JPS61123181A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Publication number
JPS61123181A
JPS61123181A JP59241206A JP24120684A JPS61123181A JP S61123181 A JPS61123181 A JP S61123181A JP 59241206 A JP59241206 A JP 59241206A JP 24120684 A JP24120684 A JP 24120684A JP S61123181 A JPS61123181 A JP S61123181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
film
substrate
gate electrode
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59241206A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasumi Ema
泰示 江間
Takashi Yabu
薮 敬司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61123181A publication Critical patent/JPS61123181A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にMIS型半
導体装置におけるソース・ドレイン領域の形成及び該ソ
ース・ドレイン領域に対するアルミニウム配線の接続方
法の改良に関する。
半導体集積回路装置はLSIからVLS Iへと大規模
化が急速に進められている。
かかる状況において、M+SI−ランジスタをショート
チャネル化し、且つ小型化して動作速度及び集積度の向
上が図られるが、この際、一様な特性を有するショート
チャネル・トランジスタか形成出来、且つトランジスタ
と配線との良好な電気的接続がセルファラインで形成で
きる製造方法の開発が強く要望されている。
〔従来の技術〕
′従来のMISトランジスタ例えばMOSトランジスタ
の製造方法においては通常、。
第3図(alに示すように、例えばp型ノリコン基板1
面のフィールド酸化膜2によって分離表出された素子形
成領域面3上にゲート酸化膜4を下部に有するゲート電
極5を形成し、 第3図(b)に示すように、該ゲート電極5及びフィー
ルド酸化膜2をマスクにして該シリコン基板1面に選択
的にn型不純物をイオン注入し、所定の熱処理を行い該
n型不純物を活性化再分布させて、n゛゛ソース領域6
a及びn゛型トドレイン領域6b形成し、 第3図(C1に示すように、表出しているゲート酸化膜
4を除去した後、シリコン表出面に薄い酸化シリコン膜
7を形成し、その上に燐珪酸ガラス等の絶縁膜8を堆積
形成し、通常のマスク工程を経て該絶縁膜8及びその下
部の酸化シリコン膜7にコンタクト窓9a及び9bを形
成し、リフロー処理を行って該コンタクト窓9a及び9
bの側面を斜面状にし、 第3図(d+に示すように、通常の方法で該絶縁膜8上
に前記コンタクト窓9a及び9bにおいてそれぞれソー
ス領域6a若しくはドレイン領域6bに接続するアルミ
ニウム配線tOa及び10bを形成していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし上記従来方法で形成したMOSトランジスタにお
いては、下記に示すような種々の問題点が生じていた。
即ち i、イオン注入法によりソース・ドレイン領域を形成す
るので、浅い接合が形成できず、該接合の横方向への拡
がりによって均一なチャネル長を有するシートチャネル
・トランジスタの形成が困難である、 ii、上記接合の横方向への拡がりによってソース・ド
レイン領域がゲートの下部に大きく食い込むのでゲート
の寄生容量が増大し動作速度の低下を招く、 iii 、マスク工程でゲート電極を基準にしてコンタ
クト窓の位置合わせがなされるので、その位置合わせ誤
差を吸収するためにソース・ドレイン領域の面積が広く
なり集積度の向上が妨げられる、1v、ジャンクション
