JPH01220824A - 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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- JPH01220824A JPH01220824A JP4699488A JP4699488A JPH01220824A JP H01220824 A JPH01220824 A JP H01220824A JP 4699488 A JP4699488 A JP 4699488A JP 4699488 A JP4699488 A JP 4699488A JP H01220824 A JPH01220824 A JP H01220824A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置の製造方法にかかり、特にバリアメ
タル等の金属材料層を介してコンタクトをとる半導体装
置の製造に適用されるものである。
タル等の金属材料層を介してコンタクトをとる半導体装
置の製造に適用されるものである。
（従来の技術）
集積回路の微細化に伴い、半導体基板表面に形成される
拡散層と金属配線層とを接続するためのコンタクトホー
ルも微細化されてきた。特に１μｍ以下のコンタクトホ
ールにおいては、コンタクト抵抗の高抵抗化と金属配線
層の金属原子の拡散層中への侵入を防止するためにその
界面にバリアメタルが必要となる。バリアメタルとして
は低抵抗でかつアルミニウム原子のつき抜けを防止する
ことが要求される。
拡散層と金属配線層とを接続するためのコンタクトホー
ルも微細化されてきた。特に１μｍ以下のコンタクトホ
ールにおいては、コンタクト抵抗の高抵抗化と金属配線
層の金属原子の拡散層中への侵入を防止するためにその
界面にバリアメタルが必要となる。バリアメタルとして
は低抵抗でかつアルミニウム原子のつき抜けを防止する
ことが要求される。
窒化チタン（以下ＴｉＮという）をバリアメタルに用い
た通常のＰ型拡散層に対するコンタクトの形成方法を図
面を用いて説明する。
た通常のＰ型拡散層に対するコンタクトの形成方法を図
面を用いて説明する。
第２図は、従来のコンタクト形成方法を説明するための
工程別素子断面図である。まず、第２図（ａ）に示すよ
うに、例えばｎ型のシリコン基板１上に選択酸化法（Ｌ
ＯＣＯＳ法）を用いて、例えば、５０００Ａの膜厚のフ
ィールド酸化膜２を形成する。その後拡散層を形成する
ために例えばホウ素を５０ ＫｃＶの加速エネルギで５
×１０１５ｃＩ１１−２程度のドーズ量でイオン注入し
、窒素雰囲気中で９００℃で６０分程度の熱処理を行な
って注入したホウ素を電気的に活性化させてＰ型拡散層
領域３を形成する。
工程別素子断面図である。まず、第２図（ａ）に示すよ
うに、例えばｎ型のシリコン基板１上に選択酸化法（Ｌ
ＯＣＯＳ法）を用いて、例えば、５０００Ａの膜厚のフ
ィールド酸化膜２を形成する。その後拡散層を形成する
ために例えばホウ素を５０ ＫｃＶの加速エネルギで５
×１０１５ｃＩ１１−２程度のドーズ量でイオン注入し
、窒素雰囲気中で９００℃で６０分程度の熱処理を行な
って注入したホウ素を電気的に活性化させてＰ型拡散層
領域３を形成する。
さらにその後ＭＯＳトランジスタ構造を形成した際のゲ
ート酸化膜の電気的耐性を強化するために、例えば、８
５０℃で３０分程度の水素燃焼酸化を行なって酸化膜４
を形成する。この時拡散層領域３の表面は酸化膜４の形
成の際に偏析効果によりホウ素原子が吸い出され、その
表面濃度が低下する。
ート酸化膜の電気的耐性を強化するために、例えば、８
５０℃で３０分程度の水素燃焼酸化を行なって酸化膜４
を形成する。この時拡散層領域３の表面は酸化膜４の形
成の際に偏析効果によりホウ素原子が吸い出され、その
表面濃度が低下する。
第３図はホウ素拡散層領域３の偏析効果を示す、深さと
ホウ素濃度の関係を示すグラフで、表面近傍でホウ素濃
度が偏析効果により実線で示す１×１０２０側−３から
破線で示す５×１０１９ｃｍ−３へと約半分に低下して
いることがわかる。
ホウ素濃度の関係を示すグラフで、表面近傍でホウ素濃
度が偏析効果により実線で示す１×１０２０側−３から
破線で示す５×１０１９ｃｍ−３へと約半分に低下して
いることがわかる。
一般に金属配線層とＰ型拡散層とのオーミックコンタク
トを得るためにはその拡散層表面の濃度はｌＸ１０２０
ｃＩｎ−３程度は必要であり、このような表面濃度の低
