は、n型ポリSiゲートとn型ポリSiゲートとを接続
しなければならず、従来はこの接続を第7図のように被
覆絶縁膜のコンタクト孔を介して配線金属(例えばアル
ミニウム(^l)又はアルミニウムー珪素合金(Al−
5i)等〕を用いて行っていた。
Furthermore, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG.
In order to connect the output of the inverter to the input of the next stage inverter, it is necessary to connect the n-type poly-Si gates to the n-type poly-Si gates. Conventionally, this connection was performed using a covering insulating film as shown in Figure 7. A wiring metal (e.g. aluminum (^l) or aluminum-silicon alloy (Al-
5i) etc.].

第6図の等価回路図ににおいて1通常のFE前記号はn
チャネルFETを、塗り潰し三角を付したFE前記号は
pチャネルFETを示す。
In the equivalent circuit diagram of Figure 6, the symbol before 1 normal FE is n
The symbol in front of the FE with a filled triangle indicates a p-channel FET.

第7図(a)、 (b)は従来例によるn型ポリSiゲ
ートとn型ポリSiゲートとの接続を説明する平面図と
断面図である。
FIGS. 7(a) and 7(b) are a plan view and a cross-sectional view illustrating the connection between n-type poly-Si gates and n-type poly-Si gates according to a conventional example.

図において、1は珪素(Si)基板、2は素子分離絶縁
膜で熱酸化二酸化珪素(SiO□)膜、3はゲート絶縁
膜で熱酸化SiO□膜、4はn型ポリSiゲート。
In the figure, 1 is a silicon (Si) substrate, 2 is an element isolation insulating film, which is a thermally oxidized silicon dioxide (SiO□) film, 3 is a gate insulating film, which is a thermally oxidized SiO□ film, and 4 is an n-type poly-Si gate.

5はP型ボ’JSiゲート、6は化学気相成長法で成長
した二酸化珪素(CVD−3iO□)膜、7はAI配線
である。
5 is a P-type Bo'JSi gate, 6 is a silicon dioxide (CVD-3iO□) film grown by chemical vapor deposition, and 7 is an AI wiring.

コンタクト部に要する配線幅−は。What is the wiring width required for the contact part?

W = A+2B+2cl++2d2 である。W = A+2B+2cl++2d2 It is.

ココで A= B= d+= dx= 0.5μmとす
ると、 W = 3.5μmとなる。
If A=B=d+=dx=0.5μm here, then W=3.5μm.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来例においては通常、ゲートのドープにイオン注入が
用いられるが、ゲート電極が薄くなるとイオンの突き抜
けを生ずる。そのため低加速エネルギーを用いるが、低
加速エネルギーの値は装置的にも限界がある。さらに、
注入分布がガウス分布やポアソン分布のためイオンの突
き抜けを防止できるポリSiの膜厚にも限界があり、あ
まり薄くすることはできなかった。
In conventional examples, ion implantation is usually used to dope the gate, but as the gate electrode becomes thinner, ion penetration occurs. Therefore, low acceleration energy is used, but the value of low acceleration energy has a limit in terms of equipment. moreover,
Since the implantation distribution is Gaussian distribution or Poisson distribution, there is a limit to the thickness of the poly-Si film that can prevent ion penetration, and it has not been possible to make it very thin.

更に、n型ポリSiゲートとn型ポリSiゲートとの接
続のため、コンタクト孔を2個(前段インバータの出力
部のコンタクト孔を含めると3個)設けなければならず
、接続部分に必要な面積が大きくなり、デバイスの微細
化を阻害するという欠点があった。
Furthermore, in order to connect the n-type poly-Si gate to the n-type poly-Si gate, two contact holes (three if you include the contact hole for the output section of the front-stage inverter) must be provided, and the This has the disadvantage that the area becomes large, which hinders device miniaturization.

本発明はP型ポリSiゲートのPチャネルFETとn型
ポリSiゲートのnチャネルFETとを共に表面チャネ
ル型FETとして、同一基板上にゲート厚をイオン注入
法を用いるより薄く、且つ不純物の突き抜けを生じさせ
ないで形成でき、更に、P型ポ’JSiゲートとn型ポ
リSiゲートの接続部の面積を低減し微細なCMO3素
子の提供を目的とする。
The present invention uses a P-channel FET with a P-type poly-Si gate and an n-channel FET with an n-type poly-Si gate as surface channel FETs on the same substrate, making the gate thickness thinner than that using ion implantation, and allowing impurity penetration. The purpose of the present invention is to provide a fine CMO3 element which can be formed without causing any problems, and which further reduces the area of the connecting portion between the P-type poly-Si gate and the n-type poly-Si gate.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記!iHの解決は。 the above! iH's solution.

