JP3263657B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3263657B2
JP3263657B2 JP08362898A JP8362898A JP3263657B2 JP 3263657 B2 JP3263657 B2 JP 3263657B2 JP 08362898 A JP08362898 A JP 08362898A JP 8362898 A JP8362898 A JP 8362898A JP 3263657 B2 JP3263657 B2 JP 3263657B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、さらに詳しく言えば、平坦化を目的として
BPSG膜が形成され、ここに形成されたコンタクトホ
ールに良好にTi/TiN/W(またはAl)を形成す
る製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a BPSG film for planarization, and forming a Ti / TiN / W ( Or Al).

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の半導体装置及びその製造方
法について図面を参照しながら説明する。先ず、図6に
おいて、半導体基板1上の絶縁膜2に、形成予定のコン
タクトホール3に対応する領域が開口されたホトレジス
ト膜を介して、異方性エッチングにより前記絶縁膜2に
コンタクトホール3を形成する。尚、前記コンタクトホ
ール3は、半導体基板1表面に形成した拡散領域を露出
するものである。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor device and its manufacturing method will be described below with reference to the drawings. First, in FIG. 6, a contact hole 3 is formed in the insulating film 2 by anisotropic etching through a photoresist film in which a region corresponding to the contact hole 3 to be formed is opened in the insulating film 2 on the semiconductor substrate 1. Form. Note that the contact hole 3 exposes a diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0003】ここでコンタクトホール3は、4個形成さ
れているが、これに対応する図面は、図9に示され、ト
ランジスタの拡散領域4は、2点鎖線で示され、一点鎖
線で示すゲート6の両側に4個のコンタクトホール3・
・が形成されている。続いて図6や図9に示すように、
コンタクト抵抗の低減を目的としてある不純物(例えば
ボロン、リン、ヒ素等が拡散領域4にマスク5を介し
てイオン注入される。
Here, four contact holes 3 are formed, and the corresponding drawing is shown in FIG. 9, and the diffusion region 4 of the transistor is shown by a two-dot chain line and a gate shown by a one-dot chain line. 6 contact holes 3 on both sides
・ Is formed. Then, as shown in FIG. 6 and FIG.
An impurity (for example, boron, phosphorus, arsenic, etc. ) for the purpose of reducing the contact resistance is ion-implanted into the diffusion region 4 through the mask 5.

【0004】続いて、図7に示すようにコンタクトホー
ル3を含む全面にTi膜7、TiN膜8を順次スパッタ
法により形成して成るバリアメタル膜を形成し、続いて
図8に示すように、タングステンプラグを形成するため
に、W膜(またはアルミニウム膜)9を形成していた。
これは近年、半導体集積回路の高集積化と多層配線化が
進展するに伴って、コンタクトホールのアスペクト比が
増大する傾向にあり、このため、コンタクトホールにお
ける金属配線膜のステップカバレージが悪化し、断線等
を引き起こすおそれがあるため、上記問題を解消する技
術としてコンタクトホール内に前記バリアメタル膜を介
してタングステン膜等から成るコンタクトプラグを埋設
して、該コンタクトプラグ上に配線を形成している。
Subsequently, as shown in FIG. 7, a barrier metal film is formed on the entire surface including the contact hole 3 by sequentially forming a Ti film 7 and a TiN film 8 by a sputtering method. Then, as shown in FIG. In order to form a tungsten plug, a W film (or aluminum film) 9 has been formed.
In recent years, the aspect ratio of a contact hole tends to increase with the progress of high integration and multilayer wiring of a semiconductor integrated circuit, and therefore, step coverage of a metal wiring film in the contact hole deteriorates, As a technique for solving the above-described problem, a contact plug made of a tungsten film or the like is buried in the contact hole via the barrier metal film, and a wiring is formed on the contact plug. .

【0005】つまりコンタクトホール3を含む全面にT
i膜7及びTiN膜8を順次スパッタ法により形成して
成るバリアメタル膜を介してW膜9をCVD法により形
成し、該W膜をエッチバックすることで、コンタクトホ
ール3内にタングステンプラグを埋め込み、タングステ
ンプラグ上にアルミニウム膜等から成る配線膜を形成し
ていた。
[0005] That is, T
A W film 9 is formed by a CVD method via a barrier metal film formed by sequentially forming an i film 7 and a TiN film 8 by a sputtering method, and the tungsten film is etched back to form a tungsten plug in the contact hole 3. A wiring film made of an aluminum film or the like is formed on the buried tungsten plug.

