JP2712401B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にシリコン
面への配線コンタクトを形成する方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a wiring contact on a silicon surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、パワーMOSトランジスタやICのウェハ製造工程
においては、シリコン面に直接配線をコンタクトさせる
工程や、ゲートや配線,抵抗等に用いたポリシリコンに
対して配線をコンタクトさせる工程がある。この場合、
シリコン面やポリシリコン面を覆う層間絶縁膜を形成
し、この層間絶縁膜の所要箇所をエッチングして開口部
を設け、この開口部を含む領域にアルミニウム等の金属
又はポリシリコンとアルミニウムの積層構造の配線を形
成することで、シリコンやポリシリコンに対する電気的
接続を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a wafer manufacturing process of a power MOS transistor or an IC, there are a process of making a wiring contact directly with a silicon surface and a process of making a wiring contact with polysilicon used for a gate, a wiring, a resistor, and the like. in this case,
An interlayer insulating film covering the silicon surface and the polysilicon surface is formed, a required portion of the interlayer insulating film is etched to form an opening, and a metal such as aluminum or a laminated structure of polysilicon and aluminum is formed in a region including the opening. By forming the wiring described above, electrical connection to silicon or polysilicon is made.

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

上述した従来の製造方法においては、高濃度の不純物
をドープしたシリコンやポリシリコンの表面は非常に活
性なため、層間絶縁膜をエッチングして開口部を開設し
た後の保管時間や保管雰囲気の影響でシリコンやポリシ
リコンの表面に自然酸化膜が異常に成長することがあ
る。特に、ポリシリコンでは成長が著しい。このため、
配線はこの自然酸化膜を介して接続されることになり、
コンタクト部での抵抗が大きくなり、遅延時間が設計値
に対して延びる等の特性のばらつきが生じ、著しい場合
には動作不良が生じる等製造歩留りが低下される原因と
なっている。
In the above-described conventional manufacturing method, since the surface of silicon or polysilicon doped with a high concentration of impurities is very active, the influence of the storage time and storage atmosphere after opening the opening by etching the interlayer insulating film. In some cases, a natural oxide film grows abnormally on the surface of silicon or polysilicon. In particular, the growth is remarkable in polysilicon. For this reason,
Wiring will be connected via this natural oxide film,
The resistance at the contact portion increases, causing variations in characteristics such as an increase in the delay time with respect to a design value.

本発明はコンタクト異常により発生する特性のばらつ
きや歩留り低下を解消する製造方法を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that eliminates a variation in characteristics and a decrease in yield caused by a contact abnormality.

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

本発明の半導体装置の製造方法は、不純物をドープし
たシリコン表面を、シリコン表面の水分及び水酸基と反
応して有機シリコオキサイドを生成する物質で表面処理
し、その後に配線を被着形成する工程を含んでいる。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of subjecting a silicon surface doped with an impurity to a surface treatment with a substance which reacts with moisture and a hydroxyl group on the silicon surface to generate an organic silicon oxide, and thereafter, deposits and forms a wiring. Contains.

〔作用〕[Action]

上述した製造方法では、有機シリコオキサイドがシリ
コン面における自然酸化膜の成長を抑制して該酸化膜に
よるコンタクト不良を防止し、かつ有機シリコオキサイ
ドは配線の被着時に飛散除去されてシリコン面と配線と
の良好な接続を確保する。
In the above-described manufacturing method, the organic silicon oxide suppresses the growth of the natural oxide film on the silicon surface to prevent a contact failure due to the oxide film, and the organic silicon oxide is scattered and removed when the wiring is deposited, and the silicon surface and the wiring are removed. Ensure a good connection with.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明をMOSトランジスタの製造に適用した
実施例である。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a MOS transistor.

図において、先ずシリコン基板1にフィールド酸化膜
2を形成して素子領域を画成した後、ゲート酸化膜3を
形成し、更に燐を高濃度にドープしたポリシリコン膜を
形成し、これを所要パターンにエッチングしてポリシリ
コンゲート4を形成する。また、このポリシリコンゲー
ト4を利用してシリコン基板1に不純物をドープしてソ
ース・ドレイン領域5を形成する。その上で、全面に層
間絶縁膜6を被着形成する。
In the figure, first, a field oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 to define an element region, a gate oxide film 3 is formed, and a polysilicon film doped with phosphorus at a high concentration is formed. The polysilicon gate 4 is formed by etching into a pattern. Using the polysilicon gate 4, the silicon substrate 1 is doped with impurities to form source / drain regions 5. Then, an interlayer insulating film 6 is formed on the entire surface.

次いで、図外のフォトレジストをマスクにして前記層
間絶縁膜6を選択エッチングし、コンタクトホール7を
開設する。この際のエッチングにはイオンエッチングが
多く行われるが、最終の仕上げはダメージ層の除去とエ
ッチングチャンバからの汚染の除去を兼ねて、ウェット
エッチングでの仕上げを行う。
Next, the interlayer insulating film 6 is selectively etched using a photoresist (not shown) as a mask, and a contact hole 7 is opened. At this time, ion etching is often performed, but final finishing is performed by wet etching for both removal of the damaged layer and removal of contamination from the etching chamber.