下が生じたときには完全なオーミックコンタクトを実現
することは困難となる。
トを得るためにはその拡散層表面の濃度はｌＸ１０２０
ｃＩｎ−３程度は必要であり、このような表面濃度の低
下が生じたときには完全なオーミックコンタクトを実現
することは困難となる。
ついで第２図（ｂ）に示すように層間絶縁膜６を化学気
相成長法（ＣＶＤ）等を用いて５０００人程度堆積し、
その後写真蝕刻法と非等方性エツチング等の周知の製造
方法を用いて所定形状のコンタクトホール７を形成する
。
相成長法（ＣＶＤ）等を用いて５０００人程度堆積し、
その後写真蝕刻法と非等方性エツチング等の周知の製造
方法を用いて所定形状のコンタクトホール７を形成する
。
ついで第２図（Ｃ）に示すように、まずチタン（Ｔｉ）
膜８を５００人程堆積積したのち、その上に窒化チタン
（Ｔ ｉ Ｎ）膜９を１０００人堆積する。
膜８を５００人程堆積積したのち、その上に窒化チタン
（Ｔ ｉ Ｎ）膜９を１０００人堆積する。
次にコンタクト抵抗を低減するために拡散層領域３上の
Ｔｉ８をシリサイド化するために窒素雰囲気中で６００
℃、３０分程度の熱処理を行なう。
Ｔｉ８をシリサイド化するために窒素雰囲気中で６００
℃、３０分程度の熱処理を行なう。
次に例えばアルミニウム１０を５０００Ａ程度の厚さに
スパッタ法により堆積する。さらにその後周知の写真蝕
刻法と非等方性エツチングとを用いてアルミニウム１０
、ＴｉＮ９およびＴｉ８を所定形状にパターニングし、
ホウ素拡散層と金属配線層とのコンタクトを完成する。
スパッタ法により堆積する。さらにその後周知の写真蝕
刻法と非等方性エツチングとを用いてアルミニウム１０
、ＴｉＮ９およびＴｉ８を所定形状にパターニングし、
ホウ素拡散層と金属配線層とのコンタクトを完成する。
（発明が解決しようとする課題）
以上説明したように、従来の方法では、ホウ素をイオン
注入した後に熱酸化工程を通すと、ホウ素偏析効果によ
りシリコン基板の表面近傍にあるホウ素原子が酸化膜中
に吸い出され、その結果拡散層の表面濃度は低下する。
注入した後に熱酸化工程を通すと、ホウ素偏析効果によ
りシリコン基板の表面近傍にあるホウ素原子が酸化膜中
に吸い出され、その結果拡散層の表面濃度は低下する。
従って、ホウ素拡散層に対するコンタクト抵抗が高抵抗
化して金属配線の接続が不十分となり半導体装置の信頼
性に悪影響を及ぼすという問題がある。
化して金属配線の接続が不十分となり半導体装置の信頼
性に悪影響を及ぼすという問題がある。
本発明はこのような従来技術の問題点を解消するために
なされたもので、金属材料層を介してコンタクトを形成
するに際して十分なオーミックコンタクトが取れる半導
体装置の製造方法を提供す・ ることを目的とする。
なされたもので、金属材料層を介してコンタクトを形成
するに際して十分なオーミックコンタクトが取れる半導
体装置の製造方法を提供す・ ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために本発明では、Ｐ型拡散層と金
属配線層とを接続するための金属材料層をコンタクトホ
ール内に形成する工程を含む半導体装置の製造方法にお
いて、金属材料層の形成に際してＰ型不純物をその中に
含有させ、金属材料層形成後に熱処理を施して含有させ
たＰ型不純物をＰ型不純物層中に侵入させＰ型不純物層
の表面濃度を上昇させるようにしている。
属配線層とを接続するための金属材料層をコンタクトホ
ール内に形成する工程を含む半導体装置の製造方法にお
いて、金属材料層の形成に際してＰ型不純物をその中に
含有させ、金属材料層形成後に熱処理を施して含有させ
たＰ型不純物をＰ型不純物層中に侵入させＰ型不純物層
の表面濃度を上昇させるようにしている。
（作 用）
金属材料層を熱処理することにより金属材料層が基板の
シリコンと反応する。この時金属材料層中に含まれてい
たＰ型不純物が拡散層中へ侵入するため、Ｐ型不純物拡
散層の表面濃度が上昇し゛て表面濃度の低下が補償され
る。
シリコンと反応する。この時金属材料層中に含まれてい
たＰ型不純物が拡散層中へ侵入するため、Ｐ型不純物拡
散層の表面濃度が上昇し゛て表面濃度の低下が補償され
る。
したがって、その後に金属配線層を堆積し金属配線を形
成してもＰ型拡散層と金属配線層との間のコンタクトは
オーミックとなる。
成してもＰ型拡散層と金属配線層との間のコンタクトは
オーミックとなる。
（実施例）
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す工程別素子断面図であ