【0006】これらの技術は、例えば特開昭63−13
3648号公報等に述べられている。
[0006] These techniques are disclosed in, for example, JP-A-63-13.
No. 3648, and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図8に於いて、絶縁膜
2は、最下層にゲート絶縁膜が形成され、その上層に
は、TEOS膜、グラス膜等が何層か積層され、最後に
は、表面を平坦化するためにBPSG膜10が形成され
ている。また図6のコンタクトホール3に不純物をイオ
ン注入する際、コンタクトホール3の微細化に伴い、図
9に示すように複数のコンタクトをまとめてマスク5で
囲み、一度にイオン注入していた。例えばここでは、一
つのトランジスタのコンタクト、つまり八個のコンタク
トホールをマスク5で囲んで一度にイオン注入してい
た。
In FIG. 8, a gate insulating film is formed in the lowermost layer of the insulating film 2, and several layers of a TEOS film, a glass film, and the like are stacked thereon, and finally, Has a BPSG film 10 formed to planarize the surface. When impurities are ion-implanted into the contact hole 3 in FIG. 6, a plurality of contacts are collectively surrounded by a mask 5 and ion-implanted at once as shown in FIG. For example, here, the contact of one transistor, that is, eight contact holes are surrounded by the mask 5 and ion-implanted at one time.

【0008】図8に於いて、×印で示したものがイオン
注入された不純物であり、マスク5で囲まれた領域のB
PSG膜10にも当然イオン注入される。しかしこのイ
オン注入後には必ず不純物を拡散するために例えば70
0〜800度程度のアニール工程を伴う。この時、BP
SG膜は、不純物が更に濃くなって導入されている部分
(×印の領域)と、これよりも低濃度のBPSG膜(×
印の付されていない領域)に分かれ、前記熱処理によ
り、コンタクトが歪んでしまう問題があった。
[0008] In FIG. 8, those indicated by crosses are the impurities implanted by ion implantation, and B in the region surrounded by the mask 5.
Naturally, ions are also implanted into the PSG film 10. However, after this ion implantation, for example, 70
This involves an annealing step of about 0 to 800 degrees. At this time, BP
The SG film has a portion in which the impurity is further concentrated (the region marked with x) and a BPSG film having a lower concentration (× region).
(A region without a mark), and there was a problem that the contact was distorted by the heat treatment.

【0009】特に、図8に於いては、×印が付されてい
ない領域が冷却時により収縮し、左右のコンタクトホー
ル3の外側側辺11、12が外側に傾く傾向があった。
すると符号13に示すようにひさしが形成され、Tiが
TiN8から露出し、いわゆるボルケーノと称するWと
の過激反応部分14が発生し、コンタクト不良が発生す
る問題があった。
[0009] In particular, in FIG. 8, the regions not marked with “x” tend to shrink during cooling, and the outer sides 11 and 12 of the left and right contact holes 3 tend to tilt outward.
Then, an eave is formed as shown by reference numeral 13, Ti is exposed from TiN 8, a radical reaction portion 14 with W called so-called volcano occurs, and there is a problem that a contact failure occurs.

【0010】ここで図9を参照すれば、マスク5の開口
部は、横長であり、縦側辺(右側辺15と左側辺16)
と横側辺(上下の側辺)で歪みの加わり具合が変わり、
特に右側辺15や左側辺16の近傍に位置するコンタク
トが外側に傾く傾向がある。またAlの場合でも、ここ
のひさしの部分でステップカバレージが悪化し、抵抗値
の上昇、断線等が発生する問題があった。
Referring to FIG. 9, the opening of the mask 5 is horizontally long and has a vertical side (right side 15 and left side 16).
And the degree of distortion changes on the horizontal side (upper and lower sides),
In particular, contacts located near the right side 15 and the left side 16 tend to tilt outward. In addition, even in the case of Al, there is a problem that the step coverage is deteriorated at the eaves portion here, and the resistance value is increased, the wire is disconnected, and the like.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
に鑑みて成され、第1に、コンタクトホールを囲む絶縁
膜を、平坦化を主目的としてBPSG膜で形成し、この
後、このBPSG膜の上に前記BPSG膜よりもエッチ
ングレートが速く、且つイオン注入のマスクとなる不純
物注入阻止膜を被覆し、前記コンタクトホールを開口し
た後、前記コンタクトホールへ不純物をイオン注入する
際、前記コンタクトホール以外は前記不純物注入阻止膜
で前記不純物をトラップさせることで解決するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. First, an insulating film surrounding a contact hole is formed of a BPSG film mainly for planarization. After the BPSG film has an etching rate higher than that of the BPSG film and is coated with an impurity implantation blocking film serving as a mask for ion implantation, and after opening the contact hole, when implanting ions into the contact hole, The problem is solved by trapping the impurities with the impurity injection blocking film except for the contact holes.

