JP2903191B2 - 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
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に使用さ
れている接触孔の製造方法に関する。
れている接触孔の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３の古典的方法に示すように、シリコ
ン基板２１内にボロン等のＰ型不純物元素が拡散された
Ｐ+ 拡散層２２とリン等のＮ型不純物元素が拡散された
Ｎ+ 拡散層２３が形成され、その上にシリコン酸化膜等
の絶縁膜２４が形成され、さらにＰ+ 拡散層２２および
Ｎ+ 拡散層２３と上部配線層２７との接触を得るための
接触孔（コンタクト孔）２５および２６が形成される。
このコンタクト孔２５、２６の大きさが１μｍ以下の微
小になると上部配線層との接触を得る事が非常に困難と
なる。すなわち、蒸着により上部配線層２７を積層する
とコンタクト孔２５、２６の内部に上部配線層２７の材
料（例えばＡｌ）が充分に入っていかないために拡散層
２２、２３と上部配線２７との接触が充分に取れない
事、コンタクト孔２５、２６内に上部配線層２７の入ら
ない領域２８、すなわち空隙が存在する事などの問題点
があり、この改良の方法として図４（ａ）〜（ｆ）で示
す方法が提示されている。
ン基板２１内にボロン等のＰ型不純物元素が拡散された
Ｐ+ 拡散層２２とリン等のＮ型不純物元素が拡散された
Ｎ+ 拡散層２３が形成され、その上にシリコン酸化膜等
の絶縁膜２４が形成され、さらにＰ+ 拡散層２２および
Ｎ+ 拡散層２３と上部配線層２７との接触を得るための
接触孔（コンタクト孔）２５および２６が形成される。
このコンタクト孔２５、２６の大きさが１μｍ以下の微
小になると上部配線層との接触を得る事が非常に困難と
なる。すなわち、蒸着により上部配線層２７を積層する
とコンタクト孔２５、２６の内部に上部配線層２７の材
料（例えばＡｌ）が充分に入っていかないために拡散層
２２、２３と上部配線２７との接触が充分に取れない
事、コンタクト孔２５、２６内に上部配線層２７の入ら
ない領域２８、すなわち空隙が存在する事などの問題点
があり、この改良の方法として図４（ａ）〜（ｆ）で示
す方法が提示されている。
【０００３】すなわち、図４（ａ）に示すように半導体
基板３１内にＰ+拡散層３２、Ｎ+ 拡散層３３、その上
に絶縁膜３４、コンタクト孔３５、３６を形成する。次
に図４（ｂ）に示すようにドーピングされていない多結
晶シリコン膜３７を積層し、コンタクト孔３５、３６を
完全に充填する。多結晶シリコン膜は化学気相成長法
（ＣＶＤ法）で積層されるため段差被覆性が良好であ
り、コンタクト孔が１μｍ以下の微小な大きさになって
もコンタクト孔を充分に充填する事ができる。
基板３１内にＰ+拡散層３２、Ｎ+ 拡散層３３、その上
に絶縁膜３４、コンタクト孔３５、３６を形成する。次
に図４（ｂ）に示すようにドーピングされていない多結
晶シリコン膜３７を積層し、コンタクト孔３５、３６を
完全に充填する。多結晶シリコン膜は化学気相成長法
（ＣＶＤ法）で積層されるため段差被覆性が良好であ
り、コンタクト孔が１μｍ以下の微小な大きさになって
もコンタクト孔を充分に充填する事ができる。
【０００４】次に図４（ｃ）に示すように多結晶シリコ
ン膜３７をエッチバックしコンタクト孔３５、３６を多
結晶シリコン膜３７で充填した領域５０、５１のみを残
した状態にする。次に図４（ｄ）に示すようにＮ+ 拡散
層のコンタクト孔３６の側をフォトレジスト等３８で選
択的に覆い、Ｐ+ 拡散層のコンタクト孔３５を充填して
いる多結晶シリコン５０にボロン等のＰ型不純物のイオ
ン注入を行い、Ｐ型不純物のドーピングを行う。
ン膜３７をエッチバックしコンタクト孔３５、３６を多
結晶シリコン膜３７で充填した領域５０、５１のみを残
した状態にする。次に図４（ｄ）に示すようにＮ+ 拡散
層のコンタクト孔３６の側をフォトレジスト等３８で選
択的に覆い、Ｐ+ 拡散層のコンタクト孔３５を充填して
いる多結晶シリコン５０にボロン等のＰ型不純物のイオ
ン注入を行い、Ｐ型不純物のドーピングを行う。
【０００５】次に図４（ｅ）に示すように、Ｐ+ 拡散層
のコンタクト孔３５の側をフォトレジスト等３９で選択
的に覆い、Ｎ+ 拡散層のコンタクト孔３６を充填してい
る多結晶シリコン膜５１にリンあるいは砒素等のＮ型不
純物のイオン注入を行い、Ｎ型不純物のドーピングを行
う。次に熱処理等を行った後に図４（ｆ）に示すように
上部配線層４０を形成する事により、Ｐ+ 拡散層３２お
よびＮ+ 拡散層３３と上部配線層４０との接触をとる。
のコンタクト孔３５の側をフォトレジスト等３９で選択
的に覆い、Ｎ+ 拡散層のコンタクト孔３６を充填してい
る多結晶シリコン膜５１にリンあるいは砒素等のＮ型不
純物のイオン注入を行い、Ｎ型不純物のドーピングを行
う。次に熱処理等を行った後に図４（ｆ）に示すように
上部配線層４０を形成する事により、Ｐ+ 拡散層３２お
よびＮ+ 拡散層３３と上部配線層４０との接触をとる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図４の方法による問題
点の第１は図４（ｄ）および（ｅ）で示すイオン注入に
ある。すなわち、Ｐ+ 拡散層３２およびＮ+ 拡散層３３
と上部配線層４０との充分低い接触抵抗を得るには、多
結晶シリコン膜５０、５１を充分低い抵抗体にする必要
がある。そこでイオン注入の注入量を１×１０16／ｃｍ
2 以上のドーズ量にする必要があり、イオン注入時間が
多くなり高い費用が発生する。さらにコンタクト孔３
５、３６の深さは通常０．５μｍ以上あり、多結晶シリ
コン膜５０、５１の底の方までイオン注入するにはイオ
ン注入の際に高い加速エネルギーが必要となり、イオン
注入に大きな負荷がかかる。またイオン注入の際にダメ
ッジが生じ半導体装置の特性と信頼性に大きな影響を与
える。
