JP2000164710A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000164710A
JP2000164710A JP10337867A JP33786798A JP2000164710A JP 2000164710 A JP2000164710 A JP 2000164710A JP 10337867 A JP10337867 A JP 10337867A JP 33786798 A JP33786798 A JP 33786798A JP 2000164710 A JP2000164710 A JP 2000164710A
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JP
Japan
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semiconductor device
insulating film
contact hole
contact holes
semiconductor substrate
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JP10337867A
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English (en)
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Hironobu Shibata
田 浩 延 柴
Noboru Matsuda
田 昇 松
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はコンタクトホールを有する半導体装
置にかかるものである。 【解決手段】 本発明は絶縁膜12から半導体基板11
の内部までほぼ同一角度で開けたコンタクトホール3
5、36と、このコンタクトホール35、36の内部に
被覆したバリアメタル20と、このバリアメタル20の
内部に埋め込む金属電極14とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に、コンタクトホールを有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に半導体装置10では図5に示すように半導体基板11
の上面の絶縁膜12にコンタクトホール13を開け、こ
れに埋め込んだ金属電極14からゲート電極15間の電
子素子である拡散層16、17、18の電気信号を取り
出すようにしている。
【0003】しかし、最近のように半導体装置10が微
細化されてくると各拡散層16、17、18の相互間隔
が密接し、これらにコンタトするようにコンタクトホー
ル13を開けるときその位置合わせが大変に困難なもの
となる。すなわち、半導体装置10では図6に示すよう
に拡散層17と金属電極14との接触面積がS1、拡散層
16と金属電極14との接触面積がS2、拡散層18と金
属電極14との接触面積がS3となり、コンタクトホール
13のコンタクト面13Sがこれらに対して正しく位置
するように開けなければならない。
【0004】ところが、拡散層16、17、18、コン
タクトホール13が微細化されてくるとこれらの位置合
わせが正確に行われず拡散層16等に対しコンタクトホ
ール13が左や右に位置ずれしてしまうことがある。
【0005】そのため、コンタクトホール13が左に位
置ずれしたとすると拡散層17と金属電極14との接触
面積S1が大きくなる反面拡散層18と金属電極14との
接触面積S3が小さくなり、最悪の場合には半導体装置1
0としての機能をなさないことがある。
【0006】これを改良するためにコンタクトホール1
3が多少位置ずれしても各拡散層16等と金属電極14
との充分な接触面積を確保するようにコンタクトホール
13を図7、図8等に示すように半導体基板11の内部
まで延ばし、左右の拡散層17、18と金属電極14と
はコンタクトホール13の側面をもってコンタクトさせ
下部の拡散層16と金属電極14とは底面をもってコン
タクトする方法がとられるようになってきた。
【0007】この方法により各拡散層16等と金属電極
14との確実なコンタクト面積の確保できるようになっ
たがコンタクトホール13を異方性エッチングにより絶
縁膜12に開ける場合と半導体基板11に開ける場合と
ではエッチング選択比等の影響で絶縁膜12では傾斜角
度が大きな開口、例えば、開口角度が80°となるのに
対し半導体基板11では傾斜角度が小さい開口、例え
ば、開口角度が90°となる。
【0008】それゆえ、絶縁膜12と半導体基板11と
の境界面に突出角部19が形成される。この突出角部1
9を有するコンタクトホール13の内面に相互拡散防止
用のバリアメタル20を被覆するとこれが突出角部19
の近辺では他の部分に比べて薄くなるばかりかときには
ピンホールや亀裂20aが生じることがある。
【0009】このピンホール等20aがあるとコンタク
トホール13に埋め込む金属電極14の一部が図8に矢
印で示すようにバリアメタル20を介し拡散層16、1
7、18等に突入しスパイク状となって金属電極14が
拡散層16、17、18等と相互拡散を起こす。この相
互拡散により半導体装置10に欠陥を伴うと言う問題が
あった。
【0010】また、半導体装置10では絶縁膜12と金
属電極14との付き回り(カバレージ)をよくするため
図9に示すように絶縁膜12には等方性エッチングによ
り傾斜角度が大きな開口12aを開け、他方、半導体基
板11には異方性エッチングにより通常の傾斜角度のコ
ンタクトホール13を開けることがある。
【0011】このような形状にすると絶縁膜12と半導
体基板11との接触部付近に凸状の角部25が形成さ
れ、これに相互拡散防止用のバリアメタル20を被覆し