破壊を防止するためにシリコンを含んだアルミニウムが
アルミニウム配線の材料として多く用いられるが、この
場合コンタクト窓部において、ソース・ドレイン領域即
ち単結晶シリコン面に上記シリコンを含んだ一アルミニ
ウム配線が直に接するので、長時間駆動した時、固相エ
ピタキシャル成長により該コンタクト部に高抵抗の単結
晶シリコンが成長しコンタクト抵抗が増大する、 等である。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、−導電型半導体基板上に側面及び
上面に第1の絶縁膜を有するゲート電極を形成し、該ゲ
ート電極を有する該基板上に多結晶シリコン層を形成し
、該多結晶シリコン層に反対導電型不純物をイオン注入
し、該ゲート電極及びその側面の絶縁膜をマスクにし該
多結晶シリコン層から該半導体基板面に選択的に反対導
電型不純物を熱拡散せしめて該半導体基板面に反対導電
型のソース及びドレイン領域を形成し、該多結晶シリコ
ン層をパターンニングして該ソース領域及びドレイン領
域の少なくとも一方に接する多結晶シリコン接続パター
ンを形成し、該基板上に該多結晶シリコン接続パターン
を表出する開孔を存する第2の絶縁膜を形成し、該第2
の絶縁膜上に該開孔において該多結晶シリコン接続パタ
ーンに接する配線パターンを形成する工程を有するる本
発明による半導体装置の製造方法によって達成される。
〔作用〕
即ち本発明においては、ゲート電極の側面に所定の厚さ
の絶縁膜を形成し、これをマスクにし、不純物をドーズ
した多結晶シリコン層から基板面に固相−固相拡散によ
って不純物を専大することによって、極めて浅いソース
、ドレイン領域を形成する。従ってゲート下部へのソー
ス、ドレイン領域の食い込みは大幅に減少し、これによ
って均一なショートチャネル・トランジスタを形成する
ことが可能になり、且つゲートの寄生容量の低減が図ら
・れる。 更に本発明においては、ゲート電極にその側
面の絶縁膜を介してセルファラインされている上記多結
晶ソリコン層上でソース、ドレイン領域に対するアルミ
ニウム配線のコンタクトがとられるので集積度の向上が
図れると同時に、アルミニウム配線中に含まれるシリコ
ンの同相エピタキシャル成長は回避され、コンタクト抵
抗の増大が防止される。
〔実施例〕
以下本発明を、図を参照し実施例により具体的に説明す
る。
第1図(al乃至(f)はMO3I−ランジスタを形成
する際の一実施例を示す工程断面図、第2図(a)乃至
(e)はスタック構造の1トランジスタlキヤパシタ型
メモリセルを形成する際の一実施例を示す工程断面図で
ある。
全図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
第1図(a)参照 本発明の方法によりMOS)ランジスタを形成するに際
しては、例えばp型シリコン基板11上に通常の方法に
より素子形成領域13を分離表出するフィールド酸化膜
12を形成し、熱酸化により該素子形成領域13上に例
えば300人程0の厚さのゲート酸化膜14を形成し、
該基板−ヒに厚さ4000人程度0多結晶シリコン層を
形成し、該多結晶シリコン層にイオン注入若しくはガス
拡散により所定量のn型不純物(通常燐を用いる)を導
入して該多結晶シリコン層にn゛型の導電性を付与し、
該n゛型型詰結晶9937層上CVD法により厚さ20
00人程度0絶縁物層例えば二酸化シリコン(SiO2
)膜15を形成し、リアクティブ・イオンエツチング法
によりパターンニングを行って該ゲート酸化膜14上に
前記厚さ2000人程度0絶ho、膜15を上部に有す
る多結晶シリコン・ゲート電極16を形成する。
なおチャネルストッパについての記述及び図示は省略す
る。
第1図(bl参照 次いで該基板上に、ソース・ドレイン領域の深さ例えば
2000人にほぼ相当する厚さの絶縁物層例えば5iO
z膜15をCVD法により形成する。
第1図(C1参照 次いで基板面に対して垂直の異方性を有するリアクティ
ブ・イオンエツチング法により前記SiO2膜15及び
その下部のゲート酸化膜14を基板面が表出するまでエ
ツチングし、側面及び上面にほぼ2000人程度の厚さ
のSiO□層15全15るゲート電極16を形成する。