点の第１は図４（ｄ）および（ｅ）で示すイオン注入に
ある。すなわち、Ｐ+ 拡散層３２およびＮ+ 拡散層３３
と上部配線層４０との充分低い接触抵抗を得るには、多
結晶シリコン膜５０、５１を充分低い抵抗体にする必要
がある。そこでイオン注入の注入量を１×１０16／ｃｍ
2 以上のドーズ量にする必要があり、イオン注入時間が
多くなり高い費用が発生する。さらにコンタクト孔３
５、３６の深さは通常０．５μｍ以上あり、多結晶シリ
コン膜５０、５１の底の方までイオン注入するにはイオ
ン注入の際に高い加速エネルギーが必要となり、イオン
注入に大きな負荷がかかる。またイオン注入の際にダメ
ッジが生じ半導体装置の特性と信頼性に大きな影響を与
える。
【０００７】問題点の第２は図４（ｄ）と（ｅ）で示す
ようにフォトレジスト等でマスキングを行うため、大幅
な工程増となり費用が大きく増大する。問題点の第３
は、絶縁膜３４がＰ型あるいはＮ型の不純物元素を含む
場合に、絶縁膜３４中からこれらの不純物がコンタクト
孔を埋め込んでいる多結晶シリコン膜５０、５１中へ拡
散してきて、接触抵抗を増大する可能性がある。その時
にはイオン注入量をさらに増大せねばならなくなる。
ようにフォトレジスト等でマスキングを行うため、大幅
な工程増となり費用が大きく増大する。問題点の第３
は、絶縁膜３４がＰ型あるいはＮ型の不純物元素を含む
場合に、絶縁膜３４中からこれらの不純物がコンタクト
孔を埋め込んでいる多結晶シリコン膜５０、５１中へ拡
散してきて、接触抵抗を増大する可能性がある。その時
にはイオン注入量をさらに増大せねばならなくなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明では、Ｐ+ 拡散層の側のコンタクト孔はＰ
型の不純物元素を含む多結晶シリコン膜をＣＶＤ法にて
積層しエッチバックする事によりコンタクト孔を充填
し、Ｎ+ 拡散層の側のコンタクト孔はＮ型の不純物元素
を含む多結晶シリコン膜をＣＶＤ法にて積層しエッチバ
ックする事によりコンタクト孔を充填する。
めに、本発明では、Ｐ+ 拡散層の側のコンタクト孔はＰ
型の不純物元素を含む多結晶シリコン膜をＣＶＤ法にて
積層しエッチバックする事によりコンタクト孔を充填
し、Ｎ+ 拡散層の側のコンタクト孔はＮ型の不純物元素
を含む多結晶シリコン膜をＣＶＤ法にて積層しエッチバ
ックする事によりコンタクト孔を充填する。
【０００９】
【作用】コンタクト孔の中を充填している多結晶シリコ
ン膜は既にＰ型あるいはＮ型の不純物濃度が充分に高い
ので、イオン注入の工程を省略する事ができる。
ン膜は既にＰ型あるいはＮ型の不純物濃度が充分に高い
ので、イオン注入の工程を省略する事ができる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図１（ａ）〜図１（ｇ）、
図２により詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、
半導体基板１内にＰ型の不純物拡散層であるＰ+ 拡散層
２およびＮ型の不純物拡散層であるＮ+ 拡散層３を形成
した後、絶縁膜４を形成する。半導体基板１はシリコン
（Ｓｉ）基板あるいは砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、イン
ジウムリン（ＩｎＰ）などのような化合物半導体基板あ
るいはＳＯＩ（Silicon On Insulator）等の一般的な半
導体基板である。また絶縁膜４は、半導体基板１と後に
形成する配線との絶縁を行うもので、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2 ）やシリコン窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、あるい
はシリコン酸窒化膜などである。シリコン酸化膜として
不純物を含まないノンドープシリコン酸化膜やボロン
（Ｂ）を含むＢＳＧ膜（Boron Silicate Glass) やリン
（Ｐ）を含むＰＳＧ膜（Phosphorus Silicate Glass)あ
るいはボロン（Ｂ）とリン（Ｐ）の両方を含むＢＰＳＧ
膜（Boron Phosphorus Silicate Glass)や砒素（Ａｓ）
を含むＡＳＧ膜（Arsenide Silicate Glass)等が挙げら
れる。
図２により詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、
半導体基板１内にＰ型の不純物拡散層であるＰ+ 拡散層
２およびＮ型の不純物拡散層であるＮ+ 拡散層３を形成
した後、絶縁膜４を形成する。半導体基板１はシリコン
（Ｓｉ）基板あるいは砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、イン
ジウムリン（ＩｎＰ）などのような化合物半導体基板あ
るいはＳＯＩ（Silicon On Insulator）等の一般的な半
導体基板である。また絶縁膜４は、半導体基板１と後に
形成する配線との絶縁を行うもので、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2 ）やシリコン窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、あるい
はシリコン酸窒化膜などである。シリコン酸化膜として
不純物を含まないノンドープシリコン酸化膜やボロン
（Ｂ）を含むＢＳＧ膜（Boron Silicate Glass) やリン
（Ｐ）を含むＰＳＧ膜（Phosphorus Silicate Glass)あ
るいはボロン（Ｂ）とリン（Ｐ）の両方を含むＢＰＳＧ
膜（Boron Phosphorus Silicate Glass)や砒素（Ａｓ）
を含むＡＳＧ膜（Arsenide Silicate Glass)等が挙げら
れる。
【００１１】次に図１（ｂ）に示すようにフォトレジス
ト膜５等でパターニングし、絶縁膜４の一部を選択的に
エッチングし、コンタクト孔６を形成する。このコンタ