(1)基板上にpチャネルFETとnチャネルFETと
を有し、咳pチャネルFETのゲートは少なくとも一部
がp型多結晶珪素膜からなり、該nチャネルFETのゲ
ートは少なくとも一部がn型多結晶珪素膜からなり、該
pチャネルFETのゲートと該nチャネルFETのゲー
トが該基板上に形成された絶縁膜上で重なり、電気的に
接続されている半導体装置、或いは。
(1) A p-channel FET and an n-channel FET are provided on the substrate, the gate of the p-channel FET is at least partially made of a p-type polycrystalline silicon film, and the gate of the n-channel FET is at least partially made of an n-channel FET. A semiconductor device made of a type polycrystalline silicon film, in which the gate of the p-channel FET and the gate of the n-channel FET overlap and are electrically connected on an insulating film formed on the substrate, or

(2)前記基板上に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
該基板上の素子形成領域にゲート絶縁膜を形成する工程
と、該基板上に一導電型多結晶珪素膜を成長しパターニ
ングして、該素子分離絶縁膜上を含んだ領域に一導電型
チャネルFBTのゲートを形成する工程と、該基板上に
反対導電型多結晶珪素膜を成長し、該素子分離絶縁膜上
で該一導電型チャネルFETのゲートと重なるようにパ
ターニングして反対導電型チャネルFETのゲートを形
成する工程とを有する半導体装置の製造方法、或いは(
3)基板上にpチャネルFETとnチャネルFETとこ
れらのFETを分離する素子分離絶縁膜と、これらのF
ETを覆う被覆絶縁膜とを有し、該pチャネル FET
のゲートは少なくとも一部がp型多結晶珪素膜からなり
、該nチャネルPUTのゲートは少なくとも一部がn型
多結晶珪素膜からなり、該pチャネルFETのゲート端
と該nチャネルFETのゲート端が素子分離絶縁膜上で
間隔をおき且つ該間隔より広い幅を有する被覆絶縁膜の
コンタクト孔内に露出され、導電膜により電気的に接続
されている半導体装置、或いは。
(2) forming an element isolation insulating film on the substrate;
A step of forming a gate insulating film in the element formation region on the substrate, growing and patterning a polycrystalline silicon film of one conductivity type on the substrate, and forming a channel of one conductivity type in the region including the element isolation insulating film. A step of forming a gate of an FBT, and growing a polycrystalline silicon film of an opposite conductivity type on the substrate, and patterning it on the element isolation insulating film so as to overlap the gate of the channel FET of one conductivity type to form a channel of the opposite conductivity type. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a gate of an FET, or (
3) A p-channel FET, an n-channel FET, an element isolation insulating film that separates these FETs, and these FETs on the substrate.
and a covering insulating film covering the p-channel FET.
The gate of the n-channel PUT is at least partially made of a p-type polycrystalline silicon film, and the gate of the n-channel PUT is at least partially made of an n-type polycrystalline silicon film, and the gate end of the p-channel FET and the gate of the n-channel FET are A semiconductor device, or a semiconductor device whose ends are exposed in a contact hole of a covering insulating film that is spaced apart on an element isolation insulating film and has a width wider than the space, and electrically connected by a conductive film.

