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JPH06177130A - Wiring layer of semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Wiring layer of semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JPH06177130A
JPH06177130A JP4327985A JP32798592A JPH06177130A JP H06177130 A JPH06177130 A JP H06177130A JP 4327985 A JP4327985 A JP 4327985A JP 32798592 A JP32798592 A JP 32798592A JP H06177130 A JPH06177130 A JP H06177130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
wiring layer
temperature
heat treatment
refractory metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4327985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuro Okamoto
龍郎 岡本
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4327985A priority Critical patent/JPH06177130A/en
Publication of JPH06177130A publication Critical patent/JPH06177130A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線層の熱処理時に不純物領域の拡散を抑制
することを可能とする構造を有する半導体装置の配線層
およびその製造方法を提供する。 【構成】 第2配線層40を構成する第2高融点金属シ
リサイド層18を、第1配線層30を構成する第1高融
点金属シリサイド層5の材料よりも低温の加熱処理で低
抵抗化する材料を用いて形成している。これにより、第
1高融点金属シリサイド層5の加熱処理時に、半導体基
板1に形成された不純物領域9,9,13内の不純物の
拡散が抑制され、半導体装置の素子特性の悪化を防止す
る。
(57) [Summary] [Object] To provide a wiring layer of a semiconductor device having a structure capable of suppressing diffusion of an impurity region during heat treatment of a wiring layer, and a manufacturing method thereof. [Structure] The second refractory metal silicide layer 18 forming the second wiring layer 40 has a resistance lower than that of the material of the first refractory metal silicide layer 5 forming the first wiring layer 30 by heat treatment. It is formed using a material. Thereby, when the first refractory metal silicide layer 5 is heat-treated, diffusion of impurities in the impurity regions 9, 9, 13 formed in the semiconductor substrate 1 is suppressed, and deterioration of element characteristics of the semiconductor device is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の配線層
に関し、特に、半導体装置内に形成された半導体素子に
影響を与えない構造を有する半導体装置の配線層および
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring layer of a semiconductor device, and more particularly to a wiring layer of a semiconductor device having a structure that does not affect a semiconductor element formed in the semiconductor device and a manufacturing method thereof. .

【0002】[0002]

【従来の技術】図19は、DRAMのメモリセルの平面
構造図であり、図20は、図19中の切断線A−Aに沿
った方向からの断面構造図である。
19 is a plan structural view of a memory cell of a DRAM, and FIG. 20 is a sectional structural view taken along the line A--A in FIG.

【0003】まず、図19および図20を参照して、D
RAMのメモリセルの構造について説明する。シリコン
基板1表面には所定の方向に延びる複数のワード線30
と、これに直交する方向に延びる複数のビット線40と
が行列状に配置されている。また、複数のメモリセルが
このワード線30およびビット線40に沿って行列状に
配置されている。メモリセルは1つのトランスファーゲ
ートトランジスタ100と1つのキャパシタ200とか
ら構成されている。
First, referring to FIGS. 19 and 20, D
The structure of the memory cell of the RAM will be described. A plurality of word lines 30 extending in a predetermined direction are formed on the surface of the silicon substrate 1.
And a plurality of bit lines 40 extending in a direction orthogonal to the bit lines are arranged in a matrix. A plurality of memory cells are arranged in a matrix along the word line 30 and the bit line 40. The memory cell is composed of one transfer gate transistor 100 and one capacitor 200.

【0004】トランスファーゲートトランジスタ100
はシリコン基板1表面上にゲート絶縁層3を介在させて
形成されたゲート電極(ワード線)30と1対のソース
・ドレイン領域9,9とを含む。キャパシタ200は、
下部電極23、誘電体層25および上部電極26の積層
構造を有する。キャパシタ200の下部電極23は、比
較的平坦な形状を有するベース部分23aと鉛直方向に
向かって突出した立壁部23bとから構成されている。
Transfer gate transistor 100
Includes a gate electrode (word line) 30 formed on the surface of silicon substrate 1 with gate insulating layer 3 interposed, and a pair of source / drain regions 9, 9. The capacitor 200 is
It has a laminated structure of a lower electrode 23, a dielectric layer 25, and an upper electrode 26. The lower electrode 23 of the capacitor 200 is composed of a base portion 23a having a relatively flat shape and an upright wall portion 23b protruding in the vertical direction.

【0005】これにより、このような構造において、キ
ャパシタの表面積を拡大し、キャパシタ容量を増大す
る。キャパシタ200の上部は、第1層間絶縁層27に
覆われている。この第1層間絶縁層27の表面上には、
配線層28が形成されている。さらに、配線層28を覆
う第2層間絶縁膜29が形成されている。なお、この第
2層間絶縁膜29の上には、配線層とパシベーション膜
が存在するが、図においては省略している。
As a result, in such a structure, the surface area of the capacitor is increased and the capacitance of the capacitor is increased. The upper portion of the capacitor 200 is covered with the first interlayer insulating layer 27. On the surface of the first interlayer insulating layer 27,
The wiring layer 28 is formed. Further, a second interlayer insulating film 29 that covers the wiring layer 28 is formed. A wiring layer and a passivation film are present on the second interlayer insulating film 29, but they are omitted in the figure.

【0006】ビット線40は、ワード線30と直交する
方向に、かつキャパシタ45の上端部より低い位置に形
成されている。このような構造をいわゆる埋込型ビット
線と称する。ビット線40は、トランスファーゲートト
ランジスタ100の一方のソース・ドレイン領域9に接
続されている。
The bit line 40 is formed in a direction orthogonal to the word line 30 and at a position lower than the upper end of the capacitor 45. Such a structure is called a so-called embedded bit line. The bit line 40 is connected to one of the source / drain regions 9 of the transfer gate transistor 100.

【0007】ゲート電極(ワード線)30は、内部に不
純物を含む多結晶シリコン層4と、この多結晶シリコン
層4の上部表面に沿って形成されたたとえばタングステ
ンシリサイド層5とから構成されている。ゲート電極3
0の上部は、シリコン酸化膜などからなる上部絶縁膜6
で覆われており、また、その側面は同じくシリコン酸化
膜などからなる側部絶縁膜10により覆われている。こ
の上部絶縁膜6および側部絶縁膜10は、ビット線40
とゲート電極30との間の絶縁性を確保している。
The gate electrode (word line) 30 is composed of a polycrystalline silicon layer 4 containing impurities therein and, for example, a tungsten silicide layer 5 formed along the upper surface of the polycrystalline silicon layer 4. . Gate electrode 3
The upper part of 0 is the upper insulating film 6 made of a silicon oxide film or the like.
And a side surface thereof is also covered with a side insulating film 10 made of a silicon oxide film or the like. The upper insulating film 6 and the side insulating film 10 are formed on the bit line 40.
Insulation between the gate electrode 30 and the gate electrode 30 is ensured.

