JP2792094B2 - 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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JP2792094B2 JP1102453A JP10245389A JP2792094B2 JP 2792094 B2 JP2792094 B2 JP 2792094B2 JP 1102453 A JP1102453 A JP 1102453A JP 10245389 A JP10245389 A JP 10245389A JP 2792094 B2 JP2792094 B2 JP 2792094B2
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【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、特に埋込みコ
ンタクトの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
第3図を参照して従来の技術を説明する。
従来、P+領域とN+領域を有する半導体装置における埋
込みコンタクトを形成する技術としては、例えば、CMOS
型半導体装置のソース・ドレイン領域上のコンタクトホ
ールを多結晶シリコンで埋める技術がある。
まず、第3図(a)に示すように、P型シリコン基板
301にNウエル302,素子分離酸化膜(LOCOS)303,N+拡散
層304,P+拡散層305,ゲート絶縁膜としてのシリコン酸化
膜(ゲートSiO2)306,ゲート電極としてのN+多結晶シリ
コン307,層間絶縁膜308から成る構造において、N+拡散
層304と配線層を結ぶ第1のコンタクトホール309を開孔
する。
次に、第1のコンタクトホール309を埋めるのに十分
な厚さのN型の第1の多結晶シリコン310を化学気相成
長により形成し、層間絶縁膜308が露出までプラズマエ
ッチングなどによる第1の多結晶シリコン310の全面エ
ッチングを行ない、第1のコンタクトホール309内に第
1の多結晶シリコン310を残し、これの露出部を熱酸化
によりシリコン酸化膜311に変換して第3図(b)に示
す構造を得る。
次に、第3図(c)に示すように、P+拡散層305上に
第2のコンタクトホールを開口してP型の第2の多結晶
シリコン313をその中に埋め込み、それの露出部をシリ
コン酸化膜311に変換する。
さらに、シリコン酸化膜311をエッチング除去し、多
結晶シリコンによる埋込みコンタクトを形成し、配線ア
ルミ314を形成して第3図(d)に示した構造を得る。
〔発明が解決しようとする課題〕
P+領域およびN+領域を有する半導体装置における多結
晶シリコンによる埋込みコンタクトの形成は、上述した
ように、コンタクトホールの形成および多結晶シリコン
埋込み工程をP+拡散層上とN+拡散層上で別々に行なうこ
とにより達せられた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、機能領域を有する
半導体基板上に形成された絶縁膜にコンタクトホールを
形成する工程と、この絶縁膜を有する半導体基板の全面
に第1の多結晶シリコンを化学気相成長する工程と、第
1のホトレジストによりこの半導体基板の所望の領域を
被覆して第1の不純物を斜め回転イオン注入により所望
の領域の第1の多結晶シリコン中にドープする工程と、
第2のホトレジストによりこの半導体基板の所望の領域
を被覆し第2の不純物を斜めイオン注入により所望の領
域の第1の多結晶シリコン中ににドープする工程と、第
1の多結晶シリコン上に第2の多結晶シリコンを化学気
相成長する工程と、これら第1及び第2の多結晶シリコ
ンを全面エッチングしコンタクトホール内に第1及び第
2の多結晶シリコンを残し絶縁膜を露出させ埋込みコン
タクトを形成する工程と、絶縁膜上及び埋込みコンタク
ト上に所定の配線パターンを形成する工程を有してい
る。
〔実施例〕
本発明の第1の実施例を第1図を用いて説明する。
本発明をCMOS型半導体装置に適用した場合、まず第1
図(a)のように、P型半導体基板101上にNウエル102
と、素子分離膜(LOCOS)103と、Nチャンネルトランジ
スタのソース・ドレイン領域であるN+拡散層104と、P
チャンネルトランジスタのソース・ドレイン領域である
P+拡散層105と、ゲート絶縁膜(ゲートSiO2)106と、ゲ
ート電極であるN+多結晶シリコン107と、シリコン酸化
膜108と、第1の配線層であるモリブデンシリサイド膜1
09が形成された上にりん硅酸ガラス(PSG)膜110を約1.