(4)前記基板上に素子分離絶縁膜を形成する工程と、
該基板上の素子形成領域にゲート絶縁膜を形成する工程
と、該基板上に一導電型多結晶珪素膜を成長しパターニ
ングして、該素子分離絶縁膜上を含んだ領域に一導電型
チャネルFETのゲートを形成する工程と、該基板上に
反対導電型多結晶珪素膜を成長し、該素子分離絶縁膜上
で該一導電型チャネルFETのゲート端と間隔をおいて
端部を有するようにパターニングして反対導電型チャネ
ルFETのゲートを形成する工程と、該基板上に被覆絶
縁膜を被着し、該間隔より広い幅を有する開口部を形成
して、該一導電型チャネルFETのゲート端と該反対導
電型チャネルFETのゲート端とを露出させる工程と、
該基板上に該開口部を覆って導電膜を形成する工程とを
有する半導体装置の製造方法により達成される。
(4) forming an element isolation insulating film on the substrate;
A step of forming a gate insulating film in the element formation region on the substrate, growing and patterning a polycrystalline silicon film of one conductivity type on the substrate, and forming a channel of one conductivity type in the region including the element isolation insulating film. A step of forming a gate of the FET, and growing a polycrystalline silicon film of opposite conductivity type on the substrate so that the film has an end portion spaced apart from the gate end of the one conductivity type channel FET on the element isolation insulating film. forming the gate of the channel FET of the opposite conductivity type by patterning the substrate to form the gate of the channel FET of the one conductivity type; depositing a covering insulating film on the substrate and forming an opening having a width wider than the interval; exposing a gate end and a gate end of the opposite conductivity type channel FET;
This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device including the step of forming a conductive film on the substrate to cover the opening.

[作用] 本発明によれば、ゲートの形成に化学気相成長でポリS
t成膜時にドープするドープ) CVD法を用いること
により、不純物の突き抜けを防止し、微細FETの薄い
ポリSiゲートの形成を可能とし、更にp型ポリStゲ
ートとn型ポリSiゲートとの接続を配線を介さず素子
分離絶縁膜上で両者を重ね合わせて直接とるか、或いは
間隔を開けて同一コンタクト孔内で配線を介してとるよ
うにして接続部の小面積化をはかったものである。
[Function] According to the present invention, polyS is formed by chemical vapor deposition to form the gate.
By using the CVD method (doping used during film formation), it is possible to prevent penetration of impurities, enable the formation of a thin poly-Si gate for a micro FET, and also to connect the p-type poly-St gate and the n-type poly-Si gate. The area of the connection part is reduced by either directly overlapping the two on the element isolation insulating film without using wiring, or by separating them and connecting them via wiring in the same contact hole. .

[実施例] 第1図(a)、 (b)は第1の発明の一実施例を説明
する断面図である。
[Embodiment] FIGS. 1(a) and 1(b) are sectional views illustrating an embodiment of the first invention.

図において、1はSt基板、2は素子分離絶縁膜で熱酸
化SiO□膜、3はゲート絶縁膜で熱酸化5i(h膜、
4はn型ポリSiゲート 5はp型ポリSiゲート、6
は絶縁膜でCVD−5in、膜である。
In the figure, 1 is a St substrate, 2 is an element isolation insulating film, which is a thermally oxidized SiO□ film, and 3 is a gate insulating film, which is a thermally oxidized 5i (h film,
4 is an n-type poly-Si gate, 5 is a p-type poly-Si gate, 6
is an insulating film and is a CVD-5in film.

この例では、0.5μmルールのレイアウトで。In this example, the layout is based on the 0.5 μm rule.

素子分離絶縁膜上でコンタクトに必要な最小幅−は。What is the minimum width required for a contact on the element isolation insulating film?

W = 2dt+d、= 1.2.!7 mである。こ
れに対して従来例の場合には、接続はコンタクト孔を介
するため前記のように3.5μmの幅が必要である。
W=2dt+d,=1.2. ! It is 7 m. On the other hand, in the case of the conventional example, since the connection is made through a contact hole, a width of 3.5 μm is required as described above.

実施例において、p型ポリSiゲートとn型ポリSiゲ
ートの重ね合わせにおいて、いずれを上にするかはどち
らでもよく、パターン幅の違い、ドープする不純物の種
類と拡散係数、エツチングの選択比等の条件を考慮して
決定すればよい。
In the example, when a p-type poly-Si gate and an n-type poly-Si gate are stacked, it does not matter which one is placed on top, and there are various factors such as the difference in pattern width, the type and diffusion coefficient of doping impurities, etching selectivity, etc. It may be determined by taking into account the following conditions.

重ね合わせ部が、第1図(a)はp型ポリSiゲートが
上、第1図(b)はn型ポリSiゲートが上の例である
FIG. 1(a) shows an example in which the overlapping portion is a p-type poly-Si gate on top, and FIG. 1(b) is an example in which an n-type poly-Si gate is on the top.