なお本工程は、基板面に対して垂直にSin。
層15に不純物をイオン注入し、その後弗酸系の液によ
りエツチングすることによって同様な形状を形成しても
良い。
第1図(dl参照 次いで該基板上に厚さ2000人程度0絶結晶シリコン
層17をCVD法により形成し、該多結晶シリコン層1
7にn型不純物例えば砒素(As )を加速エネルギー
50 KeV、ドーズ量1〜4X10”程度の条件でイ
オン注入する。(As ”は砒素イオンを示す) 第1図(81参照 次いで該基板を例えば900℃程度に所定の時間加熱し
、Asを再分布せしめて該多結晶シリコン層を一様な不
純物濃度を有する口型にすると同時に、咳多鈷晶シリコ
ン層17から基板にAsを固相−固相拡散せしめて例え
ば深さ2000人程度0絶゛゛ソース領域18a及びn
°型トドレイン領域18b形成する。
このように本実施例においては、ゲート電極【6の側面
に予めソース・ドレイン領域の横方向への拡がり分に相
当する所定厚さのS r Oz膜15を形成し、ソース
・ドレインがゲート下部に食い込むことを防止して極度
のショートチャネル化を可能ならしめ、且つゲート寄生
容量の減少が図られるが、上記固相−固相拡散によれば
浅いソース・トレイン領域の形成が可能なので横方向へ
の拡がりも小さく、従ってゲート電極16の側面に形成
するSin、膜の厚さも薄くて済むので該方法の通用が
容易であり、且つこれによって素子面積が拡大すること
はない。
第1図(fl参照 次いで通常の方法により上記多結晶シリコン層j7を、
ソース領域18a及びドレイン領域18bの上部からそ
れぞれゲート電極16の上部及びフィールド酸化膜12
の上部にオーバラップするようにパターンニングして多
結晶シリコン座蒲団17a及び17bを形成し、次いで
該基板上に例えば燐珪酸ガラス(PSG)絶縁膜19を
CVD法により形成し、次いで通常のりソグラフィ技術
により該PSG絶縁膜I9に前記多結晶シリコン座蒲団
17a及び17bの一部を表出するコンタクト窓20a
及び20bを形成し、該PSG′4@縁膜19をリフロ
ーして該コンタクト窓の側面を斜面状に形成し、次いで
通常の方法により該PSG絶縁膜19上に、前記コンタ
クト窓20a及び20bにおいて多結晶シリコン座蒲団
り7a若しくは17bにそれぞれ接続するアルミニウム
配線21a及び21bを形成する。該アルミニウム配線
2]、a及び21bには、通常シリコンを1〜2%程度
含んだものが使用される。
なお多結晶シリコン座蒲団17a及び17bは、上記の
ようにゲート及びフィールド酸化膜上にオーハラツブせ
しめることによりソース、ドレイン領域18a、18b
より広い面積に形成できるので、ソース、ドレイン領域
18a、18bを縮小してもコンタクト窓の位置合わせ
誤差の吸収が可能であり、従ってトランジスタを従来よ
り縮小することが可能になる。
またアルミニウム配&1121a及び21bが直接接続
されるのは多結晶シリコンよりなる座蒲団17a及び1
7bであるので、該アルミニウム配線中に含まれるシリ
コンがコンタクト部に固相エピタキシャル成長すること
がなく、従って長時間動作によってコンタクト抵抗が増
大することがなくなる。
次ぎにスタック構造の1トランジスタ1キヤパシタ型メ
モリの形成に本発明を適用した実施例について述べる。
第2図(al参照 前記実施例と同様な手法により、素子形成領域13上に
側面及び上面にSiO□膜15を存するゲート電極16
a及び16bを形成する。ここでゲート電極16bは隣
接する他の素子形成領域からフィールド酸化膜12上に
延在するゲート電極である。
第2図(b)参照 次いで前記実施例同様な手法により、該基板上に厚さ2
000人程度0多結晶シリコン層17を形成し、該多結
晶シリコン層17にAsをイオン注入し、所定の熱処理
をおこなって浅いn゛型ソース・ドレイン領域118a
及びn1型キヤパシタ・コンタクト領域118bを形成
する。
第2図(C1参照 次いで通常の方法により上記多結晶シリコン層17を、
ソース・ドレイン領域118a上からゲート電極16a
上及びフィールド酸化膜12上にオーバラップする座蒲
団117 aとキャパシタ・コンタクト領域118b上
から当該トランジスタのゲート電極+63の上部にオー
バラップし、且つ隣接するゲート電極16bの上部越え