【0008】また、ビット線40は、ゲート電極30と
同じように、ポリシリコン層17、このポリシリコン層
17の上面に沿って形成されたタングステンシリサイド
層38とから構成されている。さらに、このビット線4
0の上部には、上部絶縁層19が形成され、その側面に
は側部絶縁層33が形成されている。この上部絶縁層1
9および側部絶縁層33は、たとえばキャパシタ200
の下部電極23との間の絶縁性を確保している。
Like the gate electrode 30, the bit line 40 is composed of a polysilicon layer 17 and a tungsten silicide layer 38 formed along the upper surface of the polysilicon layer 17. Furthermore, this bit line 4
An upper insulating layer 19 is formed on the upper part of 0, and a side insulating layer 33 is formed on the side surface thereof. This upper insulating layer 1
9 and the side insulating layer 33 are, for example, the capacitor 200.
The insulation between the lower electrode 23 and the lower electrode 23 is secured.

【0009】次に、上記のようなワード線およびビット
線を含むメモリセルの製造工程について、図21ないし
図34を参照して説明する。図21ないし図34は、図
20に示す断面構造に対応した製造工程図である。
Next, a manufacturing process of a memory cell including the above word line and bit line will be described with reference to FIGS. 21 to 34. 21 to 34 are manufacturing process diagrams corresponding to the sectional structure shown in FIG.

【0010】まず、図21を参照して、シリコン基板1
表面の所定領域にLOCOS法を用いて厚い酸化膜から
なるフィールド酸化膜2を形成する。
First, referring to FIG. 21, a silicon substrate 1
A field oxide film 2 made of a thick oxide film is formed on a predetermined region of the surface by the LOCOS method.

【0011】次に、図22を参照して、シリコン基板1
表面に酸化膜あるいは窒化膜などのゲート絶縁膜3を形
成する。さらに、その表面上にCVD(Chemical Vapor
Depositiol )法などを用いてポリシリコン層4を50
0〜2000オングストロームの厚さに堆積する。その
後、このポリシリコン層4の上に、CVD法やスパッタ
リング法を用いて、タングステン(W)層を100〜1
000オングストロームの厚さ形成する。その後、たと
えば、CVD法を用いてタングステン層を形成した場
合、拡散炉アニールにより熱処理を施す。この熱処理に
より、ポリシリコン層4表面に接したタングステン層が
シリサイド反応を生じ、ポリシリコン層4の上面にタン
グステンシリサイド層5が形成され、同時に、このタン
グステンシリサイド層5の低抵抗化(約50〜80μΩ
cm)も図られる。
Next, referring to FIG. 22, the silicon substrate 1
A gate insulating film 3 such as an oxide film or a nitride film is formed on the surface. In addition, CVD (Chemical Vapor)
Depositing the polysilicon layer 4 to 50
Deposit to a thickness of 0-2000 Angstroms. After that, a tungsten (W) layer is formed on the polysilicon layer 4 by a CVD method or a sputtering method in an amount of 100 to 1
Form a thickness of 000 angstroms. After that, for example, when a tungsten layer is formed by using the CVD method, heat treatment is performed by diffusion furnace annealing. By this heat treatment, the tungsten layer in contact with the surface of the polysilicon layer 4 causes a silicidation reaction to form the tungsten silicide layer 5 on the upper surface of the polysilicon layer 4, and at the same time, lower the resistance of the tungsten silicide layer 5 (about 50 to 50). 80 μΩ
cm) is also planned.

【0012】次に、このタングステンシリサイド層5の
上に、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜などから
なる絶縁膜6を形成する。
Next, an insulating film 6 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the tungsten silicide layer 5.

【0013】次に、図23を参照して、絶縁層6上に、
所定形状のパターンを有するレジスト膜7を形成し、こ
のレジスト膜7をマスクとして、絶縁層6のエッチング
を行ない、所定の形状にパターニングを行なう。
Next, referring to FIG. 23, on the insulating layer 6,
A resist film 7 having a pattern of a predetermined shape is formed, the insulating layer 6 is etched using the resist film 7 as a mask, and patterning is performed in a predetermined shape.

【0014】次に、図24を参照して、上記レジスト膜
7を除去した後、所定の形状にパターニングされた絶縁
層6をマスクとして、タングステンシリサイド層5およ
びポリシリコン層4のエッチングを行なう。これによ
り、ポリシリコン層4およびタングステンシリサイド層
5の2層構造からなるワード線30が完成する。その
後、ゲート電極30および絶縁膜6をマスクとして、半
導体基板1の表面に不純物8を注入し、1対のソース・
ドレイン領域9,9を形成する。
Next, referring to FIG. 24, after removing the resist film 7, the tungsten silicide layer 5 and the polysilicon layer 4 are etched using the insulating layer 6 patterned into a predetermined shape as a mask. As a result, the word line 30 having a two-layer structure of the polysilicon layer 4 and the tungsten silicide layer 5 is completed. Then, using the gate electrode 30 and the insulating film 6 as a mask, impurities 8 are injected into the surface of the semiconductor substrate 1 to form a pair of source / source.
Drain regions 9 and 9 are formed.

【0015】次に、図25を参照して、シリコン基板1
上の全面にCVD法を用いてシリコン酸化膜あるいはシ
リコン窒化膜からなる絶縁膜10を形成する。
Next, referring to FIG. 25, the silicon substrate 1
An insulating film 10 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire upper surface by the CVD method.

【0016】その後、図26を参照して、反応性イオン
エッチングなどの異方性エッチングを施して、絶縁層1
0をゲート電極30の側壁のみに残存させる。
Then, referring to FIG. 26, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed to form insulating layer 1.
0 is left only on the side wall of the gate electrode 30.

【0017】次に、図27を参照して、半導体基板1の
表面に1対のソース・ドレイン領域9,9の一方の領域
のみを開口したレジスト膜11を形成し、このレジスト
膜11をマスクとして、半導体基板1表面に不純物を注
入し、不純物領域13を形成する。
Next, referring to FIG. 27, a resist film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 so that only one of the pair of source / drain regions 9 is opened, and the resist film 11 is used as a mask. As a result, impurities are implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 to form the impurity regions 13.

【0018】次に、図28を参照して、半導体基板1の
上の全面にCVD法を用いてシリコン酸化膜あるいはシ
リコン窒化膜などの絶縁層14を形成する。
Next, referring to FIG. 28, an insulating layer 14 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the CVD method.

【0019】次に、図29を参照して、再び、半導体基
板1の上面に不純物領域13の上方のみ開口したレジス
ト膜15を形成し、このレジスト膜15をマスクとし
て、絶縁層14のエッチングを行なう。
Next, referring to FIG. 29, again, a resist film 15 having an opening only above the impurity region 13 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1, and the insulating layer 14 is etched using the resist film 15 as a mask. To do.