第2図(a)〜(d)は第2の発明の一実施例による工
程を説明する断面図である。
FIGS. 2(a) to 2(d) are sectional views illustrating steps according to an embodiment of the second invention.

第2図(a)において、窒化珪素膜を耐酸化マスクにし
た部分酸化法により、基板1上に素子分離絶縁膜として
厚さ4000人の熱酸化SiO2膜2を形成する。
In FIG. 2(a), a thermally oxidized SiO2 film 2 with a thickness of 4000 nm is formed on a substrate 1 as an element isolation insulating film by a partial oxidation method using a silicon nitride film as an oxidation-resistant mask.

第2図(b)において、基板1上にゲート絶縁膜として
厚さ100人の熱酸化Si0g膜3を形成する。
In FIG. 2(b), a thermally oxidized Si0g film 3 having a thickness of 100 nm is formed on a substrate 1 as a gate insulating film.

次に、基板1上にドープトCvD法により、厚さ100
0人のn゛型ポリSi膜を成長し、パターニングしてn
型ポリSiゲート4を形成する。
Next, a doped CvD method is applied to the substrate 1 to a thickness of 100 mm.
An n-type poly-Si film of 0 is grown and patterned to
A type poly-Si gate 4 is formed.

ドープトCvDの条件は、成長ガスとしてモノシラン(
Sil14)、キャリアガスとして水素(1,ドーピン
グガスとしてフォスヒン(PH,3)又はアルシン(A
rt13)を用い、ガス圧力は20 Torr、基板温
度は600’Cである。
The conditions for doped CvD are monosilane (
Sil14), hydrogen (1) as a carrier gas, phoshine (PH,3) or arsine (A) as a doping gas.
rt13), the gas pressure was 20 Torr, and the substrate temperature was 600'C.

第2図(C)において、n型ポリSiゲート4を覆って
基板上にドープトCvD法により、厚さ1000人のp
゛型ポリSi膜5′を成長する。
In FIG. 2(C), a p-type film with a thickness of 1000 nm is deposited on the substrate by the doped CvD method, covering the n-type poly-Si gate 4.
A type poly-Si film 5' is grown.

ドープ) CVDの条件は、成長ガスとしてSin。Dope) The CVD conditions were Sin as the growth gas.

キャリアガスとしてH2+  ドーピングガスとして弗
化硼素(BF、)又はジボラン(B2114)を用い、
ガス圧力は20 Torr+基板温度は600’Cであ
る。
Using H2+ as a carrier gas and boron fluoride (BF, ) or diborane (B2114) as a doping gas,
Gas pressure is 20 Torr + substrate temperature is 600'C.

第2図(d)において、p゛型ポリSt膜をパターニン
グしてn型ポリSiゲート5を形成する。
In FIG. 2(d), an n-type poly-Si gate 5 is formed by patterning the p-type poly-St film.

このとき1 P型ポリStゲート5はn型ポリSiゲー
ト4に重ね合わすようにパターニングする。
At this time, the 1P type polySt gate 5 is patterned so as to overlap the n type polySi gate 4.

以上で接続部の形成工程を終わるが、或いは下層のポリ
Siゲート4をパターニングして形成後。
This completes the process of forming the connection portion, or after patterning and forming the lower layer poly-Si gate 4.

上層の反対導電型ポリSi膜5′を成長前にその下のゲ
ート酸化膜3を一旦除去して再酸化してもよい。この場
合はp型ポリStゲートとn型ポリSiゲートの重ね合
わせ部において1上層のポリSiの酸化膜が形成される
ことになるが、この酸化膜を100Å以下に薄くすれば
トンネル電流が流れ導通状態が形成される。このトンネ
ル′を流はp型ポリStゲートとn型ポリSiゲートが
同電位になりさえすればよいので、電流値(約10−’
A)自体は小さくても構わない。
Before growing the upper poly-Si film 5' of the opposite conductivity type, the underlying gate oxide film 3 may be removed and reoxidized. In this case, an upper layer of poly-Si oxide film will be formed at the overlapping portion of the p-type poly-St gate and the n-type poly-Si gate, but if this oxide film is thinned to 100 Å or less, tunnel current will flow. A conductive state is formed. The current value (approximately 10-'
A) itself may be small.