【0012】特にBPSG膜は、不純物の濃度差によ
り、アニール時にコンタクトホールに歪みが加わる。そ
のため、直接不純物が注入されないように、不純物注入
阻止膜となる絶縁膜を設ければ、BPSG膜の全域は、
不純物が注入されないためアニール時の歪みのアンバラ
ンスが取れ、コンタクトの変形を防止できる。第2に、
第1の手段に加え、コンタクトホールの予定領域に対応
する不純物注入阻止膜を等方的にエッチングした後、コ
ンタクトホールを開口することで解決するものである。
Particularly, in the BPSG film, a contact hole is distorted during annealing due to a difference in impurity concentration. Therefore, if an insulating film serving as an impurity injection blocking film is provided so that impurities are not directly injected, the entire area of the BPSG film is
Since impurities are not implanted, distortion imbalance during annealing can be achieved, and contact deformation can be prevented. Second,
In addition to the first means, the problem is solved by opening the contact hole after isotropically etching the impurity injection blocking film corresponding to the expected region of the contact hole.

【0013】ここでも、ひさしの形成されやすい部分
(前記阻止膜の表面)が削れ、ひさし形成防止として有
効である。第3に、イオン注入する領域を、フローティ
ングゲートとコントロールゲートとが積層されて成る不
揮発性半導体記憶装置の周囲に位置するトランジスタ
のソース領域および/またはドレイン領域とすることで
解決するものである。
Also in this case, the portion where the eaves are easily formed (the surface of the blocking film) is scraped off, which is effective for preventing the eaves from being formed. Third, the problem is solved by making the region to be ion-implanted a source region and / or a drain region of a transistor located around a nonvolatile semiconductor memory device group in which a floating gate and a control gate are stacked. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置及びそ
の製造方法に係る一実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。先ず、図1において、一導電型の半導体基
板21には、例えば図8で示すようなトランジスタのソ
ース領域、ドレイン領域等の拡散領域22が形成され、
この上には、実質Siの酸化膜で成る絶縁膜23として
ゲート絶縁膜、・・、TEOS膜やグラス膜が何層か積
層され、最後にはBPSG膜24およびTEOS膜25
(後の不純物注入阻止膜となる)が積層されている。ま
た必要によりBPSG膜24の下層には、NSG膜(ノ
ンドープのグラス膜)が積層されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a semiconductor device according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to the drawings. First, in FIG. 1, a diffusion region 22 such as a source region and a drain region of a transistor as shown in FIG.
On top of this, several layers of a gate insulating film, a TEOS film and a glass film are laminated as an insulating film 23 substantially composed of an oxide film of Si, and finally a BPSG film 24 and a TEOS film 25
(Which will be a later impurity injection blocking film). If necessary, an NSG film (non-doped glass film) is laminated below the BPSG film 24.

【0015】このBPSG膜24は、Pが約3〜4wt
%、Bが約4〜5wt%の条件で混入されたSiグラス
膜であり、基板表面の平坦化を主目的とし、約8000
Å程度形成されている。また必要によっては、BPSG
膜のエッチバックが行われ、成膜後にはN2雰囲気、8
00〜900度程度で約30分間アニールされる。また
NSG膜は、不純物拡散のストッパーとして働き、約2
000Å程度形成される。
The BPSG film 24 has a P content of about 3 to 4 wt.
%, B is about 4 to 5 wt%, and is a Si glass film mixed with a main purpose of flattening the substrate surface.
About Å is formed. If necessary, BPSG
The film is etched back, and after the film formation , an N2 atmosphere, 8
Anneal for about 30 minutes at about 00 to 900 degrees. Also, the NSG film functions as a stopper for impurity diffusion, and
Approximately 000 ° is formed.

【0016】続いて、形成予定のコンタクトホール26
に対応する部分が開口されたホトレジストPRを介して
前記TEOS膜25をウェットやドライにより等方的に
エッチングする。従って従来例で示したひさしの形成部
分、特に後のイオン注入で不純物注入阻止膜の表面が変
質して硬質と成る表面部分が削れると共に、なだらかな
ステップが形成される。
Subsequently, a contact hole 26 to be formed is formed.
The TEOS film 25 is isotropically etched by wet or dry through a photoresist PR having an opening corresponding to the above. Therefore, the eaves-forming portion shown in the conventional example, particularly the surface portion of the impurity implantation blocking film which is hardened due to the deterioration of the surface in the subsequent ion implantation is cut off, and a gentle step is formed.