【0020】次に、図30を参照して、半導体基板1の
全面に、CVD法などを用いて、多結晶シリコン層17
を500〜2000オングストローム厚さ堆積する。そ
の後、図31を参照して、この多結晶シリコン層17の
上に、CVD法やスパッタリング法等を用いてタングス
テン(W)層を100〜1000オングストローム厚さ
形成する。その後、たとえば、CVD法を用いてタング
ステン層を形成した場合、ランプアニール法を用いて、
窒素雰囲気中において、温度900〜1100℃で、1
0〜60秒間熱処理を施す。この熱処理により、多結晶
シリコン層17表面に接したタングステン層がシリサイ
ド反応を生じ、多結晶シリコン層17の表面にタングス
テンシリサイド層38が形成され、同時にこのタングス
テンシリサイド層38の低抵抗化(約50〜60μΩc
m)も図られる。
Next, referring to FIG. 30, polycrystalline silicon layer 17 is formed on the entire surface of semiconductor substrate 1 by the CVD method or the like.
Is deposited to a thickness of 500 to 2000 angstroms. Then, referring to FIG. 31, a tungsten (W) layer having a thickness of 100 to 1000 angstrom is formed on polycrystalline silicon layer 17 by the CVD method or the sputtering method. After that, for example, when the tungsten layer is formed by the CVD method, the lamp annealing method is used.
In a nitrogen atmosphere, at a temperature of 900 to 1100 ° C., 1
Heat treatment is applied for 0 to 60 seconds. By this heat treatment, the tungsten layer in contact with the surface of the polycrystalline silicon layer 17 causes a silicidation reaction to form the tungsten silicide layer 38 on the surface of the polycrystalline silicon layer 17, and at the same time, lower the resistance of the tungsten silicide layer 38 (about 50%). ~ 60μΩc
m) is also planned.

【0021】次に、図32を参照して、タングステンシ
リサイド膜38の上面に、CVD法を用いて、シリコン
酸化膜やシリコン窒化膜などからなる絶縁層19を形成
する。
Next, referring to FIG. 32, an insulating layer 19 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film or the like is formed on the upper surface of the tungsten silicide film 38 by the CVD method.

【0022】その後、図33を参照して、レジスト膜2
0を形成し、このレジスト膜20をマスクとしてエッチ
ングにより、絶縁層19のパターニングを行なう。
Thereafter, referring to FIG. 33, the resist film 2
0 is formed, and the insulating layer 19 is patterned by etching using the resist film 20 as a mask.

【0023】次に、図34を参照して、レジスト膜20
を除去した後、絶縁層19をマスクとして、エッチング
によりタングステンシリサイド膜38および多結晶シリ
コン層17のパターニングを行ない、タングステンシリ
サイド膜38および多結晶シリコン層17の2層構造か
らなるビット線40が完成する。
Next, referring to FIG. 34, the resist film 20.
Then, the tungsten silicide film 38 and the polycrystalline silicon layer 17 are patterned by etching using the insulating layer 19 as a mask to complete the bit line 40 having a two-layer structure of the tungsten silicide film 38 and the polycrystalline silicon layer 17. To do.

【0024】この後、キャパシタの製造を行なうことに
より、図20に示す断面構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, a capacitor is manufactured to complete the semiconductor device having the sectional structure shown in FIG.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、図35を用いて、以下に説明する問
題点を有している。図35は、ビット線40と、ソース
・ドレイン領域9,9とのコンタクト部を示す拡大断面
図である。
However, the above-mentioned conventional technique has the problems described below with reference to FIG. FIG. 35 is an enlarged cross-sectional view showing a contact portion between the bit line 40 and the source / drain regions 9, 9.

【0026】まず、図35を参照して、ソース・ドレイ
ン領域9,9のビット線40とのコンタクト部に、多結
晶シリコン層17を形成し、この多結晶シリコン層17
の上面にタングステン層を堆積した後、所定の熱処理を
施すことにより、タングステン層をシリサイド化し、タ
ングステンシリサイド層38を形成している。
First, referring to FIG. 35, a polycrystalline silicon layer 17 is formed at the contact portion between the source / drain regions 9, 9 and the bit line 40, and this polycrystalline silicon layer 17 is formed.
After the tungsten layer is deposited on the upper surface of the above, the tungsten layer is silicified by performing a predetermined heat treatment to form the tungsten silicide layer 38.

【0027】しかし、このタングステンシリサイド層3
8の拡散炉アニールによる熱処理時に、1対のソース・
ドレイン領域9,9および不純物領域13の不純物が、
図中点線に示すように拡散され、トランスファーゲート
トランジスタ100のチャネル幅(図中L1 )が、短く
なってしまい(図中L2 )、ドレイン領域の空乏層がソ
ース領域の空乏層とつながってしまう、いわゆるパンチ
スルー現象を起こしやすくなるといった問題点が生じて
いる。
However, this tungsten silicide layer 3
8 during the heat treatment by diffusion furnace annealing,
The impurities in the drain regions 9 and 9 and the impurity region 13 are
The channel width (L 1 in the drawing) of the transfer gate transistor 100 is shortened (L 2 in the drawing) due to diffusion as shown by the dotted line in the drawing, and the depletion layer in the drain region is connected to the depletion layer in the source region. However, there is a problem that the so-called punch-through phenomenon easily occurs.

【0028】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、配線層の熱処理時に、不純物領
域の不純物の拡散を抑制することを可能とした構造を有
する半導体装置の配線層およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and a wiring layer of a semiconductor device having a structure capable of suppressing diffusion of impurities in an impurity region during heat treatment of the wiring layer. And a method for manufacturing the same.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた請求
項1に記載の半導体装置の配線層においては、半導体基
板と、上記半導体基板に形成された不純物領域と、上記
半導体基板上に絶縁膜を介して設けられた、第1の高融
点金属シリサイド層を含む第1の配線層と、上記第1の
配線層との間に絶縁膜を介して設けられた第2の高融点
金属シリサイド層を含む第2の配線層とを備えている。
さらに、上記第2の高融点金属シリサイド層は、上記第
1の高融点金属シリサイド層よりも低い温度あるいは短
時間の加熱処理で低抵抗化する材料からなっている。
In a wiring layer of a semiconductor device according to claim 1 of the present invention, a semiconductor substrate, an impurity region formed in the semiconductor substrate, and an insulating film on the semiconductor substrate. A first wiring layer including a first refractory metal silicide layer and a second refractory metal silicide layer provided via an insulating film between the first wiring layer and the first wiring layer. And a second wiring layer including.
Further, the second refractory metal silicide layer is made of a material whose resistance is lowered by heat treatment at a temperature lower than that of the first refractory metal silicide layer or for a short time.

【0030】次に、この発明に基づいた請求項2に記載
の半導体装置の配線層においては、上記請求項1に記載
の半導体装置の配線層であって、上記第1の高融点金属
シリサイド層はタングステンシリサイドからなり、上記
第2の高融点金属シリサイド層はチタンシリサイドから
なる。
Next, in a wiring layer of a semiconductor device according to a second aspect of the present invention, which is the wiring layer of the semiconductor device according to the first aspect, the first refractory metal silicide layer is provided. Is made of tungsten silicide, and the second refractory metal silicide layer is made of titanium silicide.

【0031】次に、この発明に基づいた請求項3に記載
の半導体装置の配線層の製造方法においては、以下の工
程を備えている。
Next, a method for manufacturing a wiring layer of a semiconductor device according to a third aspect of the present invention includes the following steps.

【0032】まず、半導体基板の上に絶縁膜を介して、
第1の温度で低抵抗化する第1の高融点金属シリサイド
層を含む第1の配線層が、前記第1の温度での熱処理を
経て形成される。
First, on the semiconductor substrate with an insulating film interposed,
A first wiring layer including a first refractory metal silicide layer having a low resistance at the first temperature is formed through the heat treatment at the first temperature.