クト孔６は、まずＰ+ 拡散層２の側だけにあけ、Ｎ+ 拡
散層側にはあけない。このコンタクト孔６をあける方法
としてドライエッチングとウェットエッチングがある。
コンタクト孔６の直径または１辺の長さが１μｍ以下の
小さなコンタクト孔になるとコンタクト孔の側壁も垂直
に近くなってくる。
ト膜５等でパターニングし、絶縁膜４の一部を選択的に
エッチングし、コンタクト孔６を形成する。このコンタ
クト孔６は、まずＰ+ 拡散層２の側だけにあけ、Ｎ+ 拡
散層側にはあけない。このコンタクト孔６をあける方法
としてドライエッチングとウェットエッチングがある。
コンタクト孔６の直径または１辺の長さが１μｍ以下の
小さなコンタクト孔になるとコンタクト孔の側壁も垂直
に近くなってくる。
【００１２】次に図１（ｃ）に示すようにＰ型の不純物
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜７を化学気相成長法（ＣＶＤ法）にて積層する。この
方法として一例を挙げるとジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスと
シラン（ＳｉＨ4 ）ガスを５００℃以上の温度で熱分解
する事により、Ｐ型の不純物であるボロン（Ｂ）を含む
多結晶シリコン膜が形成される。また、この時熱分解温
度が５５０℃以下であればアモルファスシリコン膜が形
成される。また他の方法としてジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガ
スとシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを常温以上の温度と高周波
プラズマあるいは光励起反応とで分解してＢを含む多結
晶シリコン膜が形成される。又、この時の温度が３５０
℃以下であればアモルファスシリコン膜が形成される。
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜７を化学気相成長法（ＣＶＤ法）にて積層する。この
方法として一例を挙げるとジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスと
シラン（ＳｉＨ4 ）ガスを５００℃以上の温度で熱分解
する事により、Ｐ型の不純物であるボロン（Ｂ）を含む
多結晶シリコン膜が形成される。また、この時熱分解温
度が５５０℃以下であればアモルファスシリコン膜が形
成される。また他の方法としてジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガ
スとシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを常温以上の温度と高周波
プラズマあるいは光励起反応とで分解してＢを含む多結
晶シリコン膜が形成される。又、この時の温度が３５０
℃以下であればアモルファスシリコン膜が形成される。
【００１３】さらに一般的な方法としてＰ型の不純物元
素を含むガスとシリコン形成用のガスを組合わせる事に
より、熱分解またはプラズマ分解の方法でＰ型の不純物
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜を形成できる。図１（ｃ）にも示すように、以上のよ
うな化学気相成長法で積層したＰ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７は段差
被覆性に優れているので、コンタクト孔６の大きさが１
μｍ以下あるいは０．５μｍ以下になっても、コンタク
ト孔６の内部に積層され、コンタクト孔６を埋め込んで
も内部に空隙が形成される事なく、コンタクト孔６を完
全に埋め込む事ができる。
素を含むガスとシリコン形成用のガスを組合わせる事に
より、熱分解またはプラズマ分解の方法でＰ型の不純物
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜を形成できる。図１（ｃ）にも示すように、以上のよ
うな化学気相成長法で積層したＰ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７は段差
被覆性に優れているので、コンタクト孔６の大きさが１
μｍ以下あるいは０．５μｍ以下になっても、コンタク
ト孔６の内部に積層され、コンタクト孔６を埋め込んで
も内部に空隙が形成される事なく、コンタクト孔６を完
全に埋め込む事ができる。
【００１４】次に図１（ｄ）に示すように多結晶シリコ
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を上からエッチ
ングする事により、コンタクト孔６の内部だけに多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を残しコ
ンタクト孔を穴埋めする。これによりコンタクト孔の段
差を非常に小さくする事ができる。この方法は一般にエ
ッチバック法と呼ばれている。コンタクト孔のある部分
は図１（ｃ）からも分かるように多結晶シリコン膜ある
いはアモルファスシリコン膜７が絶縁膜４の上にある多
結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の厚
みよりコンタクトの深さ分厚いので、絶縁膜４の上にあ
る多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７
を全部エッチングしてもコンタクト孔６には多結晶シリ
コン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を充分に残
し、コンタクト孔６を多結晶シリコン膜あるいはアモル
ファスシリコン膜７で埋め込む事ができる。
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を上からエッチ