5μm化学気相成長により形成し、十分平坦化を行った
後に、N+拡散層104と、P+拡散層105と、N+多結晶シリコ
ン107と、モリブデンシリサイド膜109と、第2の配線層
を接続するコンタクトホール111を形成する。このコン
タクトホール111の開孔後の直径は1μm程度である。
次に、第1図(b)に示すように、第1の多結晶シリ
コン112を化学気相成長により約0.2μmの厚さに成長す
る。この第1の多結晶シリコン112の膜厚は、コンタク
トホール111の深さの1/3未満であることが好ましい。
次に、第1図(c)に示すように、P+拡散層105上の
コンタクトホール111が露出するパターンに第1のホト
レジスト113を形成し、P形不純物例えばボロンを斜め
回転イオン注入することにより、第1の多結晶シリコン
112の露出した部分にボロンをドープする。このときボ
ロンは第1図(c)の図中の矢印に示されるようにコン
タクトホールに斜めに入射するためコンタクトホール側
壁の第1の多結晶シリコン112にも十分ボロンがドープ
すれる。
同様に、第1図(d)に示すように、第1のホトレジ
スト113を除去し、P+拡散層105上が被覆されるように第
2のホトレジスト114をパターン形成し、N型不純物例
えばひ素を斜め回転イオン注入し、第2のホトレジスト
114の開口部分の第1の多結晶シリコン112にひ素をドー
プする。このとき、ボロンの場合と同様に、コンタクト
ホール側壁の第1の多結晶シリコン112にも十分にひ素
がドープされる。
次に、第1図(e)に示すように、化学気相成長によ
り第2の多結晶シリコン115を厚さ約0.5μm形成し、コ
ンタクトホール111を埋め込み、窒素雰囲気中で900℃,2
0分の熱処理を行ない、第1の多結晶シリコン112に注入
された不純物を活性化させるとともに第2の多結晶シリ
コン115に十分拡散させる。
次に、プラズマエッチングによりPSG膜110が露出する
まで第2の多結晶シリコン115,第1の多結晶シリコン11
2を順次全面エッチングし、第1図(f)に示すよう
に、コンタクトホール111内に多結晶シリコンを残留形
成し、埋込みコンタクトを得る。
次に、第1図(g)に示すように、アルミをスパッタ
法により成膜しパターンニングして第2の配線層となる
配線アルミ116を形成する。
コンタクトホール111はアルミのスパッタ時に多結晶
シリコンで埋め込まれているためアルミのカバレッジ不
良による断線は発生しない。また、N+拡散層104,P+拡散
層105上のコンタクトホール111を埋める多結晶シリコン
にはそれぞれ同型の不純物がドープされているので、こ
の埋込みコンタクトにより、第2の配線層である配線ア
ルミ116とN+拡散層104,P+拡散層105,第1の配線層であ
るモリブデンシリサイド膜109とはオーミックに接続で
きる。
次に、第2図を用いて、バイポーラ半導体装置に本発
明を適用した第2の実施例の説明を行なう。
まず、第2図(a)に示すように、P型シリコン基板
201にN+埋込み層202と、N型コレクタ203と、P型ベー
ス204と、N+型コレクタ電極引き出し領域205と、N+型エ
ミッタ206と、N+多結晶シリコン207と、硅酸系ガラス20
8(但し、硅酸系ガラスは素子分離用シリコン酸化膜,
層間絶縁用シリコン酸化膜,層間絶縁用PSG膜から構成
され、N+型エミッタ206,P型ベース204上で約1.5μmの
厚さを有する。)を形成した構造において、N+型エミッ
タ206と、P型ベース204と、N+多結晶シリコン207と
を、配線層と接続するためのコンタクトホール209をホ
トレジスト工程及びドライエッチングにより形成する。
このコンタクトホール209は開孔寸法で約1μmであ
る。
次に、第2図(b)に示すように、第1の多結晶シリ
コン210を化学気相成長により約0.2μm成長する。この
第1の多結晶シリコン210の膜厚はコンタクトホール209
の深さの1/3未満であることが好ましい。
次に、第2図(c)にしめすように、P型ベース204
上のコンタクトホール209を被覆するパターンにホトレ
ジスト211を形成し、N型不純物、例えば、ひ素を斜め
回転イオン注入する。このとき、ひ素は第2図(c)の
図中の矢印に示されるようにコンタクトホール209に斜
めに入射するためコンタクトホール側壁の第1の多結晶
シリコン210にも十分ひ素がドープされN+化する。
次に、第2図(d)にしめすように、N+型コレクタ電
極引き出し領域205及びN+多結晶シリコン207上のコンタ
クトホール209を被覆するパターンにホトレジスト212を
形成し、P型不純物例えばボロンを斜め回転イオン注入
する。このとき、ボロンは第2図(d)の図中の矢印に
示されるようにコンタクトホール209に斜めに入射する
ためコンタクトホール側壁の第1の多結晶シリコン210