【0033】次に、上記第1の配線層を形成した後に、
上記半導体基板の表面に不純物を導入し、不純物領域が
形成される。
Next, after forming the first wiring layer,
Impurities are introduced into the surface of the semiconductor substrate to form impurity regions.

【0034】次に、上記不純物領域を形成した後に、上
記第1の配線層との間に層間絶縁膜を介して、上記第1
の温度よりも低い第2の温度で低抵抗化する第2の高融
点金属シリサイド層を含む第2配線層が、前記第2の温
度での熱処理を経て形成される。
Next, after forming the impurity region, the first wiring layer and the first wiring layer are interposed, and the first insulating layer is formed between the first wiring layer and the first wiring layer.
A second wiring layer including a second refractory metal silicide layer having a low resistance at a second temperature lower than the temperature is formed by heat treatment at the second temperature.

【0035】次に、この発明に基づいた請求項4に記載
の半導体装置の配線層の製造方法においては、請求項3
に記載の半導体装置の配線層の製造方法であって、上記
第1の配線層はタングステンシリサイドであり、上記第
2の配線層はチタンシリサイドであり、上記第1の温度
は900〜1100℃であり、上記第2の温度は600
〜800℃である。
Next, in a method of manufacturing a wiring layer of a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention, the third aspect of the present invention is provided.
The method for manufacturing a wiring layer of a semiconductor device according to claim 1, wherein the first wiring layer is tungsten silicide, the second wiring layer is titanium silicide, and the first temperature is 900 to 1100 ° C. Yes, the second temperature is 600
~ 800 ° C.

【0036】[0036]

【作用】この発明に基づいた半導体装置およびその製造
方法によれば、不純物領域より後に形成される第2配線
層が、不純物領域より前に形成される第1配線層よりも
低い温度の熱処理を経て形成され、かつ低抵抗化され
る。そのため、第2配線層形成のための熱処理において
は、半導体基板に形成された不純物領域内の不純物の半
導体基板への拡散が比較的抑制されるために、加熱処理
時における不純物領域の拡大が抑えられる。
According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the second wiring layer formed after the impurity region is subjected to heat treatment at a temperature lower than that of the first wiring layer formed before the impurity region. Formed, and the resistance is reduced. Therefore, in the heat treatment for forming the second wiring layer, the diffusion of the impurities in the impurity region formed in the semiconductor substrate into the semiconductor substrate is relatively suppressed, so that the expansion of the impurity region during the heat treatment is suppressed. To be

【0037】[0037]

【実施例】以下、この発明のに基づいた第1の実施例に
ついて図を用いて説明する。この実施例による半導体装
置の配線層の構造は、特定の半導体装置に限定されるも
のではなく広く適用することが可能である。その一例と
して、以下に示す実施例では、DRAMのワード線(ゲ
ート電極)あるいはビット線に適用した例について説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment based on the present invention will be described below with reference to the drawings. The structure of the wiring layer of the semiconductor device according to this embodiment is not limited to a specific semiconductor device and can be widely applied. As an example thereof, in the following embodiments, an example applied to a word line (gate electrode) or a bit line of DRAM will be described.

【0038】図1は、DRAMのメモリセルの平面構造
図であり、図2は、図1中の切断線A−Aに沿った方向
からの断面構造図である。図1および図2を参照して、
まずDRAMのメモリセルの構造について説明する。シ
リコン基板1表面には所定の方向に延びる複数のワード
線30と、これに直交する方向に延びる複数のビット線
40とが行列状に配置されている。また、複数のメモリ
セルがワード線30およびビット線40に沿って行列状
に配置されている。メモリセルは1つのトランスファー
ゲートトランジスタ100と1つのキャパシタ200と
から構成される。
FIG. 1 is a plan structural view of a DRAM memory cell, and FIG. 2 is a sectional structural view taken in a direction along a cutting line A--A in FIG. Referring to FIG. 1 and FIG.
First, the structure of the memory cell of the DRAM will be described. A plurality of word lines 30 extending in a predetermined direction and a plurality of bit lines 40 extending in a direction orthogonal to the word lines 30 are arranged in a matrix on the surface of the silicon substrate 1. Further, a plurality of memory cells are arranged in a matrix along the word lines 30 and the bit lines 40. The memory cell is composed of one transfer gate transistor 100 and one capacitor 200.

【0039】トランスファーゲートトランジスタ100
はシリコン基板1表面上にゲート絶縁層3を介在して形
成されたゲート電極(ワード線)4と1対のソース・ド
レイン領域9,9とを含む。キャパシタ200は下部電
極23、誘電体膜25および上部電極26の積層構造を
有する。キャパシタ200の下部電極23は比較的平坦
な形状を有するベース部分23aと鉛直上方に向かって
突出した立壁部23bとから構成されている。
Transfer gate transistor 100
Includes a gate electrode (word line) 4 formed on the surface of silicon substrate 1 with a gate insulating layer 3 interposed, and a pair of source / drain regions 9, 9. The capacitor 200 has a laminated structure of a lower electrode 23, a dielectric film 25, and an upper electrode 26. The lower electrode 23 of the capacitor 200 is composed of a base portion 23a having a relatively flat shape and a standing wall portion 23b protruding vertically upward.

【0040】これにより、このような構造はキャパシタ
の表面積を拡大しキャパシタ容量を増大している。キャ
パシタ200の上部は第1層間絶縁層27に覆われてい
る。この第1層間絶縁層27の表面上には、配線層28
が形成される。さらに、配線層28を覆う第2層間絶縁
膜29が形成されている。なお、この第2層間絶縁膜2
9の上には、配線層とパシベーション膜があるが、図に
おいては省略している。
As a result, such a structure increases the surface area of the capacitor and increases the capacitance of the capacitor. The upper portion of the capacitor 200 is covered with the first interlayer insulating layer 27. A wiring layer 28 is formed on the surface of the first interlayer insulating layer 27.
Is formed. Further, a second interlayer insulating film 29 that covers the wiring layer 28 is formed. The second interlayer insulating film 2
A wiring layer and a passivation film are provided on the substrate 9, but they are omitted in the figure.

【0041】ビット線40は、ワード線30と直交する
方向に、かつキャパシタ200の上端部より低い位置に
形成されている。このような構造をいわゆる埋込型ビッ
ト線と称している。また、ビット線40は、トランスフ
ァーゲートトランジスタ100の一方のソース・ドレイ
ン領域9に接続されている。
The bit line 40 is formed in a direction orthogonal to the word line 30 and at a position lower than the upper end of the capacitor 200. Such a structure is called a so-called buried bit line. The bit line 40 is connected to one of the source / drain regions 9 of the transfer gate transistor 100.

