JP2716977B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
基板−配線間を電気的に接続するコンタクトホールの埋
込みに適用して効果のある技術に関するものである。
板という)と配線との間を電気的に接続するコンタクト
ホールや多層配線間を電気的に接続するスルーホールの
径が微細化し、また、そのアスペクト比も増大しつつあ
る。そのため、コンタクトホール(スルーホール)内に
被着されるAlなどの導電膜のステップカバレージや膜質
が低下し、配線の信頼性が低下するという深刻な問題が
生じている。
パ状あるいは階段状に加工して導電膜のステップカバレ
ージを向上させる技術が実用化されているが、集積回路
の微細化とともに、テーパ状や階段状に加工するスペー
ス的な余裕すら少なくなってきた。
ステン(W)の埋込み技術ならびにバイアススパッタ法
によるAlの埋込み技術である。
株式会社プレスジャーナル社発行、「セミコンダクター
・ワールド,1988年3月号」P43〜P44に記載がある。
いては、同じく「セミコンダクター・ワールド,1988年
2月号」P77〜P83に記載がある。
現在開発途上にある技術であり、基板へのWの食い込み
の問題や下地との選択性の問題など、未だ解決されてい
ない問題を抱えている。
高アスペクト比のコンタクトホールに適用するには、埋
込み能力に限界があり、また、基板に負バイアスを印加
してアルゴン(Ar)をプラズマ化するため、埋込んだAl
膜中にArが取り込まれ易く、その結果、Al膜の抵抗値が
増大したり、膜質が劣化したりするなどの問題がある。
バイアススパッタ法の欠点である。
法には、未だ解決すべき課題が多く、4メガビット(Mb
it)MOS・ダイナミックRAM(DRAM)や16メガビットMOS
・DRAMのような、サブミクロンオーダーのコンタクトホ
ール径を有する超LSIの製造工程に適用するには、信頼
性の面で問題がある。
あり、その目的は、信頼性の高いコンタクトホール埋込
み技術を提供することにある。
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
要を簡単に説明すれば、次の通りである。
よび側壁に、このコンタクトホールの径に対して充分薄
い膜厚のシリサイド層を形成した後、CVD法を用いてコ
ンタクトホールの内部をポリシリコンで埋込み、次い
で、シリサイドとポリシリコンとをエッチバックしてコ
ンタクトホールの開口部を平坦化した後、開口部に露出
したポリシリコンの表面を高融点金属またはそのシリサ
イドで被覆することによって、コンタクトホールの埋込
みを行う半導体装置の製造方法である。
ホールの径に対して充分薄い場合には、コンタクトホー
ルの断面形状に忠実に被着される。
ージが非常に良好であるため、微小な径のコンタクトホ
ールであっても、その内部に完全に埋込まれる。
してコンタクトホールの開口部を平坦化した後、開口部
に露出したポリシリコンの表面を高融点金属またはその
シリサイドで被覆することにより、コンタクトホールの
導電性が確保される。
埋込みが実現される。
導体装置の製造方法を示す半導体基板の要部拡大断面
図、第2図は、本発明により得られる半導体基板の要部
断面図である。
量を有するMOS・DRAMである。
るp−形Si単結晶からなる基板1には、p形不純物を拡
散した埋込みバリヤ層2が形成され、その上層には、n
形不純物を拡散した低濃度拡散層3と高濃度拡散層4と
が形成されている。
が、LOCOS法(選択酸化法)によって形成され、このフ
ィールド絶縁膜5で囲まれた図示しないトランジスタ形
成領域には、MOS・FETを構成するゲート電極やソース・
ドレイン電極が形成されている。
6が、CVD法あるいは熱酸化法によって形成され、さら
にその上層には、第一の層間絶縁膜7が形成されてい
る。この層間絶縁膜7は、例えばCVD法で被着したBPSG
(Boro Phospho Silicate Glass)をグラスフローして
平坦化したものである。
配線8がパターン形成され、コンタクトホール9を介し
て基板1の高濃度拡散層4と電気的に接続されている。
やMoSixなどからなる薄いシリサイド層10aが形成され、
このシリサイド層10aで囲まれたコンタクトホール9の
中心部には、ポリシリコン(多結晶シリコン)11が埋込
まれている。また、このポリシリコン11の表面には、Pt
Sixなどからなる薄いシリサイド層10bが形成されてい
る。
11とシリサイド層10a,10bとで埋込まれ、非導電性材料
からなるポリシリコン11が導電性材料からなるシリサイ
ド層10a,10bで被覆された構造になっている。
表面にAl層8bを積層した二層構造からなる。これは、Al
層8bとコンタクトホール9のシリサイド層10a,10bとが
直接接触すると、合金化反応が生じ、コンタクト抵抗が
増大するため、それを防止するための構成である。
その信頼性も向上する。さらに、第一層配線8のAl層8b
には、そのエレクトロマイグレーション耐性およびスト
レスマイグレーション耐性を向上させるため、CuやSiな
どの合金元素を添加したAl合金が使用されている。
されている。この層間絶縁膜12は、例えばCVD法で被着
したSiO2の間にSOG(Spin On Glass)を挟んだ三層構造
からなる。
じ組成のAl合金からなる第二層配線層13がパターン形成
され、図示しないスルーホールを介してトランジスタ形
成領域のワード線などと電気的に接続されている。
成されている。このパッシベーション膜14は、例えばCV
D法で被着したSiO2と、同じくCVD法で被着したSi3N4と
の二層構造からなる。
続するコンタクトホール9の埋込み工程を第1図(a)
〜(e)を用いて説明する。
形成し、反応性イオンエッチング(RIE)などの異方性
エッチングで、断面がほぼ垂直なコンタクトホール9を
形成する。このコンタクトホール9の径は、例えば約0.