ングする事により、コンタクト孔６の内部だけに多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を残しコ
ンタクト孔を穴埋めする。これによりコンタクト孔の段
差を非常に小さくする事ができる。この方法は一般にエ
ッチバック法と呼ばれている。コンタクト孔のある部分
は図１（ｃ）からも分かるように多結晶シリコン膜ある
いはアモルファスシリコン膜７が絶縁膜４の上にある多
結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の厚
みよりコンタクトの深さ分厚いので、絶縁膜４の上にあ
る多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７
を全部エッチングしてもコンタクト孔６には多結晶シリ
コン膜あるいはアモルファスシリコン膜７を充分に残
し、コンタクト孔６を多結晶シリコン膜あるいはアモル
ファスシリコン膜７で埋め込む事ができる。
【００１５】次に図１（ｅ）に示すようにＰ+ 拡散層２
のコンタクト孔を埋め込んでいるＰ型不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の表面
をキャップ絶縁膜８で覆う。このキャップ絶縁膜８は後
にＮ型不純物をドープした多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜をエッチバックする時、コンタク
ト孔６に埋め込まれたＰ型不純物をドープした多結晶シ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７をエッチン
グさせないためのストッパーとなるためのものである。
のコンタクト孔を埋め込んでいるＰ型不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の表面
をキャップ絶縁膜８で覆う。このキャップ絶縁膜８は後
にＮ型不純物をドープした多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜をエッチバックする時、コンタク
ト孔６に埋め込まれたＰ型不純物をドープした多結晶シ
リコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７をエッチン
グさせないためのストッパーとなるためのものである。
【００１６】従って、ある程度多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜７がエッチングされてもよい
が、Ｎ型の多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリ
コン膜のエッチング速度がＰ型の多結晶シリコン膜ある
いはアモルファスシリコン膜７のエッチング速度よりも
充分に大きくＰ型の多結晶シリコン膜あるいはアモルフ
ァスシリコン膜７がエッチングされる可能性が小さけれ
ばキャップ絶縁膜８は必要ない。このキャップ絶縁膜８
の形成方法として、コンタクト孔６を埋め込んだ多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の表面を
酸化して薄いシリコン酸化膜を形成する方法と、図１
（ｄ）の後に全面に薄い絶縁膜を積層する方法がある。
はアモルファスシリコン膜７がエッチングされてもよい
が、Ｎ型の多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリ
コン膜のエッチング速度がＰ型の多結晶シリコン膜ある
いはアモルファスシリコン膜７のエッチング速度よりも
充分に大きくＰ型の多結晶シリコン膜あるいはアモルフ
ァスシリコン膜７がエッチングされる可能性が小さけれ
ばキャップ絶縁膜８は必要ない。このキャップ絶縁膜８
の形成方法として、コンタクト孔６を埋め込んだ多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７の表面を
酸化して薄いシリコン酸化膜を形成する方法と、図１
（ｄ）の後に全面に薄い絶縁膜を積層する方法がある。
【００１７】ここで述べている薄いという意味はエッチ
ングのストッパになる程度の薄さであり、たとえばこの
後に積層するＮ型不純物をドープした多結晶シリコン膜
あるいはアモルファスシリコン膜の厚みをｈ、この多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜とキャッ
プ絶縁膜８とのエッチング速度の比（選択比）をｉ、オ
ーバーエッチング量をｊ％とすると、キャップ絶縁膜８
の厚みはｈｊ／１００ｉ以上となる。もちろん、多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７が少しエ
ッチングされても良ければ、キャップ絶縁膜の厚みは上
式より薄くなっても良い。
ングのストッパになる程度の薄さであり、たとえばこの
後に積層するＮ型不純物をドープした多結晶シリコン膜
あるいはアモルファスシリコン膜の厚みをｈ、この多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜とキャッ
プ絶縁膜８とのエッチング速度の比（選択比）をｉ、オ
ーバーエッチング量をｊ％とすると、キャップ絶縁膜８
の厚みはｈｊ／１００ｉ以上となる。もちろん、多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜７が少しエ
ッチングされても良ければ、キャップ絶縁膜の厚みは上
式より薄くなっても良い。
【００１８】さて、このキャップ絶縁膜８を形成した後
にフォトレジスト膜９等でパターニングし、絶縁膜４の
一部を選択的にエッチングし、コンタクト孔１０を形成
する。このコンタクト孔１０はＮ+ 拡散層３の側だけに
あけ、Ｐ+ 拡散層側にはあけない。このコンタクト孔１
０をあける方法として、ドライエッチングとウェットエ
ッチングがある。
にフォトレジスト膜９等でパターニングし、絶縁膜４の