【0017】ここでは、フッ酸+フッ化アンモニウム+
酢酸のエッチャントを使用しているが、フッ酸系の溶液
でよい。続いてホトレジストPRを介してコンタクトホ
ール26が形成される。ここのエッチングは、異方性の
プラズマエッチングで実現され、ガスは主にCHF3+
CF4+Arである。
Here, hydrofluoric acid + ammonium fluoride +
Although an acetic acid etchant is used, a hydrofluoric acid-based solution may be used. Subsequently, a contact hole 26 is formed via a photoresist PR. The etching here is realized by anisotropic plasma etching, and the gas is mainly CHF3 +
CF4 + Ar.

【0018】更に図2に示すように、コンタクトホール
26…の一群を囲むマスク(図9参照。ここではホトレ
ジスト)27を介して前記拡散領域22にイオン注入す
る。不純物はここでは、BFイオンで、約40KeVの
加速電圧、3×1015/cm2のドーズ量の条件であ
る。続いて、この不純物の拡散を目的として、750
度、N2雰囲気で約30分アニールを行う。図2のNO
で示したように、このアニール等の工程を経るためどう
してもコンタクトホール26に露出するSiには、自然
酸化膜が形成される。
Further, as shown in FIG. 2, ions are implanted into the diffusion region 22 through a mask (see FIG. 9; photoresist here) surrounding a group of the contact holes 26. In this case, the impurity is BF ions, and the conditions are an acceleration voltage of about 40 KeV and a dose of 3.times.10@15 / cm @ 2. Subsequently, 750 is used for the purpose of diffusing the impurities.
Anneal for about 30 minutes in N2 atmosphere. NO in FIG.
As indicated, the Si exposed in absolutely the contact hole 26 to undergo the process of this annealing, such as a natural oxide film is formed.

【0019】そのため、図3に示すように、この自然酸
化膜NOを取り除くために、フッ酸とフッ化アンモニウ
ムの入った水溶液を用いてウェットエッチングする。こ
こで本発明の第1の特徴は、BPSG膜の上に形成され
た不純物注入阻止膜25である。特にBPSG膜は、不
純物の濃度差により、前記アニール時にコンタクトホー
ルに歪みが加わる。そのため、不純物が注入されないよ
うに、マスクとなる膜を設ければ、BPSG膜の全域
は、不純物が注入されない。従ってアニール時の歪みの
アンバランスが全域に渡り取れ、コンタクトの変形を防
止できる。
For this reason, as shown in FIG. 3, in order to remove the natural oxide film NO, wet etching is performed using an aqueous solution containing hydrofluoric acid and ammonium fluoride. Here, the first feature of the present invention is the impurity injection blocking film 25 formed on the BPSG film. In particular, in the BPSG film, a strain is applied to the contact hole during the annealing due to a difference in impurity concentration. Therefore, if a film serving as a mask is provided so that impurities are not implanted, the entire region of the BPSG film is not implanted with impurities. Therefore, the unbalance of the distortion at the time of annealing can be taken over the entire area, and the deformation of the contact can be prevented.

【0020】第2にBPSG膜よりもエッチングレート
の速いSiO2膜またはTEOS膜とすれば、図1で示
す不純物注入阻止膜のエッチング時、開口部表面の不純
物注入阻止膜が先にエッチングされるため若干のテーパ
ーRが形成され、ひさしの形成防止となる。またマスク
27が設けられているので、不純物の導入されるマスク
形状が図9のようなアンバランスな形状であっても、不
純物注入阻止膜25が設けて有るために、コンタクトホ
ールの変形が抑止できる。従って、今後益々コンタクト
ホールのサイズが小さくなり、個々のコンタクトホール
にマスクを合わせることがが難しくなっても、ある一群
のコンタクトホールでまとめてイオン注入できる。
Second, if an SiO2 film or a TEOS film having an etching rate higher than that of the BPSG film is used, the impurity implantation preventing film on the opening surface is etched first when the impurity implantation inhibiting film shown in FIG. 1 is etched. A slight taper R is formed to prevent the formation of the eaves. Further, since the mask 27 is provided, even if the mask into which the impurities are introduced has an unbalanced shape as shown in FIG. 9, the deformation of the contact hole is suppressed because the impurity injection blocking film 25 is provided. it can. Therefore, even if the size of the contact hole becomes smaller in the future and it becomes difficult to match the mask to each contact hole, ions can be implanted collectively in a certain group of contact holes.