上層のポリSi膜5′をパターニングするにはエツチン
グ終点の決め方が問題となるが次のようにすればよい。
In patterning the upper poly-Si film 5', there is a problem in determining the end point of etching, which can be done as follows.

まず、2種類のポリSi膜が直に接する場合には上層の
ポリSi膜がエツチングされる時間からエツチングの終
点を決める。次に2種類のポリSi膜が薄い酸化膜(あ
るいは他の絶縁膜)を介して接する場合には、この酸化
膜でエツチング終点を検出する。
First, when two types of poly-Si films are in direct contact with each other, the end point of etching is determined from the time it takes for the upper poly-Si film to be etched. Next, when two types of poly-Si films are in contact with each other via a thin oxide film (or other insulating film), the etching end point is detected through this oxide film.

実施例においては、p型ポリStゲートとn型ポリSi
ゲートをドープトポリSiで形成された場合について説
明したが1ポリサイド(ポリSiとシリサイドの複合膜
)、メタルとポリStの複合膜のゲート電極に対しても
本発明は適用可能である。
In the example, a p-type polySt gate and an n-type polySi gate are used.
Although the case where the gate is formed of doped poly-Si has been described, the present invention is also applicable to gate electrodes of 1-polycide (composite film of poly-Si and silicide) and composite film of metal and poly-St.

従来のイオン注入法は突き抜けを防ぐためゲート厚が最
小で2000人程度であるが、実施例はゲート厚が10
00人であり、素子の微細化に対応することができる。
In the conventional ion implantation method, the minimum gate thickness is about 2000 to prevent penetration, but in this example, the gate thickness is 1000.
00 people, and can respond to miniaturization of elements.

次に、第3,4の発明について説明する。Next, the third and fourth inventions will be explained.

第3図(a)、 (b)は第3の発明の一実施例を説明
する断面図と平面図である。
FIGS. 3(a) and 3(b) are a sectional view and a plan view illustrating an embodiment of the third invention.

図において、1はSt基板、2は素子分離絶縁膜で熱酸
化SiO2膜、3はゲート絶縁膜で熱酸化5iO1膜、
4はn型ポリSiゲート、5はp型ポリSiゲート 6
は被覆絶縁膜でCCVD−5in膜、7は導電膜でAI
配線である。
In the figure, 1 is an St substrate, 2 is an element isolation insulating film, which is a thermally oxidized SiO2 film, 3 is a gate insulating film, which is a thermally oxidized 5iO1 film,
4 is an n-type poly-Si gate, 5 is a p-type poly-Si gate 6
7 is a coating insulating film, which is CCVD-5in film, and 7 is a conductive film, which is AI.
It's the wiring.

この例の特徴は、pチャネルFETのゲート端とnチャ
ネルFETのゲート端が素子分離絶縁膜2上で間隔をお
き且つ該間隔より広い幅を有する被覆絶縁膜6のコンタ
クト孔内に露出され、導電膜7により電気的に接続され
ていることである。
The feature of this example is that the gate end of the p-channel FET and the gate end of the n-channel FET are exposed in the contact hole of the covering insulating film 6 which is spaced apart on the element isolation insulating film 2 and has a width wider than the space, They are electrically connected by the conductive film 7.

コンタクト部に要する配線幅−は、従来例によると −−A+2B+2dl+2d2 であるが、実施例によると 一王A+2di+2dz となり、配線幅−はコンタクト孔2個分だけ減少する。According to the conventional example, the wiring width required for the contact part is --A+2B+2dl+2d2 However, according to the example Ichiou A+2di+2dz Therefore, the wiring width - is reduced by two contact holes.

この結果、コンタクト部の素子分離領域を微細化するこ
とができる。
As a result, the element isolation region of the contact portion can be miniaturized.

第4図(a)〜(f)は第4の発明の一実施例による工
程を説明する断面図である。
FIGS. 4(a) to 4(f) are sectional views illustrating steps according to an embodiment of the fourth invention.

第4図(a)において、窒化珪素膜を耐酸化マスクにし
た部分酸化法により、基板l上に素子分離絶縁膜として
厚さ4000人の熱酸化SiOア膜2を形成する。
In FIG. 4(a), a thermally oxidized SiO film 2 with a thickness of 4000 nm is formed on a substrate 1 as an element isolation insulating film by a partial oxidation method using a silicon nitride film as an oxidation-resistant mask.