一部を選択的にエッチングし、コンタクト孔１０を形成
する。このコンタクト孔１０はＮ+ 拡散層３の側だけに
あけ、Ｐ+ 拡散層側にはあけない。このコンタクト孔１
０をあける方法として、ドライエッチングとウェットエ
ッチングがある。
【００１９】次に図１（ｆ）に示すようにＮ型の不純物
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜１１を化学気相成長法（ＣＶＤ法）にて積層する。こ
の方法として一例を挙げるとホスフィン（ＰＨ3 ）ガス
とシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを５００℃以上の温度で熱分
解する事により、Ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）を含む
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜が形
成される。また、他の方法としてホスフィン（ＰＨ3 ）
ガスとシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを常温以上の温度と高周
波プラズマあるいは光励起反応により分解してＰを含む
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形
成できる。
を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜１１を化学気相成長法（ＣＶＤ法）にて積層する。こ
の方法として一例を挙げるとホスフィン（ＰＨ3 ）ガス
とシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを５００℃以上の温度で熱分
解する事により、Ｎ型の不純物であるリン（Ｐ）を含む
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜が形
成される。また、他の方法としてホスフィン（ＰＨ3 ）
ガスとシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを常温以上の温度と高周
波プラズマあるいは光励起反応により分解してＰを含む
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形
成できる。
【００２０】さらに一般的な方法としてＮ型の不純物元
素（Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ等）を含むガスとシリコン形成用の
ガスを組合わせる事により熱分解またはプラズマ分解ま
たは光分解等の方法でＮ型の不純物を含む多結晶シリコ
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形成できる。図
１（ｆ）にも示すように、以上のような化学気相成長法
で積層したＮ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜１１は、段差被覆性に優れて
いるので、コンタクト孔１０の大きさが１μｍ以下ある
いは０．５μｍ以下になっても、コンタクト孔１０の内
部に積層され、コンタクト孔１０を埋め込んでも内部に
空隙が形成される事なくコンタクト孔１０を完全に埋め
込む事ができる。
素（Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ等）を含むガスとシリコン形成用の
ガスを組合わせる事により熱分解またはプラズマ分解ま
たは光分解等の方法でＮ型の不純物を含む多結晶シリコ
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形成できる。図
１（ｆ）にも示すように、以上のような化学気相成長法
で積層したＮ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜１１は、段差被覆性に優れて
いるので、コンタクト孔１０の大きさが１μｍ以下ある
いは０．５μｍ以下になっても、コンタクト孔１０の内
部に積層され、コンタクト孔１０を埋め込んでも内部に
空隙が形成される事なくコンタクト孔１０を完全に埋め
込む事ができる。
【００２１】次に図１（ｇ）に示すように多結晶シリコ
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１を上からエッ
チングする事により、コンタクト孔１０の内部だけに多
結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１を
残しコンタクト孔を穴埋めする。これによりコンタクト
孔の段差を非常に小さくする事ができる。この方法は一
般にエッチバック法と呼ばれている。コンタクト孔のあ
る部分は図１（ｆ）からも分かるように多結晶シリコン
膜あるいはアモルファスシリコン膜１１が絶縁膜４の上
にある多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜１１の厚みよりコンタクトの深さの分厚いので、絶縁
膜４の上にある多結晶シリコン膜あるいはアモルファス
シリコン膜１１を全部エッチングしてもコンタクト孔６
には多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜
１１を充分に残し、コンタクト孔１０を多結晶シリコン
膜あるいはアモルファスシリコン膜１１で埋め込む事が
できる。また、前に述べたようにＰ+ 拡散層側のコンタ
クト孔６を埋め込んだ多結晶シリコン膜あるいはアモル
ファスシリコン膜７の上にあるＮ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１がす
べてエッチングされてもキャップ絶縁膜８が存在するの
で、多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜
７は殆どエッチングされない。