【0021】続いて、図4に示すようにコンタクトホー
ル26を含む全面にTi膜28、TiN膜29を順次ス
パッタ法により形成して成るバリアメタル膜を形成し、
続いて、W膜またはアルミニウム膜から成る配線膜を形
成する。ここでコンタクトホール内に前記バリアメタル
膜を介してW膜から成るコンタクトプラグを埋設して、
該コンタクトプラグ上に配線を形成する場合、図5に示
すように、W膜をCVD法により形成した後、該W膜を
エッチバックすることで、コンタクトホール26内にタ
ングステンプラグ31を埋め込み、タングステンプラグ
31上にアルミニウム膜等から成る配線膜32を形成す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 4, a barrier metal film is formed by sequentially forming a Ti film 28 and a TiN film 29 on the entire surface including the contact hole 26 by a sputtering method.
Subsequently, a wiring film made of a W film or an aluminum film is formed. Here, a contact plug made of a W film is buried in the contact hole via the barrier metal film,
When a wiring is formed on the contact plug, as shown in FIG. 5, a tungsten film is formed by a CVD method, and then the tungsten film is etched back so that a tungsten plug 31 is embedded in the contact hole 26 to form a tungsten film. A wiring film 32 made of an aluminum film or the like is formed on the plug 31.

【0022】以上に述べたように、BPSG膜24の上
に不純物注入阻止膜25を設ければ、イオン注入用の不
純物は、不純物注入阻止膜によりBPSG膜に導入され
ることがないため、BPSG膜全体が熱処理による歪み
を抑制でき、従来の課題で説明したようなひさしを形成
することがない。従って、二層から成るバリアメタル膜
は、均一に積層でき、TiがTiNから露出することが
無くなり、Wプラグを形成する場合、ボルケーノを無く
すことができる。
As described above, if the impurity implantation preventing film 25 is provided on the BPSG film 24, impurities for ion implantation will not be introduced into the BPSG film by the impurity implantation inhibiting film. The entire film can suppress distortion due to heat treatment, and does not form an eave as described in the conventional problem. Therefore, the barrier metal film composed of two layers can be uniformly laminated, Ti is not exposed from TiN, and volcano can be eliminated when a W plug is formed.

【0023】また前述したように、BPSG膜よりもエ
ッチングレートの速い不純物注入阻止膜、例えばSiO
2膜またはTEOS膜とすれば、図1に於ける不純物注
入阻止膜のウェットエッチング時、開口部表面が先にエ
ッチングされるため若干のテーパーRが形成され、ひさ
しの形成防止となり、より以上ボルケーノを抑止でき
る。
As described above, the impurity implantation preventing film having a higher etching rate than the BPSG film, for example, SiO 2
If the film is a two film or TEOS film, the surface of the opening is etched first during the wet etching of the impurity injection blocking film in FIG. 1, so that a slight taper R is formed, and the formation of the eaves is prevented. Can be suppressed.

【0024】次に、図10及び図11で、フローティン
グゲートを有する不揮発性半導体記憶装置に適用した実
施形態について説明する。図10において、P型のシリ
コン半導体基板41の表層にはソース領域42及びドレ
イン領域43が相互に離隔して形成されている。また、
ソース領域42の両側には絶縁膜44を介して導電化さ
れたポリシリコン膜から成るフローティングゲート45
が形成されている。また、前記ソース領域42及びドレ
イン領域43の間には絶縁膜46を介してポリシリコン
膜とタングステンシリサイド(WSix)膜から成るコ
ントロールゲート47が形成されている。前記コントロ
ールゲート47のソース領域42側の端部は、前記絶縁
膜46を介してフローティングゲート45の上方に配置
されている。
Next, an embodiment applied to a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate will be described with reference to FIGS. In FIG. 10, a source region 42 and a drain region 43 are formed on a surface layer of a P-type silicon semiconductor substrate 41 so as to be separated from each other. Also,
On both sides of the source region 42, a floating gate 45 made of a polysilicon film made conductive via an insulating film 44
Are formed. A control gate 47 made of a polysilicon film and a tungsten silicide (WSix) film is formed between the source region 42 and the drain region 43 with an insulating film 46 interposed therebetween. An end of the control gate 47 on the source region 42 side is disposed above the floating gate 45 with the insulating film 46 interposed therebetween.

【0025】尚、前記ソース領域42及びコントロール
ゲート47は、いずれも一方向(紙面に垂直な方向)に
延びており、ソース領域42の両側には複数のドレイン
領域43及び複数のコントロールゲート47が前記一方
向に沿って配列されている。そして、コントロールゲー
ト47は、不揮発性半導体記憶装置のワード線として作
用する。
The source region 42 and the control gate 47 both extend in one direction (perpendicular to the plane of the drawing), and a plurality of drain regions 43 and a plurality of control gates 47 are provided on both sides of the source region 42. They are arranged along the one direction. Then, the control gate 47 functions as a word line of the nonvolatile semiconductor memory device.