第4図(b)において、基板1上にゲート絶縁膜として
厚さ100人の熱酸化5ta2膜3を形成する。
In FIG. 4(b), a thermally oxidized 5ta2 film 3 having a thickness of 100 nm is formed on a substrate 1 as a gate insulating film.

次に、基板1上にドープトCVD法により、厚さ100
0人のn゛型ポリSi膜を成長し、パターニングしてn
型ポリSiゲート4を形成する。
Next, a doped CVD method is applied to the substrate 1 to a thickness of 100 mm.
An n-type poly-Si film of 0 is grown and patterned to
A type poly-Si gate 4 is formed.

第4図(C)において、n型ポリSiゲート4を覆って
基板上にドープl−CVD法により、厚さ1000人の
p゛型ポリSi膜5′を成長する。
In FIG. 4C, a p-type poly-Si film 5' having a thickness of 1000 wafers is grown on the substrate covering the n-type poly-Si gate 4 by the doped l-CVD method.

第4図(d)において、p゛型ポリ5illをパターニ
ングしてn型ポリSiゲート5を形成する。
In FIG. 4(d), an n-type poly-Si gate 5 is formed by patterning the p-type poly 5ill.

このとき、n型ポリSiゲート5はn型ポリSlゲート
4と間隔を開ける。
At this time, the n-type poly-Si gate 5 is spaced apart from the n-type poly-Sl gate 4.

第4図(e)において、基板上に厚さ1000人のCV
D−3i(h膜6を成長し2両ゲートの間隔より両側に
それぞれ0.5μmずつ大きい幅の開口部を形成する。
In Fig. 4(e), a CV with a thickness of 1000 people is placed on the substrate.
D-3i (h film 6 is grown and openings each having a width 0.5 μm larger than the gap between the two gates are formed on both sides.

第4図げ)において、 CVD−5iOz膜6の開口部
を覆って厚さ4000人のAI配線7を形成する。
In FIG. 4), an AI wiring 7 with a thickness of 4000 layers is formed covering the opening of the CVD-5iOz film 6.

この場合、 AI配線7とn型ポリSiゲート5又はn
型ポリSiゲート4との重なりを0.5μm以上とれば
接続の安定性は十分であることを信転性試験で確認して
いる。
In this case, the AI wiring 7 and the n-type poly-Si gate 5 or n
It has been confirmed through a reliability test that the connection stability is sufficient if the overlap with the type poly-Si gate 4 is 0.5 μm or more.

以上で接続部の形成工程を終わる。This completes the process of forming the connection portion.

第5図は本発明の詳細な説明するCMOS集積回路の一
部を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a part of a CMOS integrated circuit for explaining the present invention in detail.

このレイアウトは0.5μmの設計ルールで行われ、各
部の寸法は次のようである。
This layout was performed using a design rule of 0.5 μm, and the dimensions of each part are as follows.

nチャネルFETのゲート長=0.5μm。Gate length of n-channel FET = 0.5 μm.

pチャネルFETのゲート長=0.5μmp−nゲート
間隔=0.5μm。
Gate length of p-channel FET = 0.5 μm p-n gate spacing = 0.5 μm.

ゲート電極端一素子分離領域端=0.5μm。Gate electrode end, element isolation region end = 0.5 μm.

コンタクト孔=0.5μm角 素子分離領域端−コンタクト孔=0.5μm。Contact hole = 0.5μm square Element isolation region end-contact hole = 0.5 μm.

ゲート端一コンタクト孔=0.5μm。Gate end - contact hole = 0.5 μm.

配線幅=0.5μm。Wiring width = 0.5 μm.

配線−コンタクト孔=0.3μm。Wiring-contact hole = 0.3 μm.

配線−nゲート端一0.5μm。Wiring - n gate end - 0.5 μm.