【0042】ゲート電極30は、内部に不純物を含む多
結晶シリコン層4と、この多結晶シリコン層4の両側面
に沿って形成されたタングステンシリサイド層5とから
構成されている。ゲート電極30の上部は、シリコン酸
化膜などからなる上部絶縁層6で覆われており、また、
その側面は同じくシリコン酸化膜などからなる側部絶縁
膜10により覆われている。この上部絶縁膜6および側
部絶縁膜10は、ビット線40とゲート電極30との間
の絶縁性を確保している。
The gate electrode 30 is composed of a polycrystalline silicon layer 4 containing impurities therein, and a tungsten silicide layer 5 formed along both side surfaces of the polycrystalline silicon layer 4. The upper part of the gate electrode 30 is covered with an upper insulating layer 6 made of a silicon oxide film or the like.
The side surface is also covered with a side insulating film 10 made of a silicon oxide film or the like. The upper insulating film 6 and the side insulating film 10 ensure insulation between the bit line 40 and the gate electrode 30.

【0043】また、ビット線40は、ゲート電極30と
同じように、多結晶シリコン層17と、この多結晶シリ
コン層17の上面に形成されたチタンシリサイド層18
とから構成されている。さらに、ビット線40の上部に
は上部絶縁層19が形成され、その側面には側部絶縁層
33が形成されている。この上部絶縁層19および側部
絶縁層33は、たとえばキャパシタ200中の下部電極
23との間の絶縁性を確保している。
The bit line 40 is similar to the gate electrode 30 in that the polycrystalline silicon layer 17 and the titanium silicide layer 18 formed on the upper surface of the polycrystalline silicon layer 17 are provided.
It consists of and. Further, the upper insulating layer 19 is formed on the bit line 40, and the side insulating layer 33 is formed on the side surface thereof. The upper insulating layer 19 and the side insulating layer 33 ensure insulation with the lower electrode 23 in the capacitor 200, for example.

【0044】次に、上記のようなワード線およびビット
線を含むメモリセルの製造工程について説明する。図3
ないし図16は、図2に示す断面構造に対応した製造工
程図である。
Next, a manufacturing process of the memory cell including the above word line and bit line will be described. Figure 3
16 to 16 are manufacturing process diagrams corresponding to the sectional structure shown in FIG.

【0045】まず、図3を参照して、シリコン基板1の
表面の所定の領域にLOCOS法を用いて厚い酸化膜か
らなるフィールド酸化膜2を形成する。
First, referring to FIG. 3, field oxide film 2 made of a thick oxide film is formed in a predetermined region on the surface of silicon substrate 1 by the LOCOS method.

【0046】次に、図4を参照して、シリコン基板1表
面に酸化膜あるいは窒化膜などのゲート絶縁膜3を形成
する。さらに、その表面上にCVD法などを用いて多結
晶シリコン層4を500〜2000オングストロームの
厚さ堆積する。その後、この多結晶シリコン層4の上に
CVD法やスパッタリング法を用いて、タングステン層
を100〜1000オングストロームの厚さ形成する。
たとえば、タングステン層をCVD法により形成した場
合、その後、ランプアニール法を用いて、窒素雰囲気中
で温度900〜1100℃で10〜60秒間熱処理を施
す。この熱処理により、多結晶シリコン層4表面に接し
たタングステン層がシリサイド反応を生じ、多結晶シリ
コン層4の上面にタングステンシリサイド層5が形成さ
れるとともに、タングステンシリサイド層の低抵抗化
(約50〜80μΩm)がは図られる。さらに、タング
ステンシリサイド層5の上に、CVD法を用いてシリコ
ン酸化膜あるいはシリコン窒化膜からなる絶縁層6を形
成する。
Next, referring to FIG. 4, a gate insulating film 3 such as an oxide film or a nitride film is formed on the surface of the silicon substrate 1. Further, a polycrystalline silicon layer 4 is deposited on its surface by a CVD method or the like to a thickness of 500 to 2000 angstroms. Then, a tungsten layer having a thickness of 100 to 1000 angstrom is formed on the polycrystalline silicon layer 4 by the CVD method or the sputtering method.
For example, when the tungsten layer is formed by the CVD method, the lamp annealing method is then used to perform heat treatment at a temperature of 900 to 1100 ° C. for 10 to 60 seconds in a nitrogen atmosphere. By this heat treatment, the tungsten layer in contact with the surface of the polycrystalline silicon layer 4 causes a silicide reaction, the tungsten silicide layer 5 is formed on the upper surface of the polycrystalline silicon layer 4, and the resistance of the tungsten silicide layer is reduced (about 50 to 80 μΩm) is achieved. Further, an insulating layer 6 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the tungsten silicide layer 5 by using the CVD method.

【0047】次に、図5を参照して、絶縁層6の上面
に、所定のパターンが形成されたレジスト膜7を形成
し、このレジスト膜7をマスクとして、エッチングによ
り絶縁層6のパターニングを行なう。その後、図6を参
照して、レジスト膜7を除去した後、絶縁層6をマスク
として、タングステンシリサイド層5および多結晶シリ
コン層4のパターニングを行なう。これにより、所定形
状のゲート電極30が形成する。その後、絶縁層6およ
びゲート電極30をマスクとして、半導体基板1の表面
に不純物8を注入し、1対のソース・ドレイン領域9,
9を形成する。
Next, referring to FIG. 5, a resist film 7 having a predetermined pattern is formed on the upper surface of the insulating layer 6, and the insulating film 6 is patterned by etching using the resist film 7 as a mask. To do. Then, referring to FIG. 6, after removing resist film 7, tungsten silicide layer 5 and polycrystalline silicon layer 4 are patterned using insulating layer 6 as a mask. As a result, the gate electrode 30 having a predetermined shape is formed. Then, using the insulating layer 6 and the gate electrode 30 as a mask, impurities 8 are implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 to form a pair of source / drain regions 9,
9 is formed.

【0048】次に、図7を参照して、半導体基板1上の
全面にCVD法を用いてシリコン酸化膜あるいはシリコ
ン窒化膜からなる絶縁層10を形成する。
Next, referring to FIG. 7, an insulating layer 10 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the CVD method.

【0049】次に、図8を参照して、反応性イオンエッ
チングなどの異方性エッチングを施して、絶縁層10を
ゲート電極(ワード線)30の側壁のみに残存させる。
Then, referring to FIG. 8, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed to leave insulating layer 10 only on the side wall of gate electrode (word line) 30.

【0050】次に、図9を参照して、半導体基板1の表
面に、1対のソース・ドレイン領域9の一方の領域のみ
を開口したレジスト膜11を形成し、このレジスト膜1
1をマスクとして、基板表面に不純物12を注入し、不
純物領域13を形成する。
Next, referring to FIG. 9, a resist film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 so that only one of the pair of source / drain regions 9 is opened.
Impurity 12 is implanted into the substrate surface using 1 as a mask to form an impurity region 13.

【0051】次に、図10を参照して、半導体基板1の
上の全面にCVD法を用いてシリコン酸化膜あるいはシ
リコン窒化膜などの絶縁層14を形成する。
Next, referring to FIG. 10, an insulating layer 14 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by the CVD method.

【0052】次に、図11を参照して、再び半導体基板
1の上面に、不純物領域13の上方のみ開口したレジス
ト膜15を形成し、このレジスト膜15をマスクとし
て、絶縁層14のエッチングを行なう。
Next, referring to FIG. 11, again, on the upper surface of the semiconductor substrate 1, a resist film 15 having an opening only above the impurity region 13 is formed, and the insulating layer 14 is etched using the resist film 15 as a mask. To do.