た領域迄延在する第1のキャパシタ電極117 bにパ
ターンニングし、熱酸化により第1のキャパシタ電極パ
ターン117bの表面に例えばlOO人程0の厚さのS
iO□誘電体膜22を形成する。なおこの際座1団パタ
ーン117a上にも該5402誘電体膜22が形成され
る。
第2図(d)参照 次いで通常の方法により該基板上に導電性を有する多結
晶シリコン等よりなる第2のキャパシタ電極23を形成
し、次いで通常のエツチング手段により該第2のキャパ
シタ電極23に前記多結晶シリコン座蒲団117aを該
第2のキャパシタ電極23から離れて表出する窓24を
形成する。
第2図(el参照 次いで前記実施例同様、該基板上にpsc絶縁膜19形
成し、該絶縁膜19に多結晶シリコン座蒲団117aの
上面の一部を表出するコンタクト窓20を形成し、該絶
縁膜19のリフロー処理を行って該コンタクト窓20の
側面を斜面化し、次いで該絶縁膜19上に該コンタクト
窓20において多結晶シリコン座蒲団LI7aを介しソ
ース・ドレイン領域118aに接続するアルミニウム・
ビット配線121を形成する。
該実施例における本発明の効果は、前記実施例において
述べたのと同様な理由により、ソース・トレイン領域が
縮小できるので集積度の向−ヒが図れること、均一なソ
ートチャネル・トランジスタが形成出来ること、ゲート
電極下部へのソース・ドレイン領域及びキャパシタ・コ
ンタクト領域の食い込みが減少できるので動作速度の向
上が図れること、及びビット配線とソース・ドレイン領
域とのコンタクト部に、ビット配線に含まれるシリコン
の固相エピタキシャル成長による高抵抗ソリコンの析出
がなくコンタクト不良が防止されること、等である。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、MO3I−ランジス
タのショートチャネル化、動作速度の向上、専有面積の
縮小が図れ、更に配線コンタクト部の性能劣化が防止さ
れる。
従って本発明は、論理或いはメモリ等の半導体集積回路
装置の高密度高集積化及び信頼性の向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(flはMO3I−ランジスタを形成
する際の一実施例を示す工程断面図、 ′ 第2図(al乃至(e)ばスタック構造の11−ノ
ノノスタ1キャパシタ型メモリセルを形成する際の一実
施例を示す工程断面図、 第3図(al乃至(d)は従来のMO3I−ランシスタ
製造方法の工程断面図である。 図において、 11はp型シリコン基板、 12はフィールド酸化膜、 13は素子形成領域、 14はゲート酸化膜、 15は二酸化シリコン膜、 16はゲート電極、 17a、17bは多結晶シリコン座蒲団、18aはn°
°ソース領域、 18bはn°型トドレイン領域 19はPSG絶縁膜、 2Qa、20bはコンタクト窓、 213.21bはアルミニウム配線、 茅1 図 爵1 閣 lり 第2図 卒2間 第 3 図[

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型半導体基板上に側面及び上面に第1の絶縁膜を
    有するゲート電極を形成し、該ゲート電極を有する該基
    板上に多結晶シリコン層を形成し、該多結晶シリコン層
    に反対導電型不純物をイオン注入し、該ゲート電極及び
    その側面の絶縁膜をマスクにし該多結晶シリコン層から
    該半導体基板面に選択的に反対導電型不純物を熱拡散せ
    しめて該半導体基板面に反対導電型のソース及びドレイ
    ン領域を形成し、該多結晶シリコン層をパターンニング
    して該ソース領域及びドレイン領域の少なくとも一方に
    接する多結晶シリコン接続パターンを形成し、該基板上
    に該多結晶シリコン接続パターンを表出する開孔を有す
    る第2の絶縁膜を形成し、該第2の絶縁膜上に該開孔に
    おいて該多結晶シリコン接続パターンに接する配線パタ
    ーンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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