たときにこの凸状の角部25の部分のバリアメタル20
が非常に薄くなるばかりかこの部分にピンホールや亀裂
25a等が生ずることがある。これらの薄い部分等によ
り金属電極14が拡散層16、17等に突入し半導体装
置10に欠陥を伴うと言う問題があった。
【0012】そこで本発明は上記問題を生じないように
した半導体装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は拡散層
を形成する半導体基板の上面に絶縁膜を成膜した半導体
装置において、絶縁膜から半導体基板の内部までほぼ同
一角度で開けたコンタクトホールと、このコンタクトホ
ールの内部に被覆したバリアメタルと、このバリアメタ
ルの内部に埋め込む金属電極とを備えたことを特徴とす
る半導体装置を提供するものである。
【0014】また、請求項2の発明は上部の絶縁膜に大
きく開けた孔と、下部の絶縁膜から半導体基板の内部ま
でほぼ同一角度に開けたコンタクトホールとを備えたこ
とを特徴とする半導体装置を提供するものである。
【0015】さらに、請求項3の発明は下部の絶縁膜の
厚さは少なくとも0.1μm以上にしたことを特徴とす
る半導体装置を提供するものである。
【0016】さらに、請求項4の発明は上部の絶縁膜に
大きく開けた孔と、下部の絶縁膜から半導体基板の上面
までの間は滑らかに形成した曲面と、この曲面の下部か
ら半導体基板の内部までほぼ同一角度に開けたコンタク
トホールとを備えたことを特徴とする半導体装置を提供
するものである。
【0017】さらに、請求項5の発明は曲面は滑らかな
凹面あるいは凸面であることを特徴とする半導体装置を
提供するものである。
【0018】さらに、請求項6の発明はコンタクトホー
ルの側面および底面に拡散層をコンタクトすることを特
徴とする半導体装置を提供するものである。
【0019】さらに、請求項7の発明はほぼ同一角度に
開けるコンタクトホールは75°から90°であること
を特徴とする半導体装置を提供するものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下本発明半導体装置の第1の実
施の形態を図1ないし図3について説明する。
【0021】本発明半導体装置30の第1の実施の形態
は基本的には図5等で説明した従来の半導体装置10と
ほぼ同様であるので同一部分は同一符号を付し詳細な説
明を省略して説明する。
【0022】半導体装置30にはSiの半導体基板11が
備えられ、B、Asをイオンインプラテーションに
より注入し、拡散層16、17、18を形成する。この
上面に図示しないSiO2の絶縁膜を成膜し、この絶縁膜を
レジストマスクに加工し、さらに、この成形したSiO2絶
縁膜をマスクに半導体基板11に適宜間隔をもって深溝
31を開孔する。マスクにしたSiO2絶縁膜は除去する。
【0023】この深溝31にはゲート酸化膜32を被覆
した後ポリシリコン33で溝内を埋めゲート電極を形成
している。
【0024】この後SiO2絶縁膜12を形成し、図示しな
いレジストの開口をマスクにCHF3/COガスを用いてn型拡
散層17とn型拡散層18との側壁にコンタクトする方
向に絶縁膜12が異方性エッチングされ、図2、図3に
示すようにテーパ角80°の第1のコンタクトホール3
5を開口する。
【0025】つぎに、レジストを除去した後、絶縁膜1
2の第1のコンタクトホール35の開口をマスクとして
HBr/NF3/O2ガスを用いて半導体基板11の中間のp型拡
散層15に延びるような異方性エッチングされ、第1の
コンタクトホール35とほぼ同一のテーパ角80°の第
2のコンタクトホール36を開口する。
【0026】この異方性エッチングをするとき第1のコ
ンタクトホール35と第2のコンタクトホール36との
接触部には凹凸部を形成しないようにする。この凹凸部
のないコンタクトホール35、36の内面には相互拡散
防止用のTiW等のバリアメタル20を被覆して後この内
部にはAl等の金属電極14が埋め込まれ、半導体素子か
ら電気信号を取り出すようになっている。
【0027】このように形成した半導体装置30の第1
のコンタクトホール35、第2のコンタクトホール36
にバリアメタル20を被着するときにこれが均一になり
ピンホールや亀裂等を生じることがない。
【0028】それゆえ、これらコンタクトホール35、
36に金属電極14を形成し、加熱処理したとき金属電
極14がバリアメタル20を介してp型拡散層16、n型
拡散層17、18に突入しスパイクが発生することがな
い。
【0029】このような構成の金属電極14とp型拡散
層16、n型拡散層17、18とが側面、底面により充
分なコンタクトを保つとともに金属電極14の相互拡散
を防止し各拡散層16等から的確に電気信号を取り出す
ことができる。
【0030】なお、上記実施の形態ではコンタクトホー
ル35、36の傾斜角度を80°としたが半導体装置3
0の微細化を妨げない範囲、例えば、75°から90°
までの範囲であれば充分に適用可能である。
【0031】図4は本発明半導体装置30の第2の実施
の形態を示すものである。
【0032】絶縁膜12の上部には等方性エッチングに
より傾斜角度が小さい大きな開口41が開けられ、金属
電極14の付き回りをよくする。
【0033】この開口41は下部から半導体基板11の
コンタクトホール35、36に至る中間部には凹部42
または凸部43の滑らかな曲面を形成し、バリアメタル
20を連続的に被着するようにする。
【0034】このような開口41、第1のコンタクトホ
ール35、第2のコンタクトホール36にすれば金属電
極14がこれら開口41、第1のコンタクトホール3
5、第2のコンタクトホール36の内面上に厚く形成さ
れ、熱処理を施しても各拡散層16等に突入させること
がない。
【0035】そのため、このような構成によりバリアメ
タル20にピンホール等がない半導体装置40を製造こ