【0053】次に、図12を参照して、半導体基板1の
表面に、CVD法などを用いて、多結晶シリコン層17
を500〜2000オングストロームの厚さ堆積する。
その後、図13を参照してこの多結晶シリコン層17上
に、CVD法を用いてチタン層を100〜1000オン
グストロームの厚さ形成する。その後、ランプアニール
法を用いて、窒素雰囲気中で温度600〜800℃で、
10〜60秒間熱処理を施す。この熱処理により、多結
晶シリコン層17表面に接したチタン層がシリサイド反
応を生じ、多結晶シリコン層17の表面にチタンシリサ
イド層18が形成される。また、図17に示すタングス
テンシリサイドとチタンシリサイドの熱処理温度(℃)
と比抵抗(μΩm)の関係を示すグラフからもわかるよ
うに、シリサイド反応のために熱処理により、このチタ
ンシリサイド層17の低抵抗化(約10〜30μΩm)
が図られる。このときの熱処理はタングステンシリサイ
ドの場合と比べると低温度で行なわれるために、この熱
処理時によるソース・ドレイン領域9,9および不純物
領域13中の不純物の拡散は比較的小規模に抑えられ
る。
Next, referring to FIG. 12, a polycrystalline silicon layer 17 is formed on the surface of semiconductor substrate 1 by the CVD method or the like.
To a thickness of 500-2000 Angstroms.
Then, referring to FIG. 13, a titanium layer is formed on the polycrystalline silicon layer 17 by CVD to a thickness of 100 to 1000 angstroms. Then, using a lamp annealing method at a temperature of 600 to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere,
Heat treatment is applied for 10 to 60 seconds. By this heat treatment, the titanium layer in contact with the surface of the polycrystalline silicon layer 17 causes a silicidation reaction, and the titanium silicide layer 18 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 17. In addition, the heat treatment temperature (° C.) of tungsten silicide and titanium silicide shown in FIG.
As can be seen from the graph showing the relationship between the specific resistance (μΩm) and the specific resistance (μΩm), heat treatment for the silicide reaction reduces the resistance of the titanium silicide layer 17 (about 10 to 30 μΩm)
Is planned. Since the heat treatment at this time is performed at a lower temperature than in the case of tungsten silicide, the diffusion of impurities in the source / drain regions 9 and 9 and the impurity region 13 during this heat treatment can be suppressed to a relatively small scale.

【0054】次に、図14を参照して、チタンシリサイ
ド層18の上面に、CVD法を用いてシリコン酸化膜な
どからなる絶縁層19を形成する。
Next, referring to FIG. 14, an insulating layer 19 made of a silicon oxide film or the like is formed on the upper surface of the titanium silicide layer 18 by the CVD method.

【0055】その後、図15を参照して、レジスト膜2
0を形成し、このレジスト膜20をマスクとしてエッチ
ングにより絶縁層19のパターニングを行なう。
Thereafter, referring to FIG. 15, resist film 2
0 is formed, and the insulating layer 19 is patterned by etching using the resist film 20 as a mask.

【0056】次に、図16を参照して、レジスト膜20
を除去した後、絶縁層19をマスクとしてエッチングに
より、チタンシリサイド膜18および多結晶シリコン層
17のパターニングを行ない、チタンシリサイド層18
および単結晶シリコン層17からなるビット線40を形
成する。
Next, referring to FIG. 16, a resist film 20 is formed.
Then, the titanium silicide film 18 and the polycrystalline silicon layer 17 are patterned by etching using the insulating layer 19 as a mask.
Then, the bit line 40 including the single crystal silicon layer 17 is formed.

【0057】この後、キャパシタの製造を行なうことに
より、図18に示す断面構造の半導体装置が完成する。
Thereafter, capacitors are manufactured to complete the semiconductor device having the sectional structure shown in FIG.

【0058】なお、上記実施例において、ゲート電極の
第1高融点シリサイド層にチタンシリサイド層を用いて
もかまわないが、エッチングによる加工性が良くおよび
半導体基板1との温度差によって生じる熱ストレスが小
さいタングステンシリサイド層を用いることが望まし
い。
In the above embodiment, a titanium silicide layer may be used as the first refractory silicide layer of the gate electrode, but the workability due to etching is good and the thermal stress caused by the temperature difference from the semiconductor substrate 1 is generated. It is desirable to use a small tungsten silicide layer.

【0059】以上説明したように、ビット線を構成する
配線層に、タングステンシリサイドよりも低温で低抵抗
化するチタンシリサイド層を用いることにより、このチ
タン層のシリサイド化および低抵抗化の熱処理時におい
ても、不純物領域9,9および不純物領域13の不純物
が拡散されることなく、トランスファーゲートトランジ
スタ100のチャネル長さを維持することが可能とな
る。
As described above, the use of the titanium silicide layer having a low resistance at a temperature lower than that of tungsten silicide for the wiring layer forming the bit line makes it possible to perform heat treatment for silicidation and resistance reduction of the titanium layer. Also, the channel length of the transfer gate transistor 100 can be maintained without diffusion of the impurities in the impurity regions 9 and 9 and the impurity region 13.

【0060】次に、この発明に基づいた第2の実施例に
ついて、図18を参照して説明する。
Next, a second embodiment based on the present invention will be described with reference to FIG.

【0061】図18は、図1中の切断線A−Aに沿った
方向に対応した断面構造図である。この第2の実施例に
おいては、DRAMのゲート電極30をタングステンシ
リサイドのみによって形成し、ビット線40をチタンシ
リサイドのみによって形成している。
FIG. 18 is a sectional structural view corresponding to the direction along the section line AA in FIG. In the second embodiment, the gate electrode 30 of the DRAM is made of tungsten silicide only, and the bit line 40 is made of titanium silicide only.

【0062】上記構造よりなるDRAMを形成する工程
は、まずワード線にあっては、第1の実施例に示す図4
の工程において、シリサイド工程を含まずに、直接タン
グステンシリサイドをCVD法により、温度約300〜
600℃の条件で形成する。この場合、成膜直後の抵抗
は高いため、図17に示すように、800℃以上程度の
熱処理を施さなければ十分な低抵抗値は得られない。
In the process of forming the DRAM having the above structure, first, the word line is formed as shown in FIG.
In the step of, the tungsten silicide is directly deposited by the CVD method without the silicide step at a temperature of about 300-
It is formed under the condition of 600 ° C. In this case, since the resistance immediately after film formation is high, a sufficiently low resistance value cannot be obtained unless heat treatment at about 800 ° C. or higher is performed, as shown in FIG.

【0063】一方、ビット線の形成においては、図12
および図13に示す工程において、シリサイド工程を含
まずに直接チタンシリサイドをCVD法により、温度約
350〜700℃の条件で形成する。700℃程度で成
膜した場合は、直後においても低抵抗な膜が得られる。
300℃程度の低温成膜を行なった場合は、後工程で7
00℃程度の熱処理を加えることで十分な低抵抗値が得
られる。いずれにしてもタングステンシリサイドのよう
に800℃以上もの高温熱処理は必要としない。
On the other hand, in formation of the bit line, FIG.
In the step shown in FIG. 13 and FIG. 13, titanium silicide is directly formed by the CVD method at a temperature of about 350 to 700 ° C. without including the silicide step. When the film is formed at about 700 ° C., a low-resistance film can be obtained immediately after that.
If a low temperature film formation of about 300 ° C. is performed, it will be
A sufficiently low resistance value can be obtained by applying a heat treatment at about 00 ° C. In any case, unlike tungsten silicide, high temperature heat treatment of 800 ° C. or higher is not required.