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１を上からエッ
チングする事により、コンタクト孔１０の内部だけに多
結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１を
残しコンタクト孔を穴埋めする。これによりコンタクト
孔の段差を非常に小さくする事ができる。この方法は一
般にエッチバック法と呼ばれている。コンタクト孔のあ
る部分は図１（ｆ）からも分かるように多結晶シリコン
膜あるいはアモルファスシリコン膜１１が絶縁膜４の上
にある多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン
膜１１の厚みよりコンタクトの深さの分厚いので、絶縁
膜４の上にある多結晶シリコン膜あるいはアモルファス
シリコン膜１１を全部エッチングしてもコンタクト孔６
には多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜
１１を充分に残し、コンタクト孔１０を多結晶シリコン
膜あるいはアモルファスシリコン膜１１で埋め込む事が
できる。また、前に述べたようにＰ+ 拡散層側のコンタ
クト孔６を埋め込んだ多結晶シリコン膜あるいはアモル
ファスシリコン膜７の上にあるＮ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１がす
べてエッチングされてもキャップ絶縁膜８が存在するの
で、多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜
７は殆どエッチングされない。
【００２２】以上のようにして、Ｐ+ 拡散層側のコンタ
クト孔６はＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜７で完全に埋め込まれ、Ｎ+
拡散層側のコンタクト孔１０はＮ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１で完
全に埋め込まれている。その結果、コンタクト孔におけ
る表面段差は非常に小さい。
クト孔６はＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜７で完全に埋め込まれ、Ｎ+
拡散層側のコンタクト孔１０はＮ型の不純物を含む多結
晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜１１で完
全に埋め込まれている。その結果、コンタクト孔におけ
る表面段差は非常に小さい。
【００２３】次に図２に示すように上部配線層１２を形
成する。この上部配線層１２を形成する前に当然キャッ
プ絶縁膜８は除去されていなければならない。コンタク
ト孔６および１０における段差は小さいので上部配線層
１２がコンタクト孔に充分に接触し、Ｐ+ 拡散層２およ
びＮ+ 拡散層３に対して穴埋めされた多結晶シリコン膜
あるいはアモルファスシリコン膜７および１１を通して
上部配線層１２との接触特性は非常に良好となる。
成する。この上部配線層１２を形成する前に当然キャッ
プ絶縁膜８は除去されていなければならない。コンタク
ト孔６および１０における段差は小さいので上部配線層
１２がコンタクト孔に充分に接触し、Ｐ+ 拡散層２およ
びＮ+ 拡散層３に対して穴埋めされた多結晶シリコン膜
あるいはアモルファスシリコン膜７および１１を通して
上部配線層１２との接触特性は非常に良好となる。
【００２４】また上部配線層１２はコンタクト孔６およ
び１０でも段差形状が非常に良くなるため、コンタクト
孔の付近の配線の断線あるいはくびれというものがなく
なり、歩留まりの点でも信頼性の点でも良好となる。さ
らに、コンタクト孔の上の上部配線層の段差も非常に小
さくなり、その上に絶縁膜やさらなる配線層を形成する
場合も断線や悪い被覆性等の問題がなくなる。
び１０でも段差形状が非常に良くなるため、コンタクト
孔の付近の配線の断線あるいはくびれというものがなく
なり、歩留まりの点でも信頼性の点でも良好となる。さ
らに、コンタクト孔の上の上部配線層の段差も非常に小
さくなり、その上に絶縁膜やさらなる配線層を形成する
場合も断線や悪い被覆性等の問題がなくなる。
【００２５】図１（ａ）〜（ｇ）、図２は本発明の基本
部分を説明しただけであるので、半導体デバイスを形成
する上での途中の工程は述べていない。従って、図１
（ａ）〜（ｇ）、図２の前後および間の工程に種々の熱
処理、酸化、エッチング、膜形成などの工程が含まれて
いる事は言うまでもない。例えば、コンタクト形成後の
エッチングダメッジの除去などを目的とした熱処理など
もある。また、上部配線層として多結晶シリコン膜ある
いはシリサイド膜あるいは金属膜あるいはこれらの多層
膜が挙げられる。
部分を説明しただけであるので、半導体デバイスを形成
する上での途中の工程は述べていない。従って、図１
（ａ）〜（ｇ）、図２の前後および間の工程に種々の熱
処理、酸化、エッチング、膜形成などの工程が含まれて
いる事は言うまでもない。例えば、コンタクト形成後の
エッチングダメッジの除去などを目的とした熱処理など
もある。また、上部配線層として多結晶シリコン膜ある
いはシリサイド膜あるいは金属膜あるいはこれらの多層
膜が挙げられる。
【００２６】さらにＰ型あるいはＮ型の不純物を含んだ
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形
成した後のどこかの工程で多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜中のＰ型あるいはＮ型の不純物を
活性化するための熱処理を行っても良い。また、コンタ
クトをテーパーにするための熱処理を行う場合もある。
多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜を形