配線−pゲート端一0.5μm 図中*  vCCは電源線、 GNDは接地線、Cはコ
ンタクト部である。
Wiring - p gate end - 0.5 μm * In the figure, vCC is a power supply line, GND is a grounding line, and C is a contact section.

n型ポリSiゲート@掻4とn型ポリSiゲート電極5
とは第1発明の構造で端部が重なって接続されている。
N-type poly-Si gate @ 4 and n-type poly-Si gate electrode 5
and have the structure of the first invention, in which the ends are overlapped and connected.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、n型ポリSiゲー
トのpチャネルFETとn型ポリSiゲートのnチャネ
ルFETとを共に表面チャネル型FETとして、同一基
板上にゲート厚をイオン注入法を用いるより薄り、且つ
不純物の突き抜けなく形成でき。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, both a p-channel FET with an n-type poly-Si gate and an n-channel FET with an n-type poly-Si gate are formed as surface channel FETs on the same substrate with a gate thickness. It is thinner than using ion implantation and can be formed without impurities penetrating.

更に、n型ポリSiゲートとn型ポリSiゲートの接続
部の面積を大幅に低減して微細なCMOS回路の設計が
できるようになった。
Furthermore, it has become possible to design a fine CMOS circuit by significantly reducing the area of the connection portion between the n-type poly-Si gates and the n-type poly-Si gates.

又、換言すれば接続部の面積の低減により、実効的なコ
ンタクト面積を大きくとることができ素子の微細化と安
定化に効果が大きい。
In other words, by reducing the area of the connecting portion, the effective contact area can be increased, which is highly effective in miniaturizing and stabilizing the element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)、 (b)は第1の発明の一実施例を説明
する断面図。 第2図(a)〜(d)は第2の発明の一実施例による工
程を説明する断面図 第3図(a)、 (b)は第3の発明の一実施例を説明
する断面図と平面図。 第4図(a)〜(f)は第4の発明の一実施例による工
程を説明する断面図。 第5図は本発明の詳細な説明するCMOS集積回路の一
部を示す平面図。 第6図はCMOSインバータの等価回路図。 ↓面図である。 図において。 1はSi基板。 2は素子分離絶縁膜で熱酸化Si0g膜3はゲート絶縁
膜で熱酸化SiO□膜。 4はn型ポリSiゲート。 5はn型ポリSiゲート 6は絶縁膜テCVD−3iOz膜。 7は導電膜でAI配線 (1)) 平面図 第5づご日月の 實 方色イク・] 勇 図 箋 臂明の賞方a分・l/l哨面図 第   1   図 第2発日す ユニ木型、と 客t  ′alll  −
4う 謄□’ip円第 図 第4衾日目のエーネLと各地ヨ月 すう−1db図第 凹 第 6 図 (ト)千面区 境釆争10区 第 図
FIGS. 1(a) and 1(b) are sectional views illustrating an embodiment of the first invention. FIGS. 2(a) to 2(d) are cross-sectional views explaining steps according to an embodiment of the second invention. FIGS. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views explaining an embodiment of the third invention. and floor plan. FIGS. 4(a) to 4(f) are cross-sectional views illustrating steps according to an embodiment of the fourth invention. FIG. 5 is a plan view showing a part of a CMOS integrated circuit for explaining the present invention in detail. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a CMOS inverter. ↓This is a side view. In fig. 1 is a Si substrate. 2 is an element isolation insulating film, and a thermally oxidized Si0g film 3 is a gate insulating film, which is a thermally oxidized SiO□ film. 4 is an n-type poly-Si gate. 5 is an n-type poly-Si gate 6 is an insulating film CVD-3iOz film. 7 is a conductive film with AI wiring (1)) Plan view 5th sun and moon actual direction Iku] Isamu Zushin's award direction a minute / l / l sentinel view 1st figure 2 date of release Uni wooden mold, and customer t'all -
4 U □'ip yen diagram 4th class day Aene L and various Yotsuki Su-1db diagram concavity 6 (g) Senmen ward boundary dispute 10 ward diagram