【0064】この第2の実施例においても、成膜工程以
降の熱処理工程における所定の設定温度により、図17
に示すタングステンシリサイドとチタンシリサイドの熱
処理温度(℃)と比抵抗(μΩm)の関係を示すグラフ
からも分かるように、チタンシリサイドの低抵抗化を図
ることができる。このときの熱処理は、タングステンシ
リサイドの場合と比べると低温度で行なわれるために、
この所定の温度の処理時においても、ソース・ドレイン
領域9,9および不純物領域13中の不純物の拡散は比
較的小規模に抑えられる。
Also in this second embodiment, as shown in FIG. 17 by the predetermined set temperature in the heat treatment process after the film formation process.
As can be seen from the graph showing the relationship between the heat treatment temperature (° C.) of tungsten silicide and titanium silicide and the specific resistance (μΩm), the resistance of titanium silicide can be reduced. Since the heat treatment at this time is performed at a lower temperature than in the case of tungsten silicide,
Even during the processing at the predetermined temperature, the diffusion of impurities in the source / drain regions 9 and 9 and the impurity region 13 can be suppressed to a relatively small scale.

【0065】以上、この構造および製造方法を用いるこ
とによっても、第1の実施例におけるDRAMと同様の
作用効果を得ることができる。
As described above, by using this structure and the manufacturing method, it is possible to obtain the same effects as those of the DRAM of the first embodiment.

【0066】なお、上記各実施例は、本発明をDRAM
に適用した例を示しているが、この構造に限られること
なく、不純物領域とこの不純物領域よりも前に形成され
た第1高融点金属シリサイド層を含む第1配線層と、こ
の第1配線層との間に絶縁膜を介し、不純物領域よりも
後に形成された第2高融点金属シリサイド法を含む第2
配線層とを備える構造を有する半導体装置の配線層の場
合に、一般的に適用可能である。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the DRAM.
However, the structure is not limited to this structure, and the first wiring layer including the impurity region and the first refractory metal silicide layer formed before the impurity region, and the first wiring layer A second refractory metal silicide method formed after the impurity region via an insulating film between the second refractory metal layer and the second refractory metal silicide method;
It is generally applicable to a wiring layer of a semiconductor device having a structure including a wiring layer.

【0067】また、上記第1および第2の実施例におい
てシリサイド層を形成する場合においては、CVD法を
用いて形成したが、この方法に限らず、スパッタリング
法を用いて形成することによっても、シリサイド層の形
成およびこのシリサイドの低抵抗化を図ることが可能で
ある。
Further, when the silicide layer is formed in the first and second embodiments, the CVD method is used. However, the present invention is not limited to this method, and the sputtering method may be used. It is possible to form a silicide layer and reduce the resistance of this silicide.

【0068】これまで述べてきた熱処理はシリサイド化
およびその低抵抗化を目的としたものについてのみ触れ
てきたが、Al配線膜の下の層間平坦化膜(たとえばB
PSG)の平坦化リフローを目的とした熱処理もシリサ
イドの抵抗値を左右する。この場合、たとえば埋込型ビ
ット線構造のDRAMで説明した場合、ビット線にチタ
ンシリサイドを用いればリフロー用熱処理として800
℃が必要とするとビット線の抵抗は十分下がっているこ
とになり、低抵抗化シリサイド化のための熱処理を兼ね
ることができる。一方、ビット線にタングステンシリサ
イドを用いるとリフローとしては、800℃で十分で
も、ビット線抵抗としてはさらに高温処理が望まれ、不
純物領域中の不純物拡散が避けなれなくなる。また、以
上の説明はシリサイド化の低抵抗化、シリサイド化のた
めの熱処理温度の工程についてのみ述べてきたが第2層
目の配線用シリサイドとして第1層目のシリサイドより
も高温処理を要するが短時間で低抵抗化、シリサイド化
が終了し、結果的に不純物の拡散が抑えられるような材
料でもよい。
Although the heat treatments described so far have been described only for the purpose of silicidation and reduction of resistance thereof, an interlayer flattening film (for example, B
The heat treatment for the purpose of planarization reflow of (PSG) also affects the resistance value of the silicide. In this case, for example, in the case of a DRAM having a buried bit line structure, if titanium silicide is used for the bit line, a heat treatment for reflow is 800.
If the temperature is required to be ° C, the resistance of the bit line is sufficiently lowered, and it can also serve as a heat treatment for low resistance silicidation. On the other hand, if tungsten silicide is used for the bit line, 800 ° C. is sufficient for the reflow, but a higher temperature treatment is desired for the bit line resistance, and impurity diffusion in the impurity region cannot be avoided. Further, although the above description has described only the process of lowering the resistance of silicidation and the heat treatment temperature for silicidation, a higher temperature treatment is required as the second layer wiring silicide than the first layer silicide. The material may be such that resistance reduction and silicidation are completed in a short time, and consequently diffusion of impurities is suppressed.

【0069】[0069]

【発明の効果】この発明に基づいた半導体装置およびそ
の製造方法によれば、不純物領域より後に形成される第
2配線層が、不純物領域より前に形成される第1配線層
よりも低い温度の熱処理をへて形成され、かつ低抵抗化
される。そのため、第2配線層形成のための熱処理時に
おいては、半導体基板に形成された不純物領域内の不純
物の半導体基板への拡散が比較的抑制されるために、加
熱処理時における不純物領域の拡大が抑えられる。その
結果、DRAMなどに適用した場合においては、不純物
領域の拡大によるパンチスルーや単チャンネル化を防止
することが可能となり、半導体装置の信頼性の向上を図
ることが可能となる。
According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the second wiring layer formed after the impurity region has a lower temperature than the first wiring layer formed before the impurity region. It is formed by heat treatment and has low resistance. Therefore, during the heat treatment for forming the second wiring layer, the diffusion of the impurities in the impurity regions formed in the semiconductor substrate into the semiconductor substrate is relatively suppressed, so that the impurity region is not expanded during the heat treatment. It can be suppressed. As a result, when applied to a DRAM or the like, it is possible to prevent punch-through and single channelization due to the expansion of the impurity region, and it is possible to improve the reliability of the semiconductor device.

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

【図1】この発明の第1実施例のDRAMのメモリセル
の平面構造図である。
FIG. 1 is a plan structural view of a memory cell of a DRAM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の切断線A−Aに沿った方向からの断面
構造図である。
FIG. 2 is a cross-sectional structural view from a direction along a cutting line AA in FIG.

【図3】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第1
工程図である。
3 is a first diagram showing a manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;
It is a process drawing.

【図4】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第2
工程図である。
FIG. 4 is a second view showing a manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図5】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第3
工程図である。
FIG. 5 is a third process showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図6】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第4
工程図である。
FIG. 6 is a fourth process showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図7】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第5
工程図である。
FIG. 7 is a fifth process showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図8】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第6
工程図である。
FIG. 8 is a sixth view showing a manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図9】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第7
工程図である。
9 is a seventh step showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG.
It is a process drawing.