【0026】前記シリコン基板41上には、これらのフ
ローティングゲート45及びコントロールゲート47を
被覆するようにTEOS膜及びBPSG膜から成る層間
絶縁膜48が形成されており、該層間絶縁膜48に開口
して形成されたコンタクトホール49を介して前記ドレ
イン領域43にコンタクトしており、当該不揮発性半導
体記憶装置のビット線として作用する配線膜が形成され
ている。
An interlayer insulating film 48 made of a TEOS film and a BPSG film is formed on the silicon substrate 41 so as to cover the floating gate 45 and the control gate 47. A wiring film which is in contact with the drain region 43 through a contact hole 49 formed as described above and functions as a bit line of the nonvolatile semiconductor memory device is formed.

【0027】ここで、前述した配線膜が形成されるコン
タクトホール49は、図10に示すようにフローティン
グゲート45とコントロールゲート47が積層されて成
る不揮発性半導体記憶装置の高段差部に形成されるた
め、深くなることが避けられず、このようなコンタクト
ホール49内にバリアメタル膜を介してアルミニウムや
W等が積層されて成る配線膜を形成した場合に、そのス
テップカバレッジが悪化することになる。
Here, the contact hole 49 in which the above-described wiring film is formed is formed in a high step portion of the nonvolatile semiconductor memory device in which the floating gate 45 and the control gate 47 are stacked as shown in FIG. Therefore, it is inevitable that the contact hole 49 is deepened, and when a wiring film formed by stacking aluminum, W, or the like in such a contact hole 49 via a barrier metal film is formed, the step coverage is deteriorated. .

【0028】しかも次の点により更にステップカバレー
ジが悪化する。図10の左側は、前述の通り不揮発性半
導体記憶装置のセルであり、右側は、これらメモリセル
を駆動する駆動回路の一トランジスタ50である。この
トランジスタのソース・ドレイン領域には、コンタクト
抵抗を下げるために不純物をイオン注入する必要があ
る。ここでは、セルのリーク電流を抑制するため、セル
の周辺のトランジスタのみイオン注入している。
Further, step coverage is further deteriorated by the following points. The left side of FIG. 10 shows the cells of the nonvolatile semiconductor memory device as described above, and the right side shows one transistor 50 of a driving circuit for driving these memory cells. Impurities must be implanted into the source / drain regions of this transistor in order to reduce the contact resistance. Here, in order to suppress the cell leakage current,
Only the transistors around the group are ion-implanted.

【0029】このイオン注入により、従来最上層の絶縁
膜は、BPSG膜であったため、イオン注入されないセ
ル領域と、イオン注入される周辺の駆動回路領域では、
BPSG膜の特性が微妙に変化する。しかもこの後、イ
オン注入の不純物を拡散するアニールが入るため、セル
領域と周辺の駆動回路とで歪みが加わり、ひさしが形
成される。
By this ion implantation, the uppermost insulating film is conventionally a BPSG film. Therefore, in the cell region where the ion implantation is not performed and the driving circuit region around the ion implantation,
The characteristics of the BPSG film change slightly. Moreover, after that, annealing for diffusing impurities of ion implantation is performed, so that distortion is applied between the cell region and the peripheral driving circuit group, and an eave is formed.

【0030】つまり、Ti、TiN、Wプラグ、Alの
積層では、図8で示したようにひさしによるボルケーノ
が発生し、Ti、TiN、Alの積層では、Alの断線
等が問題となる。しかし、本発明では、BPSG膜51
の上に、イオン注入時の不純物をBPSG膜51へ到達
させず、且つBPSG膜よりもエッチングされやすい膜
52、ここではTEOS膜やCVDによるSiO2膜が
設けられている。
That is, in the lamination of Ti, TiN, W plug, and Al, a volcano due to the eaves is generated as shown in FIG. 8, and in the lamination of Ti, TiN, Al, there is a problem such as disconnection of Al. However, in the present invention, the BPSG film 51
On top of this, there is provided a film 52 that does not allow impurities during ion implantation to reach the BPSG film 51 and is more easily etched than the BPSG film, here a TEOS film or a SiO 2 film by CVD.

【0031】従って、本発明では、第1に、図1でも説
明したように、不純物注入阻止膜52をまずウェットエ
ッチングしてなだらかな段差Rを形成している。また第
2に、不純物注入阻止膜52を設け不純物のイオン注入
を阻止しているため、BPSG膜51自身は、全域に渡
り不純物分布が均一となり、アニール時に発生するひさ
しを抑制している。
Accordingly, in the present invention, first, as described in FIG. 1, the impurity implantation preventing film 52 is first wet etched to form a gentle step R. Second, since the impurity implantation blocking film 52 is provided to prevent impurity ion implantation, the BPSG film 51 itself has a uniform impurity distribution over the entire region, and suppresses eaves generated during annealing.