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上にpチャネルFETとnチャネルFETと
を有し、 該pチャネルFETのゲートは少なくとも一部がp型多
結晶珪素膜からなり、 該nチャネルFETのゲートは少なくとも一部がn型多
結晶珪素膜からなり、 該pチャネルFETのゲートと該nチャネルFETのゲ
ートが該基板上に形成された絶縁膜上で重なり、電気的
に接続されていることを特徴とする半導体装置。
(1) A p-channel FET and an n-channel FET are provided on the substrate, the gate of the p-channel FET is at least partially made of a p-type polycrystalline silicon film, and the gate of the n-channel FET is at least partially made of an n-channel FET. 1. A semiconductor device comprising a type polycrystalline silicon film, wherein the gate of the p-channel FET and the gate of the n-channel FET overlap and are electrically connected on an insulating film formed on the substrate.
(2)前記基板上に素子分離絶縁膜を形成する工程と、 該基板上の素子形成領域にゲート絶縁膜を形成する工程
と、 該基板上に一導電型多結晶珪素膜を成長しパターニング
して、該素子分離絶縁膜上を含んだ領域に一導電型チャ
ネルFETのゲートを形成する工程と、 該基板上に反対導電型多結晶珪素膜を成長し、該素子分
離絶縁膜上で該一導電型チャネルFETのゲートと重な
るようにパターニングして反対導電型チャネルFETの
ゲートを形成する工程とを有することを特徴とする請求
項(1)記載の半導体装置の製造方法。
(2) forming an element isolation insulating film on the substrate; forming a gate insulating film in an element formation region on the substrate; growing and patterning a polycrystalline silicon film of one conductivity type on the substrate; forming a gate of a channel FET of one conductivity type in a region including the top of the element isolation insulating film; growing a polycrystalline silicon film of the opposite conductivity type on the substrate; 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a gate of a channel FET of an opposite conductivity type by patterning the gate so as to overlap a gate of a channel FET of a conductivity type.
(3)基板上にpチャネルFETとnチャネルFETと
これらのFETを分離する素子分離絶縁膜と、これらの
FETを覆う被覆絶縁膜とを有し、 該pチャネルFETのゲートは少なくとも一部がp型多
結晶珪素膜からなり、 該nチャネルFETのゲートは少なくとも一部がn型多
結晶珪素膜からなり、 該pチャネルFETのゲート端と該nチャネルFETの
ゲート端が素子分離絶縁膜上で間隔をおき且つ該間隔よ
り広い幅を有する被覆絶縁膜のコンタクト孔内に露出さ
れ、導電膜により電気的に接続されていることを特徴と
する半導体装置。
(3) A p-channel FET, an n-channel FET, an element isolation insulating film for separating these FETs, and a covering insulating film covering these FETs are provided on the substrate, and at least a portion of the gate of the p-channel FET is provided. The gate of the n-channel FET is made of a p-type polycrystalline silicon film, and at least a portion of the gate of the n-channel FET is made of an n-type polycrystalline silicon film, and the gate end of the p-channel FET and the gate end of the n-channel FET are on an element isolation insulating film. What is claimed is: 1. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is exposed in a contact hole of a covering insulating film having an interval of , and a width wider than the interval, and is electrically connected by a conductive film.
(4)前記基板上に素子分離絶縁膜を形成する工程と、 該基板上の素子形成領域にゲート絶縁膜を形成する工程
と、 該基板上に一導電型多結晶珪素膜を成長しパターニング
して、該素子分離絶縁膜上を含んだ領域に一導電型チャ
ネルFETのゲートを形成する工程と、 該基板上に反対導電型多結晶珪素膜を成長し、該素子分
離絶縁膜上で該一導電型チャネルFETのゲート端と間
隔をおいて端部を有するようにパターニングして反対導
電型チャネルFETのゲートを形成する工程と、 該基板上に被覆絶縁膜を被着し、該間隔より広い幅を有
する開口部を形成して、該一導電型チャネルFETのゲ
ート端と該反対導電型チャネルFETのゲート端とを露
出させる工程と、 該基板上に該開口部を覆って導電膜を形成する工程とを
有することを特徴とする請求項(3)記載の半導体装置
の製造方法。
(4) forming an element isolation insulating film on the substrate; forming a gate insulating film in an element formation region on the substrate; growing and patterning a polycrystalline silicon film of one conductivity type on the substrate; forming a gate of a channel FET of one conductivity type in a region including the top of the element isolation insulating film; growing a polycrystalline silicon film of the opposite conductivity type on the substrate; forming a gate of an opposite conductivity type channel FET by patterning the substrate so as to have an end spaced apart from the gate end of the conductivity type channel FET; depositing a covering insulating film on the substrate; forming an opening having a width to expose a gate end of the one conductivity type channel FET and a gate end of the opposite conductivity type channel FET; and forming a conductive film on the substrate to cover the opening. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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