【図10】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
8工程図である。
10 is an eighth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2. FIG.

【図11】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
9工程図である。
FIG. 11 is a ninth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;

【図12】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
10工程図である。
FIG. 12 is a tenth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;

【図13】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
11工程図である。
FIG. 13 is an eleventh process chart showing a manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;

【図14】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
12工程図である。
FIG. 14 is a twelfth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;

【図15】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
13工程図である。
FIG. 15 is a thirteenth process diagram showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2;

【図16】図2に示すメモリセルの製造工程を示した第
14工程図である。
16 is a fourteenth process diagram showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 2. FIG.

【図17】タングステンシリサイドとチタンシリサイド
の熱処理温度と比抵抗の関係を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a heat treatment temperature and specific resistance of tungsten silicide and titanium silicide.

【図18】この発明の第2実施例のDRAMのメモリセ
ルの断面構造図である。
FIG. 18 is a sectional structural view of a memory cell of a DRAM according to a second embodiment of the present invention.

【図19】従来技術のDRAMのメモリセルの平面構造
図である。
FIG. 19 is a plan view of a memory cell of a conventional DRAM.

【図20】図19中の切断線A−Aに沿った方向からの
断面構造図である。
20 is a cross-sectional structural view taken along the line AA in FIG.

【図21】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第1工程図である。
FIG. 21 is a first process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図22】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第2工程図である。
22 is a second process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20. FIG.

【図23】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第3工程図である。
FIG. 23 is a third process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図24】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第4工程図である。
FIG. 24 is a fourth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図25】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第5工程図である。
FIG. 25 is a fifth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図26】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第6工程図である。
FIG. 26 is a sixth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図27】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第7工程図である。
FIG. 27 is a seventh process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図28】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第8工程図である。
FIG. 28 is an eighth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図29】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第9工程図である。
FIG. 29 is a ninth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20;

【図30】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第10工程図である。
FIG. 30 is a tenth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20;

【図31】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第11工程図である。
FIG. 31 is an eleventh process chart showing a manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図32】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第12工程図である。
FIG. 32 is a twelfth process chart showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図33】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第13工程図である。
FIG. 33 is a thirteenth process step showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図34】図20に示すメモリセルの製造工程を示した
第14工程図である。
FIG. 34 is a fourteenth process diagram showing the manufacturing process of the memory cell shown in FIG. 20.

【図35】従来技術におけるメモリセルの問題点を示す
断面構造図である。
FIG. 35 is a sectional structural view showing a problem of a memory cell in the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート絶縁膜 4,17 ポリシリコン層 5 タングステンシリサイド 6,10,14,19 絶縁層 7,11,15,20 レジスト膜 8,12 不純物 9 ソース・ドレイン領域 13 不純物領域 16 コンタクトホール 18 チタンシリサイド 23a ストレージノード(平坦部) 23b ストレージノード(立壁部) 25 誘電体膜 26 セルプレート(上部電極) 27,29 層間絶縁膜 28 配線層 30 ゲート電極 40 ビット線 100 トランスファーゲートトランジスタ 200 キャパシタ なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。 1 semiconductor substrate 2 field oxide film 3 gate insulating film 4,17 polysilicon layer 5 tungsten silicide 6,10,14,19 insulating layer 7,11,15,20 resist film 8,12 impurity 9 source / drain region 13 impurity region 16 Contact Hole 18 Titanium Silicide 23a Storage Node (Flat Part) 23b Storage Node (Standing Wall) 25 Dielectric Film 26 Cell Plate (Upper Electrode) 27, 29 Interlayer Insulating Film 28 Wiring Layer 30 Gate Electrode 40 Bit Line 100 Transfer Gate Transistor 200 capacitor Incidentally, the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding portions.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板に形成された不純物領域と、 前記半導体基板上に絶縁膜を介して設けられた第1の高
融点金属シリサイド層を含む第1の配線層と、 前記第1の配線層との間に絶縁膜を介して設けられた第
2の高融点金属シリサイド層を含む第2の配線層と、 を備え、 前記第2の高融点金属シリサイド層は、前記第1の高融
点金属シリサイド層よりも低い温度あるいは短時間の加
熱処理で低抵抗化された材料からなる、 半導体装置の配線層。
1. A semiconductor substrate, an impurity region formed in the semiconductor substrate, a first wiring layer including a first refractory metal silicide layer provided on the semiconductor substrate via an insulating film, A second wiring layer including a second refractory metal silicide layer provided between the first wiring layer and an insulating film, and the second refractory metal silicide layer includes: A wiring layer of a semiconductor device, which is made of a material whose resistance is lowered by heat treatment at a temperature lower than that of the first refractory metal silicide layer or for a short time.
【請求項2】 前記第1の高融点金属シリサイド層は、
タングステンシリサイドからなり、前記第2の高融点金
属シリサイド層はチタンシリサイドからなる請求項1に
記載の半導体装置の配線層。
2. The first refractory metal silicide layer comprises:
The wiring layer of a semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer is made of tungsten silicide, and the second refractory metal silicide layer is made of titanium silicide.
【請求項3】 半導体基板の上に絶縁膜を介して、第1
の温度で低抵抗化する第1の高融点金属シリサイド層を
含む第1の配線層を、前記第1の温度での熱処理を経て
形成する工程と、 前記第1の配線層を形成した後、前記半導体基板の表面
に不純物を導入し、不純物領域を形成する工程と、 前記不純物領域を形成した後に、前記第1の配線層との
間に絶縁膜を介して、前記第1の温度よりも低い第2の
温度で低抵抗化する第2の高融点金属シリサイド層を含
む第2の配線層を、前記第2の温度での熱処理を経て形
成する工程と、を備えた半導体装置の配線層の製造方
法。
3. A first substrate is formed on the semiconductor substrate via an insulating film.
Forming a first wiring layer including a first refractory metal silicide layer having a low resistance at the temperature of 1) through a heat treatment at the first temperature, and after forming the first wiring layer, A step of introducing an impurity into the surface of the semiconductor substrate to form an impurity region; and, after forming the impurity region, an insulating film is provided between the impurity region and the first wiring layer, and the temperature is higher than the first temperature. A wiring layer of a semiconductor device, comprising: forming a second wiring layer including a second refractory metal silicide layer having a low resistance at a low second temperature, through a heat treatment at the second temperature. Manufacturing method.
【請求項4】 前記第1の配線層は、タングステンシリ
サイドであり、前記第2の配線層は、チタンシリサイド
であり、前記第1の温度は、900〜1100℃であ
り、前記第2の温度は600〜800℃である、 請求項3に記載の半導体装置の配線層の製造方法。
4. The first wiring layer is tungsten silicide, the second wiring layer is titanium silicide, the first temperature is 900 to 1100 ° C., and the second temperature is Is 600 to 800 ° C. 4. The method of manufacturing a wiring layer of a semiconductor device according to claim 3.
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WO1997015950A1 (en) * 1995-10-27 1997-05-01 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same
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