にも十分ボロンがドープされP+化する。
次に、第2図(e)にしめすように、第2の多結晶シ
リコン213を化学気相成長により約0.5μm成長しコンタ
クトホール209を埋め込み、窒素雰囲気中で900℃,20分
の熱処理を行ない第1の多結晶シリコン210に注入され
た不純物をコンタクトホール209内の第2の多結晶シリ
コン213に十分拡散し活性化させる。
次に、プラズマエッチングにより硅酸系ガラス208が
露出するまで第2の多結晶シリコン213及び第1の多結
晶シリコン210を全面エッチングし、第2図(f)に示
すように、それぞれ下地と同型の不純物を含む多結晶シ
リコンをコンタクトホール209内に残留形成し、埋込み
コンタクトを得る。
次に、アルミをスパッタ法により形成し、第2図
(g)に示すように、配線形状に形成し配線アルミ214
を得る。
このとき表面が十分に平坦化されているので、アルミ
スパッタ時のカバレッジ不良による下地パターンと配線
アルミの接続不良は発生ない。また、コンタクトホール
内の多結晶シリコンが下地と同型の不純物にドープされ
ているため、埋込みコンタクトを介し配線アルミはN+
コレクタ電極引き出し領域205,N+多結晶シリコン207,P
型エース204とオーミックに接続される。
〔発明の効果〕
本発明は、コンタクトホール内の多結晶シリコンに対
する不純物の選択的ドーピングに際し斜め回転イオン注
入法を採用することにより、N+型,P+型領域を有する半
導体装置の埋込みコンタクトの形成工程において、コン
タクトホール形成工程及び多結晶シリコンのコンタクト
ホールへの埋込み工程を、それぞれ1回に減らせる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は第1の実施例の工程順縦断面
図、第2図(a)〜(g)は第2の実施例の工程順縦断
面図、第3図(a)〜(d)は従来技術の工程順縦断面
図である。 101,201,301……P型シリコン基板、102,302……Nウエ
ル、103,303……LOCOS、104,304……N+拡散層、105,305
……P+拡散層、106,306……ゲートSiO2、107,207,307…
…N+多結晶シリコン、108,311……シリコン酸化膜、109
……モリブデンシリサイド膜、110……PSG膜、111,209
……コンタクトホール、112,210……第1の多結晶シリ
コン、113,211……第1のホトレジスト、114,212……第
2のホトレジスト、115,213……第2の多結晶シリコ
ン、116,214,314……配線アルミ、202……N+埋込み層、
203……N型コレクタ、204……P型ベース、205……N+
型コレクタ電極引き出し領域、206……N+型エミッタ、2
08……硅酸系ガラス、308……層間絶縁膜、309……第1
のコンタクトホール、310……N型の第1の多結晶シリ
コン、313……P型の第1の多結晶シリコン。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機能領域を有する半導体基板上に形成され
    た絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記絶
    縁膜を有する半導体基板の全面に第1の多結晶シリコン
    層を化学気相成長する工程と、不純物を斜め回転イオン
    注入により第1の多結晶シリコン中にドープする工程
    と、前記第1の多結晶シリコン上に第2の多結晶シリコ
    ンを化学気相成長する工程と、前記第2の多結晶シリコ
    ンと前記第1の多結晶シリコンを全面エッチングし前記
    コンタクトホール内に前記第2の多結晶シリコンと前記
    第1の多結晶シリコンを残し前記絶縁膜を露出させ埋込
    みコンタクトを形成する工程と、前記絶縁膜上及び前記
    埋込みコンタクト上に所定の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。
  2. 【請求項2】コンタクトホールに成長した第1の多結晶
    シリコンにドープする不純物を、ホトレジストを用い
    て、所望の領域に選択的にドープ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。
  3. 【請求項3】コンタクトホールに成長した第1の多結晶
    シリコンに複数の種類の不純物を、ホトレジストを用い
    て、それぞれ所望の領域に選択的にドープすることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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