る。まず第１図（ａ）に示すように、例えばｎ型シリコ
ン基板１１上に選択酸化法（ＬＯＣＯＳ法）を用いて５
０００Ａ程度の膜厚のフィールド酸化膜１２を形成する
。
る。まず第１図（ａ）に示すように、例えばｎ型シリコ
ン基板１１上に選択酸化法（ＬＯＣＯＳ法）を用いて５
０００Ａ程度の膜厚のフィールド酸化膜１２を形成する
。
ついでＰ全拡散層を形成するために、ホウ素を、例えば
、５０ＫｃＶの加速エネルギで５×１０１５ｃｍ−２程
度のドープ量だけイオン注入し、その後窒素雰囲気中で
９００℃、６０分程度の熱処理を行なって注入されたホ
ウ素を電気的活性化してホウ素の拡散層１３を形成する
。
、５０ＫｃＶの加速エネルギで５×１０１５ｃｍ−２程
度のドープ量だけイオン注入し、その後窒素雰囲気中で
９００℃、６０分程度の熱処理を行なって注入されたホ
ウ素を電気的活性化してホウ素の拡散層１３を形成する
。
ついで、ＭＯＳトランジスタを形成する際のゲート酸化
膜における電気的特性を向上させるために、８５０℃で
３０分間の水素燃焼酸化を行ない熱酸化膜１４を形成す
る。この際前述したようにホウ素は偏析効果により表面
近傍で濃度の低下した領域１５が生ずる。
膜における電気的特性を向上させるために、８５０℃で
３０分間の水素燃焼酸化を行ない熱酸化膜１４を形成す
る。この際前述したようにホウ素は偏析効果により表面
近傍で濃度の低下した領域１５が生ずる。
次に第１図（ｂ）に示すように層間絶縁膜１６として酸
化膜を、例えば、ＣＶＤ法で５０００Ａ程度の膜厚で堆
積する。その後周知の写真蝕刻法と非等方性のエツチン
グとを用いて層間絶縁膜１６を所定形状に除去しコンタ
クトホール１７を開孔する。
化膜を、例えば、ＣＶＤ法で５０００Ａ程度の膜厚で堆
積する。その後周知の写真蝕刻法と非等方性のエツチン
グとを用いて層間絶縁膜１６を所定形状に除去しコンタ
クトホール１７を開孔する。
次に第１図（Ｃ）に示すように、例えば、ホウ素を１％
含有したチタンをスパッタ法により５００人程堆積積し
、ホウ素を含むチタン層１８を形成する。
含有したチタンをスパッタ法により５００人程堆積積し
、ホウ素を含むチタン層１８を形成する。
その後バリアメタルとして窒化チタン（ＴｉＮ）を１０
００Ａ程度スパッタ法により堆積し、ＴｉＮ層１９を形
成する。その後チタンをシリコン基板のシリコンと反応
させ、かつチタンに含有したホウ素を基板の濃度の低下
した拡散層領域１５に侵入させるために、例えば、窒素
雰囲気中で６００℃、３０分間゛程度の熱処理を行なう
。これにより第１図（Ｃ）に示すようにチタン中に含有
されていたホウ素が偏析によってホウ素濃度の低下した
拡散層領域に侵入し濃度の回復した領域２０が形成され
る。
００Ａ程度スパッタ法により堆積し、ＴｉＮ層１９を形
成する。その後チタンをシリコン基板のシリコンと反応
させ、かつチタンに含有したホウ素を基板の濃度の低下
した拡散層領域１５に侵入させるために、例えば、窒素
雰囲気中で６００℃、３０分間゛程度の熱処理を行なう
。これにより第１図（Ｃ）に示すようにチタン中に含有
されていたホウ素が偏析によってホウ素濃度の低下した
拡散層領域に侵入し濃度の回復した領域２０が形成され
る。
次に第１図（ｄ）に示すように、アルミニウムを５００
０人の膜厚でスパッタ法等により堆積し、さらにその後
周知の写真蝕刻法と非等方性エツチングとを用いて金属
配線層２１を形成する。これによりホウ素によるＰ全拡
散層と金属配線層との間のコンタクトホールを介した接
続を完成する。
０人の膜厚でスパッタ法等により堆積し、さらにその後
周知の写真蝕刻法と非等方性エツチングとを用いて金属
配線層２１を形成する。これによりホウ素によるＰ全拡
散層と金属配線層との間のコンタクトホールを介した接
続を完成する。
なお以上示した実施例ではホウ素を１％含有したチタン
を金属材料層として用いたが、ホウ素の含有量はこれに
限定されるものではなく、Ｐ全拡散層との接続だけを考
慮した場合にはさらに多量のホウ素を含有させてもよい
。
を金属材料層として用いたが、ホウ素の含有量はこれに
限定されるものではなく、Ｐ全拡散層との接続だけを考
慮した場合にはさらに多量のホウ素を含有させてもよい
。
逆に、一般にＰ全拡散層の場合、基板表面のホウ素濃度
が１０２０ｃＩ１１−３程度であれば十分にオーミック
コンタクトがとれるため、偏析後の拡散層表面の濃度に
よっては必ずしも１％の含有量を必要としない。
が１０２０ｃＩ１１−３程度であれば十分にオーミック