とができる。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明は拡散層を形成する半導
体基板の上面に絶縁膜を成膜した半導体装置において、
絶縁膜から半導体基板の内部までほぼ同一角度で開けた
コンタクトホールと、このコンタクトホールの内部に被
覆したバリアメタルと、このバリアメタルの内部に埋め
込む金属電極とを備えからバリアメタルの亀裂等がなく
なり半導体装置を欠陥品とすることがない。
【0037】また、請求項2、3の発明は上部の絶縁膜
に大きく開けた孔と、下部の絶縁膜から半導体基板の内
部までほぼ同一角度に開けたコンタクトホールとを備え
たからバリアメタルを開口、コンタクトホールに均一に
被着することができる。
【0038】さらに、請求項4、5の発明は上部の絶縁
膜に大きく開けた孔と、下部の絶縁膜から半導体基板の
上面までの間は滑らかに形成した曲面と、この曲面の下
部から半導体基板の内部までほぼ同一角度に開けたコン
タクトホールとを備えたから孔、コンタクトホール等に
バリアメタルを均一に被着することができる。
【0039】さらに、請求項6の発明はコンタクトホー
ルの側面および底面に拡散層をコンタクトするから金属
電極をコンタクトホールと拡散層とに的確にコンタクト
させることができる。
【0040】さらに、請求項7の発明はほぼ同一角度に
開けるコンタクトホールは75°から90°にしたから
半導体装置の微細化と各素子に対する電極部材のコンタ
クトを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体装置の第1の製造工程を示す説明
図。
【図2】図1の一部を拡大して示す説明図。
【図3】本発明半導体装置の第2の製造工程を示す説明
図。
【図4】本発明半導体装置の他の実施例の一部を示す説
明図。
【図5】従来の半導体装置を示す説明図。
【図6】図5の一部を拡大して示す説明図。
【図7】従来の他の半導体装置の一部を示す説明図。
【図8】図7の作用を示す説明図。
【図9】従来のさらに他の半導体装置を示す説明図。
【符号の説明】
10、30 半導体装置 11 半導体基板 12 絶縁膜 13 コンタクトホール 14 金属電極 16、17、18 拡散層 19 突出角部 20、32 バリアメタル 25 角部 31 深溝 33 ポリシリコン 35 第1のコンタクトホール 36 第2のコンタクトホール 41 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB14 BB18 CC01 DD08 DD12 FF07 FF17 FF22 FF27 GG09 HH04 HH14 HH15 5F033 JJ08 JJ18 JJ19 NN03 NN07 NN31 QQ37

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】拡散層を形成する半導体基板の上面に絶縁
    膜を成膜した半導体装置において、 絶縁膜から半導体基板の内部までほぼ同一角度で開けた
    コンタクトホールと、 このコンタクトホールの内部に被覆したバリアメタル
    と、 このバリアメタルの内部に埋め込む金属電極と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】上部の絶縁膜に大きく開けた孔と、 下部の絶縁膜から半導体基板の内部までほぼ同一角度に
    開けたコンタクトホールと、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】下部の絶縁膜の厚さは少なくとも0.1μ
    m以上にしたことを特徴とする請求項2記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】上部の絶縁膜に大きく開けた孔と、 下部の絶縁膜から半導体基板の上面までの間は滑らかに
    形成した曲面と、 この曲面の下部から半導体基板の内部までほぼ同一角度
    に開けたコンタクトホールと、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】曲面は滑らかな凹面あるいは凸面であるこ
    とを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】コンタクトホールの側面および底面に拡散
    層をコンタクトすることを特徴とする請求項1、2、
    3、4または5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】ほぼ同一角度に開けるコンタクトホールは
    75°から90°であることを特徴とする請求項1、
    2、3、4、5または6記載の半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106024636A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 杭州士兰集成电路有限公司 槽栅功率器件及制作方法
CN108074956A (zh) * 2016-11-11 2018-05-25 三星显示有限公司 显示装置

Cited By (3)

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CN106024636A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 杭州士兰集成电路有限公司 槽栅功率器件及制作方法
CN106024636B (zh) * 2016-07-12 2023-08-04 杭州士兰集成电路有限公司 槽栅功率器件及制作方法
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Effective date: 20041210