【0032】そのため、よりバリアメタルの被覆性が向
上し、Ti、TiN、Wプラグ、Alの積層では、ボル
ケーノの防止、断線の防止が実現でき、Ti、TiN、
Alの積層では、Alの断線等を防止できる。続いて、
図11に示すように、コンタクトホール内の自然酸化膜
を取り除いた後、前記コンタクトホール49を含む全面
にTi膜52及びTiN膜53を順次スパッタ法により
形成して成るバリアメタル膜を介してW膜54をCVD
法により形成し、W膜をエッチバックすることで、コン
タクトホール49内にタングステンプラグを埋め込み、
タングステンプラグ上にアルミニウム膜等から成る配線
膜55を形成する。
Therefore, the coverage of the barrier metal is further improved, and the stacking of Ti, TiN, W plug, and Al can prevent volcano and disconnection.
In the stacking of Al, disconnection or the like of Al can be prevented. continue,
As shown in FIG. 11, after the natural oxide film in the contact hole is removed, a Ti film 52 and a TiN film 53 are sequentially formed on the entire surface including the contact hole 49 by a sputtering method. CVD of film 54
And a tungsten plug is buried in the contact hole 49 by etching back the W film.
A wiring film 55 made of an aluminum film or the like is formed on the tungsten plug.

【0033】尚、本実施の形態では、いわゆるスプリッ
トゲート型の不揮発性半導体記憶装置に適用した例を示
したが、スタックドゲート型の不揮発性記憶装置に適用
しても良い。更に、本発明では、絶縁膜として単層膜や
三層以上の多層膜に対しても適用できるものである。
In this embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a so-called split gate nonvolatile semiconductor memory device. However, the present invention may be applied to a stacked gate nonvolatile memory device. Further, the present invention can be applied to a single-layer film or a multilayer film having three or more layers as an insulating film.

【0034】また、本発明はコンタクトホールのみでは
なく、ビアホール等の配線間をつなぐ場合にも適用可能
である。
The present invention is applicable not only to contact holes but also to a case where wiring such as via holes is connected.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、第1に、コンタクトホ
ールを囲む絶縁膜を、平坦化を主目的としてBPSG膜
で形成し、この後、このBPSG膜の上に前記BPSG
膜よりもエッチングレートが速く、且つイオン注入のマ
スクとなる不純物注入阻止膜を被覆し、前記コンタクト
ホールを開口した後、前記コンタクトホールへ不純物を
イオン注入する際、前記コンタクトホール以外は前記不
純物注入阻止膜で前記不純物をトラップさせることで、
コンタクトホールの開口部の変形、つまりひさしの形成
の抑制が実現できる。
According to the present invention, first, an insulating film surrounding a contact hole is formed of a BPSG film mainly for planarization, and thereafter, the BPSG film is formed on the BPSG film.
When an impurity implantation preventing film serving as a mask for ion implantation is covered with an etching rate faster than that of the film and the contact hole is opened, and when the impurity is ion-implanted into the contact hole, the impurity implantation except for the contact hole is performed. By trapping the impurities with a blocking film,
Deformation of the opening of the contact hole, that is, suppression of formation of an eave can be realized.

【0036】特に不純物注入阻止膜となる絶縁膜を設け
れば、BPSG膜の全域は、不純物が注入されないため
アニール時の歪みのアンバランスが取れ、コンタクトの
変形を防止できる。第2に、第1の手段に加え、コンタ
クトホールの予定領域に対応する不純物注入阻止膜を等
方的にエッチングした後、コンタクトホールを開口する
ことで、さらになだらかなテーパー形状となり、ひさし
形成の防止が実現できる。
In particular, if an insulating film serving as an impurity injection blocking film is provided, the entire region of the BPSG film is not implanted with impurities, so that the distortion imbalance at the time of annealing can be taken and the contact can be prevented from being deformed. Secondly, in addition to the first means, the contact hole is opened after isotropically etching the impurity injection blocking film corresponding to the predetermined region of the contact hole, so that a more gentle taper shape is obtained, and the eaves are formed. Prevention can be realized.

【0037】第3に、イオン注入する領域を、フローテ
ィングゲートとコントロールゲートとが積層されて成る
不揮発性半導体記憶装置の周囲に位置するトランジス
タのソース領域および/またはドレイン領域とすること
で、ここのコンタクトホールの開口部もひさし形成が抑
制でき、良好な電極形成が実現できる。
Third, the regions to be ion-implanted are formed as source regions and / or drain regions of transistors located around a nonvolatile semiconductor memory device group in which a floating gate and a control gate are stacked. The formation of the eaves of the opening of the contact hole can be suppressed, and a good electrode formation can be realized.