コンタクトがとれるため、偏析後の拡散層表面の濃度に
よっては必ずしも１％の含有量を必要としない。
また、ホウ素を含有したチタンの堆積方法はスパッタ法
に限定されるものではなく、ＣＶＤ法を用いることも可
能である。
に限定されるものではなく、ＣＶＤ法を用いることも可
能である。
なおＰ全拡散層と金属配線層との間に介在させる材料層
はホウ素を包含したＴｉに限定されるものではなく、シ
リコン基板と反応して低抵抗の得られるものであればチ
タンに限定される必要はなく、コバルト（Ｃｏ）やパラ
ジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）等
の高融点金属も使用することが可能である。
はホウ素を包含したＴｉに限定されるものではなく、シ
リコン基板と反応して低抵抗の得られるものであればチ
タンに限定される必要はなく、コバルト（Ｃｏ）やパラ
ジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）等
の高融点金属も使用することが可能である。
また実施例のようにＴｉを用いず、ＴｉＮ中にホウ素を
含Ｈさせるようにして直接ＴｉＮを拡散層表面に被着し
たオーミックコンタクトを形成することもできる。
含Ｈさせるようにして直接ＴｉＮを拡散層表面に被着し
たオーミックコンタクトを形成することもできる。
以上説明したように、本発明では偏析によって表面近傍
に低濃度の領域が生じたＰ型不純物の拡散層に対し、ホ
ウ素を含有した金属材料層を堆積して熱処理を加えて含
有されたホウ素を低濃度となった拡散層に侵入させ中型
不純物濃度を回復させてコンタクト抵抗の低下を図るこ
とができる。
に低濃度の領域が生じたＰ型不純物の拡散層に対し、ホ
ウ素を含有した金属材料層を堆積して熱処理を加えて含
有されたホウ素を低濃度となった拡散層に侵入させ中型
不純物濃度を回復させてコンタクト抵抗の低下を図るこ
とができる。
これにより、コンタクト抵抗は低く押えられ、バリア性
に優れ、かつ低抵抗化した微細コンタクトが形成できる
。
に優れ、かつ低抵抗化した微細コンタクトが形成できる
。
第１図は本発明の一実施例を示す工程別素子断面図、第
２図は従来の方法を用いた工程別素子断面図、第３図は
偏析によるホソ索濃度の低下を示すグラフである。 １１・・・ｎ型シリコン基板、１３・・・ホウ素拡散層
、１５・・・ホウ素濃度の低ドした領域、１６・・・層
間絶縁膜、１７・・・コンタクトホール、１８・・・ホ
ウ素を含有したＴＩ％１９・・・ＴｉＮ、２０・・・ホ
ウ素が拡散層中に侵入した領域、２１・・・アルミニウ
ム（金属配線層）。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 （ｂ） （α） 第２圓 表面力゛らの深さ 第３図
２図は従来の方法を用いた工程別素子断面図、第３図は
偏析によるホソ索濃度の低下を示すグラフである。 １１・・・ｎ型シリコン基板、１３・・・ホウ素拡散層
、１５・・・ホウ素濃度の低ドした領域、１６・・・層
間絶縁膜、１７・・・コンタクトホール、１８・・・ホ
ウ素を含有したＴＩ％１９・・・ＴｉＮ、２０・・・ホ
ウ素が拡散層中に侵入した領域、２１・・・アルミニウ
ム（金属配線層）。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 （ｂ） （α） 第２圓 表面力゛らの深さ 第３図
Claims (1)
- Ｐ型拡散層と金属配線層とを接続するための金属材料
層をコンタクトホール内に形成する工程を含む半導体装
置の製造方法において、前記金属材料層の形成に際して
その中にＰ型不純物を含有させ、前記金属材料層の形成
後に熱処理を施して含有させた前記Ｐ型不純物を前記Ｐ
型拡散層中に侵入させ、前記Ｐ型不純物層の表面濃度を
上昇させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4699488A JPH01220824A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4699488A JPH01220824A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01220824A true JPH01220824A (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=12762749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4699488A