8μmである。
のn形不純物イオンを打ち込み、コンタクトホール9の
底部に露出した低濃度拡散層3の一部に高濃度拡散層4
を形成する(第1図(a))。
を用いて基板1の表面にシリサイド膜16を被着する。こ
こでは、WF6とSiH4の混合ガスによりタングステンシリ
サイド膜を被着するが、その他のシリサイド膜でも良
い。このシリサイド膜16の膜厚は、コンタクトホール9
の径に対して充分薄いものとする(例えば、300nm程
度)。このようにすると、コンタクトホール9の底部お
よび側壁には、コンタクトホール9の断面形状に忠実な
シリサイド層10aが形成される。
化した後、CVD法を用いて基板1の表面にポリシリコン1
1を被着する。CVD法で被着したポリシリコン11は、ステ
ップカバレージが非常に良いため、ポリシリコン11の膜
厚を充分厚くすることにより、コンタクトホール9の内
部をこのポリシリコン11で完全に埋込むことができる
(第1図(b))。
ックしてコンタクトホール9の開口部を平坦化する。こ
れにより、コンタクトホール9の開口部の周縁部には、
シリサイド層10aが露出し、中心部には、ポリシリコン1
1が露出する(第1図(c))。なお、コンタクトホー
ル9の開口部を平坦化する場合、ポリシリコン11を被着
する前にあらかじめシリサイド膜16をエッチバックして
おき、その後被着したポリシリコン11をさらにエッチバ
ックしてもよい。
ナ)などの遷移金属からなる薄膜を被着し、例えば500
〜600℃でアニールを行うことにより、コンタクトホー
ル9の開口部に露出したポリシリコン11の表面をこの遷
移金属でシリサイド化する。その後、基板1の表面に被
着された遷移金属薄膜を王水などを用いて溶解除去する
ことにより、ポリシリコン11の表面にPtSixなどからな
る薄いシリサイド槽10bが形成される(第1図
(d))。
リヤメタル8aとAl層8bを積層した二層構造の第一層配線
8をパターン形成することにより、基板1と第一層配線
8とをコンタクトホール10を介して電気的に接続するこ
とができる(第1図(e))。
き具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。
に露出したポリシリコンの表面にシリサイド層を形成し
たが、これに限定されるものではなく、例えばWのよう
な高融点金属を選択CVD法などでポリシリコンの露出面
部に被着することによって、ポリシリコンの表面の導電
性を確保してもよい。なお、この場合には、第一層配線
を、必ずしもバリヤメタルとAl層との二層構造にしなく
ともよい。
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
ッチングで開口してコンタクトホールを形成する工程
と、CVD法を用いて上記コンタクトホールの底部および
側壁に、このコンタクトホールの径に対して充分薄い膜
厚のシリサシド層を形成する工程と、CVD法を用いて上
記コンタクトホールの内部にポリシリコンを埋込む工程
と、上記コンタクトホールの開口部を平坦化する工程
と、上記コンタクトホールの開口部に露出した前記ポリ
シリコンの表面を高融点金属またはそのシリサイドで被
覆する工程とによって、コンタクトホールを埋込むこと
により、このコンタクトホールを介して電気的に接続さ
れる第一層配線と基板との接続信頼性を向上させること
ができる。
れているため、コンタクトホールと第一層配線との合わ
せズレが発生した場合にも、コンタクトホール内に埋込
んだポリシリコンにダメージが加わらないという効果も
ある。
装置の製造方法を示す半導体基板の要部拡大断面図、 第2図は本発明により得られる半導体基板の要部断面図
である。 1……半導体基板、2……埋込みバリヤ層、3……低濃
度拡散層、4……高濃度拡散層、5……フィールド絶縁
膜、6……酸化膜、7,12……層間絶縁膜、8……第一層
配線、8a……バリヤメタル、8b……Al層、9……コンタ
クトホール、10a,10b……シリサイド層、11……ポリシ
リコン、13……第二層配線、14……パッシベーション
膜、15……ホトレジストパターン、16……シリサイド
膜。
Claims (2)
- 【請求項1】半導体領域上に被着された絶縁膜の所定箇
所をエッチングして、前記半導体領域に達するコンタク
トホールを形成する工程と、 CVD法を用いて前記半導体領域上にシリサイド膜を堆積
することにより、前記コンタクトホールの底部および側
壁にシリサイド層を形成する工程と、 CVD法を用いて前記コンタクトホールの内部にポリシリ
コン膜を埋め込む工程と、 前記シリサイド膜と前記ポリシリコン膜とをエッチバッ
クする工程と、 前記コンタクトホールの開口部に露出した前記ポリシリ
コン膜の表面を高融点金属またはそのシリサイドで被覆
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項2】前記コンタクトホールを通じて前記半導体
領域と電気的に接続される配線をバリアメタルとアルミ
ニウムの積層膜で形成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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19242088A JP2716977B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19242088A JP2716977B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0240913A JPH0240913A (ja) | 1990-02-09 |
JP2716977B2 true JP2716977B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=16291021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19242088A Expired - Lifetime JP2716977B2 (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2716977B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0434925A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-02-05 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2001223268A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP19242088A patent/JP2716977B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0240913A (ja) | 1990-02-09 |
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