成した後のどこかの工程で多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜中のＰ型あるいはＮ型の不純物を
活性化するための熱処理を行っても良い。また、コンタ
クトをテーパーにするための熱処理を行う場合もある。
【００２７】また、図１（ａ）〜（ｇ）、図２ではＰ+
およびＮ+ 拡散層とコンタクトをとる場合を示したが、
Ｐ型およびＮ型の不純物を含んだ配線層とコンタクトを
とる場合も本発明を用いる事ができる事は言うまでもな
い。例えばＰ型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜
配線およびＮ型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜
配線上のコンタクト孔についても本発明を用いる事がで
きる。
およびＮ+ 拡散層とコンタクトをとる場合を示したが、
Ｐ型およびＮ型の不純物を含んだ配線層とコンタクトを
とる場合も本発明を用いる事ができる事は言うまでもな
い。例えばＰ型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜
配線およびＮ型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜
配線上のコンタクト孔についても本発明を用いる事がで
きる。
【００２８】ところで、本発明の実施例ではＰ+ 拡散層
側のコンタクト孔を先に行ったが、Ｎ+ 拡散層側のコン
タクト孔を先に行っても何等問題がない事は明らかであ
る。また、図１（ａ）〜（ｇ）、図２ではＰ+ およびＮ
+ 拡散層とコンタクトをとる場合を示したが、Ｎ型の不
純物元素を含んだ配線層とコンタクトをとる場合も本発
明が用いる事ができる事は言うまでもない。例えば、Ｎ
型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜上のコンタク
ト孔についても本発明を用いる事ができる。
側のコンタクト孔を先に行ったが、Ｎ+ 拡散層側のコン
タクト孔を先に行っても何等問題がない事は明らかであ
る。また、図１（ａ）〜（ｇ）、図２ではＰ+ およびＮ
+ 拡散層とコンタクトをとる場合を示したが、Ｎ型の不
純物元素を含んだ配線層とコンタクトをとる場合も本発
明が用いる事ができる事は言うまでもない。例えば、Ｎ
型の不純物元素を含んだ多結晶シリコン膜上のコンタク
ト孔についても本発明を用いる事ができる。
【００２９】さらにＮ+ 拡散層ではなく金属あるいはシ
リサイドなどからなる配線層の上のコンタクト孔にも本
発明を用いる事ができる。
リサイドなどからなる配線層の上のコンタクト孔にも本
発明を用いる事ができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明の効果として、高濃度のＰ型ある
いはＮ型の不純物を含有する多結晶シリコン膜をコンタ
クト孔の穴埋め材料に用いるので、以下の事が挙げられ
る。 （１）多結晶シリコン膜をコンタクト孔に穴埋めした後
のイオン注入をなくす事ができる。 （２）高濃度のＰ型あるいはＮ型の不純物を含有する多
結晶シリコン膜を使用できるので、コンタクト孔内に埋
め込まれた多結晶シリコン膜の抵抗を下げる事ができ
る。 （３）Ｐ+ あるいはＮ+ の拡散層と上部配線層との接触
抵抗（多結晶シリコン膜をはさんだ）を下げる事ができ
る。 （４）高濃度のＰ型あるいはＮ型の不純物を含有する多
結晶シリコン膜はＣＶＤ法にて積層するため、段差被覆
性（ステップカバレッジ）が良好で、１μｍ以下の大き
さのコンクタト孔も完全に充填できる。 （５）エッチバック法の最適化によりコンタクト孔での
段差を小さくでき、上部配線層がコンタクト孔で充填さ
れた多結晶シリコン膜と充分に接触させる事ができる。 （６）絶縁膜４がたとえＮ型あるいはＰ型の不純物を含
んだもので充填された多結晶シリコン膜中にＮ型あるい
はＰ型の不純物が拡散してきても、多結晶シリコン膜中
のＰ型あるいはＮ型の不純物濃度を大きくできるので、
多結晶シリコン膜の抵抗および接触抵抗の増加は殆ど起
こらないようにする事ができる。 （７）Ｎ型およびＰ型の拡散層を有する半導体装置に適
用できるので、応用範囲が広い。しかもマスク（パター
ニング）工程を最小限にできるので、プロセスコストを
低くできる。 （８）Ｎ型の拡散層の接触孔の形成およびＮ型不純物元
素を含む多結晶シリコン膜の充填を行う工程とＰ型の拡
散層の接触孔の形成およびＰ型不純物元素を含む多結晶
シリコン膜の充填を行う工程とは別個に行うので、互い
に干渉して問題を起こす事はない。
いはＮ型の不純物を含有する多結晶シリコン膜をコンタ
クト孔の穴埋め材料に用いるので、以下の事が挙げられ
る。 （１）多結晶シリコン膜をコンタクト孔に穴埋めした後
のイオン注入をなくす事ができる。 （２）高濃度のＰ型あるいはＮ型の不純物を含有する多
結晶シリコン膜を使用できるので、コンタクト孔内に埋
め込まれた多結晶シリコン膜の抵抗を下げる事ができ
る。 （３）Ｐ+ あるいはＮ+ の拡散層と上部配線層との接触
抵抗（多結晶シリコン膜をはさんだ）を下げる事ができ
る。 （４）高濃度のＰ型あるいはＮ型の不純物を含有する多
結晶シリコン膜はＣＶＤ法にて積層するため、段差被覆
性（ステップカバレッジ）が良好で、１μｍ以下の大き
さのコンクタト孔も完全に充填できる。 （５）エッチバック法の最適化によりコンタクト孔での
段差を小さくでき、上部配線層がコンタクト孔で充填さ
れた多結晶シリコン膜と充分に接触させる事ができる。 （６）絶縁膜４がたとえＮ型あるいはＰ型の不純物を含
んだもので充填された多結晶シリコン膜中にＮ型あるい
はＰ型の不純物が拡散してきても、多結晶シリコン膜中
のＰ型あるいはＮ型の不純物濃度を大きくできるので、
多結晶シリコン膜の抵抗および接触抵抗の増加は殆ど起
こらないようにする事ができる。 （７）Ｎ型およびＰ型の拡散層を有する半導体装置に適
用できるので、応用範囲が広い。しかもマスク（パター
ニング）工程を最小限にできるので、プロセスコストを