前記フォトレジストを除去した後、ウェハをトリメチ
ルクロルシランヘキサメチルシラザン等の蒸気と反応さ
せ、そのまま又は水洗後脱水乾燥を行う。この工程によ
り、シリコン基板1のソース・ドレイン領域5の表面
は、水分や水酸基と反応し、5〜20Å程度の非常に薄い
有機シリコオキサイドの単分子層8が形成される。この
層はシリコンと反応して生成された層であるため、極め
て安定である。
After removing the photoresist, the wafer is allowed to react with a vapor such as trimethylchlorosilanehexamethylsilazane, and then dried as it is or after washing with water. By this step, the surface of the source / drain region 5 of the silicon substrate 1 reacts with moisture and hydroxyl groups to form a very thin monomolecular layer 8 of an organic silicon oxide of about 5 to 20 °. This layer is extremely stable because it is a layer generated by reacting with silicon.

その後、コンタクトホール7を含む全面にアルミニウ
ムを被着しかつこれをパターニングして配線9を形成す
る。また配線9の形成後には水素アニールを行う。この
アルミニウムの被着時における加熱処理により、前記有
機シリコオキサイドの単分子層8は有機層の結合が切れ
て飛散される。
Thereafter, aluminum is deposited on the entire surface including the contact hole 7 and is patterned to form the wiring 9. After the formation of the wiring 9, hydrogen annealing is performed. Due to the heat treatment during the deposition of aluminum, the organic silicon oxide monomolecular layer 8 is disconnected from the organic layer and is scattered.

このようにして製造されるMOSトランジスタでは、シ
リコン基板1のソース・ドレイン領域5の表面に有機シ
リコオキサイド8の薄い層を形成しておくことで、その
後の処理において該表面に自然酸化膜が形成されること
が防止される。そして、その後にアルミニウムの配線9
を形成する際にはこの有機シリコオキサイド8の膜が除
去されるため、配線9とシリコン基板1との間に酸化膜
が介在されることなく、両者を好適に接触させた接続を
行うことが可能になる。
In the MOS transistor manufactured as described above, a thin layer of the organic silicon oxide 8 is formed on the surface of the source / drain region 5 of the silicon substrate 1 so that a natural oxide film is formed on the surface in a subsequent process. Is prevented. And then, the aluminum wiring 9
Since the film of the organic silicon oxide 8 is removed at the time of forming the silicon oxide film, a connection can be made by suitably contacting the wiring 9 and the silicon substrate 1 without interposing an oxide film between them. Will be possible.

この結果、第2図に示すように、MOSトランジスタに
おける伝達遅延時間のばらつきを略100%に改善するこ
とが可能となり、特性の安定化を図るとともに、製造歩
留りを改善できる。
As a result, as shown in FIG. 2, it is possible to reduce the variation of the transmission delay time in the MOS transistor to approximately 100%, thereby stabilizing the characteristics and improving the production yield.

ここで、前記実施例ではシリコン基板の表面の不純物
ドープ面に本発明を適用した例を示しているが、不純物
を高濃度にドープしたポリシリコンの表面に配線を接続
する場合も同様にして本発明を適用することができる。
Here, the above embodiment shows an example in which the present invention is applied to the impurity-doped surface on the surface of the silicon substrate. However, the same applies to the case where wiring is connected to the surface of polysilicon doped with impurities at a high concentration. The invention can be applied.

また、コンタクト面にアルミニウムアロイスパイク防
止用のポリシリコンを付着した後アルミニウムを蒸着す
るようにしてもよい。このようにポリシリコンを付着し
ても、酸化膜の異常成長を抑制でき、同様の効果を得る
ことができる。
Alternatively, aluminum may be evaporated after polysilicon for preventing aluminum alloy spikes is attached to the contact surface. Even if polysilicon is thus attached, abnormal growth of the oxide film can be suppressed, and the same effect can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、不純物をドープしたシ
リコン表面を水分及び水酸基と反応して有機シリコオキ
サイドを生成する物質で表面処理しているので、有機シ
リコオキサイドがシリコン面における自然酸化膜の成長
を抑制しシリコン面と配線との良好な接続を確保し、半
導体装置における特性のばらつきを解消し、かつ製造歩
留りを向上することができるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the surface of the silicon doped with impurities is treated with a substance that reacts with moisture and hydroxyl groups to generate organic silicon oxide. In this case, it is possible to obtain an effect that a good connection between the silicon surface and the wiring can be ensured, a variation in characteristics of the semiconductor device can be eliminated, and a manufacturing yield can be improved.

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

第1図は本発明の製造方法の一実施例を示す縦断面図、
第2図は本発明と従来の伝達遅延時間の特性を比較する
図である。 1……シリコン基板、2……フィールド酸化膜、3……
ゲート酸化膜、4……ポリシリコンゲート、5……ソー
ス・ドレイン領域、6……層間絶縁膜、7……コンタク
トホール、8……有機シリコオキサイド膜、9……アル
ミニウム配線。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the manufacturing method of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for comparing the characteristics of the present invention and the conventional transmission delay time. 1 ... silicon substrate, 2 ... field oxide film, 3 ...
Gate oxide film, 4 ... Polysilicon gate, 5 ... Source / drain region, 6 ... Interlayer insulating film, 7 ... Contact hole, 8 ... Organic silicon oxide film, 9 ... Aluminum wiring.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】不純物をドープしたシリコン表面上を露呈
し、この露呈面に配線を接続する工程において、露呈さ
れたシリコン面をシリコン表面の水分及び水酸基と反応
して有機シリコオキサイドを生成する物質で表面処理
し、その後に配線を被着形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. A process for exposing an impurity-doped silicon surface and connecting a wiring to the exposed surface, wherein the exposed silicon surface reacts with water and hydroxyl groups on the silicon surface to produce an organic silicon oxide. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a surface treatment on a substrate;
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