Pending JPH01220824A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01220824A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664096A1 (fr) * | 1990-06-29 | 1992-01-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Procede de metallisation pour dispositif a semi-conducteur utilisant du nitrure de titane amorphe. |
| JPH05335266A (ja) * | 1990-10-31 | 1993-12-17 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 自己整合接点及びその形成方法 |
| US5528081A (en) * | 1993-06-25 | 1996-06-18 | Hall; John H. | High temperature refractory metal contact in silicon integrated circuits |
| US5591672A (en) * | 1995-10-27 | 1997-01-07 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Annealing of titanium - titanium nitride in contact hole |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS618916A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-16 | インタ−ナシヨナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−シヨン | ド−プ領域の形成方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP4699488A patent/JPH01220824A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS618916A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-16 | インタ−ナシヨナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−シヨン | ド−プ領域の形成方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664096A1 (fr) * | 1990-06-29 | 1992-01-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Procede de metallisation pour dispositif a semi-conducteur utilisant du nitrure de titane amorphe. |
| JPH05335266A (ja) * | 1990-10-31 | 1993-12-17 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 自己整合接点及びその形成方法 |
| US5528081A (en) * | 1993-06-25 | 1996-06-18 | Hall; John H. | High temperature refractory metal contact in silicon integrated circuits |
| US5591672A (en) * | 1995-10-27 | 1997-01-07 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Annealing of titanium - titanium nitride in contact hole |
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