低くできる。 （８）Ｎ型の拡散層の接触孔の形成およびＮ型不純物元
素を含む多結晶シリコン膜の充填を行う工程とＰ型の拡
散層の接触孔の形成およびＰ型不純物元素を含む多結晶
シリコン膜の充填を行う工程とは別個に行うので、互い
に干渉して問題を起こす事はない。
【図１】（ａ）〜（ｇ）は本発明の半導体装置の製造方
法を示す工程順断面図である。
法を示す工程順断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の出来上がりを示す断面図
である。
である。
【図３】古典的方法によるコンタクト孔の問題点を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は従来の半導体装置の製造方法
を示す工程順断面図である。
を示す工程順断面図である。
１ 半導体基板 ２ Ｐ+ 拡散層 ３ Ｎ+ 拡散層 ４ 絶縁膜 ５，９ フォトレジスト膜 ６，１０ コンタクト孔 ７ Ｐ型不純物をドープした多結晶（アモルファス）シ
リコン膜 ８ キャップ絶縁膜 １１ Ｎ型不純物をドープした多結晶（アモルファス）
シリコン膜 １２ 上部配線層
リコン膜 ８ キャップ絶縁膜 １１ Ｎ型不純物をドープした多結晶（アモルファス）
シリコン膜 １２ 上部配線層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/768 H01L 29/40 - 29/51
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板表面部にＰ型及びＮ型の不純
物拡散層を形成する工程と、前記半導体基板表面上に絶
縁膜を形成する工程と、前記Ｐ型不純物領域部の前記絶
縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、前記コンタクト
孔のみにＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜またはア
モルファスシリコン膜で埋め込む工程と、前記埋め込ま
れたコンタクト孔の多結晶シリコン膜またはアモルファ
スシリコン膜の上を新たな絶縁膜で覆う工程と、前記Ｎ
型の不純物領域部の前記絶縁膜に新たなコンタクト孔を
形成する工程と、前記新たなコンタクト孔にＮ型の不純
物を含む多結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン
膜で埋め込む工程によりＰ型およびＮ型不純物拡散層と
上部配線層との接触領域を形成することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板表面部にＰ型及びＮ型の不純
物拡散層を形成する工程と、前記半導体基板表面上に絶
縁膜を形成する工程と、前記Ｎ型不純物領域部の前記絶
縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、前記コンタクト
孔のみにＮ型の不純物を含む多結晶シリコン膜またはア
モルファスシリコン膜で埋め込む工程と、前記埋め込ま
れたコンタクト孔の多結晶シリコン膜またはアモルファ
スシリコン膜の上を新たな絶縁膜で覆う工程と、前記Ｐ
型の不純物領域部の前記絶縁膜に新たなコンタクト孔を
形成する工程と、前記新たなコンタクト孔にＰ型の不純
物を含む多結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン
膜で埋め込む工程によりＰ型およびＮ型不純物拡散層と
上部配線層との接触領域を形成することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16057891A JP2903191B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
| US07/805,116 US5234863A (en) | 1990-12-11 | 1991-12-10 | Method of manufacturing doped contacts to semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16057891A JP2903191B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513363A JPH0513363A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2903191B2 true JP2903191B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15717997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16057891A Expired - Fee Related JP2903191B2 (ja) | 1990-12-11 | 1991-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903191B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0652372B1 (en) * | 1993-10-27 | 1998-07-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Reversible rotary compressor |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP16057891A patent/JP2903191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0513363A (ja) | 1993-01-22 |
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