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

【図1】本発明の実施形態を説明する半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態を説明する半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態を説明する半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態を説明する半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態を説明する半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図9】コンタクトホールを有する部分の図である。FIG. 9 is a view of a portion having a contact hole.

【図10】本発明の他の実施形態を説明する半導体装置
の製造方法を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施形態を説明する半導体装置
の製造方法を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/792 (72)発明者 飯塚 勝彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−254574(JP,A) 特開 平9−171972(JP,A) 特開 平6−37087(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 29/792 (72) Inventor Katsuhiko Iizuka 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-7-254574 (JP, A) JP-A-9-171972 (JP, A) JP-A-6-37087 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name ) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された拡散領域上の絶
縁膜上にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホ
ール内を含む前記絶縁膜表面に、Ti、TiNを順次に
積層し、この上にWまたはAlを埋め込む半導体装置の
製造方法に於いて、 前記コンタクトホールを囲む絶縁膜を、平坦化を主目的
としてBPSG膜で形成し、この後、このBPSG膜の上
に前記BPSG膜よりもエッチングレートが速く、且つ
イオン注入のマスクとなる不純物注入阻止膜を被覆し、
前記コンタクトホールを開口した後、前記コンタクトホ
ールへ不純物をイオン注入する際、前記コンタクトホー
ル以外は前記不純物注入阻止膜で前記不純物をトラップ
させることを特徴とした半導体装置の製造方法。
1. A contact hole is formed on an insulating film on a diffusion region formed in a semiconductor substrate. Ti and TiN are sequentially laminated on the surface of the insulating film including the inside of the contact hole, and W is formed thereon. Alternatively, in a method of manufacturing a semiconductor device in which Al is embedded, an insulating film surrounding the contact hole is formed of a BPSG film mainly for planarization, and thereafter, an etching rate on the BPSG film is lower than that of the BPSG film. Is fast, and covers the impurity implantation blocking film serving as a mask for ion implantation,
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that when the impurity is ion-implanted into the contact hole after the opening of the contact hole, the impurity is trapped by the impurity injection blocking film except for the contact hole.
【請求項2】 Siより成る半導体基板に形成された拡
散領域上の絶縁膜上にコンタクトホールを形成し、この
コンタクトホール内を含む前記絶縁膜表面に、Ti、T
iNを順次に積層し、この上にWまたはAlを埋め込む
半導体装置の製造方法に於いて、 前記コンタクトホールを囲む絶縁膜を、平坦化を主目的
としてBPSG膜で形成し、この後前記コンタクトホー
ルに露出するSiの酸化膜よりもエッチングレートが速
く且つイオン注入のマスクとなる不純物注入阻止膜を前
記BPSG膜の上に被覆し、この後、前記コンタクトホ
ールの予定領域に対応する不純物注入阻止膜を等方的に
エッチングした後コンタクトホールを開口し、前記コン
タクトホールへ不純物をイオン注入する際、前記コンタ
クトホール以外は前記不純物注入阻止膜で前記不純物を
トラップさせ、前記Siの酸化膜をエッチングした後、
前記Ti、TiNを積層する事を特徴とした半導体装置
の製造方法。
2. A contact hole is formed on an insulating film on a diffusion region formed in a semiconductor substrate made of Si, and Ti, T is formed on the surface of the insulating film including the inside of the contact hole.
In a method of manufacturing a semiconductor device in which iN is sequentially stacked and W or Al is buried thereon, an insulating film surrounding the contact hole is formed of a BPSG film mainly for planarization, and thereafter, the contact hole is formed. An impurity implantation blocking film, which has a higher etching rate than the Si oxide film exposed to the substrate and serves as a mask for ion implantation, is coated on the BPSG film, and thereafter, the impurity implantation blocking film corresponding to the predetermined region of the contact hole is formed. After isotropically etching, a contact hole was opened, and when impurities were ion-implanted into the contact hole, the impurities were trapped by the impurity injection blocking film except for the contact hole, and the Si oxide film was etched. rear,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising laminating Ti and TiN.
【請求項3】 前記イオン注入する領域は、フローティ
ングゲートとコントロールゲートとが積層されて成る不
揮発性半導体装置記憶装置の周囲に位置するトランジ
スタのソース領域および/またはドレイン領域である請
求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The ion implantation region according to claim 1, wherein a source region and / or a drain region of a transistor located around a nonvolatile semiconductor device storage device group in which a floating gate and a control gate are stacked. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
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