JPH01312868A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH01312868A
JPH01312868A JP63141510A JP14151088A JPH01312868A JP H01312868 A JPH01312868 A JP H01312868A JP 63141510 A JP63141510 A JP 63141510A JP 14151088 A JP14151088 A JP 14151088A JP H01312868 A JPH01312868 A JP H01312868A
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JP
Japan
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diffusion layer
type diffusion
type
barrier metal
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP63141510A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Taniguchi
谷口 敏雄
Yoshiharu Teranishi
寺西 由春
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01312868A publication Critical patent/JPH01312868A/en
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Abstract

PURPOSE:To assure an ohmic contact between a barrier metal and a P type diffusion layer by ion-implanting a P type impurity into the P type diffusion layer and forming a highly concentrated diffusion layer only on the surface of the P type diffusion layer. CONSTITUTION:An N type diffusion layer 14, a P type diffusion layer 15, and an interlayer insulating film 20 are formed on a silicon substrate 11, and contact holes 21, 22 are formed through the interlayer insulating film. After the contact hole 22 is formed, a resist layer 23 is formed only on the P type diffusion layer 15, and the P type diffusion layer 15 is ion-implanted with a P type impurity using a pattern of the resist layer 23 as a mask to increase surface concentration of the P type diffusion layer 15 for formation of a high concentration diffusion layer 24. Accordingly, a barrier metal process is usable as it is as a conventional process, without influence thereof onto a P type transistor. Thus, an ohmic contact is assured between the barrier metal and the P type diffusion layer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要] CMOS構造の半導体装置において、バリアメタルとP
型拡散層とのオーミックコンタクトを得る半導体装置の
製造方法に関し、 バリアメタルを用いたときのP型拡散層とのコンタクト
を低くオーミックにとることができる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とし、CMOS構造の半導体
装置において、シリコン基板に、N型拡散層、P型拡散
層、眉間絶縁膜、眉間絶縁膜にコンタクトホールを形成
する工程と、前記P型拡散層上の眉間絶縁膜のコンタク
トホールのみを開口したパターンのレジスト膜を形成す
る工程と、前記レジスト膜をマスクにして、P型不純物
をイオン注入し、アニールにより前記P型拡散層の表面
に高濃度拡散層を形成する工程と、前記コンタクトホー
ル内において、バリアメタルを有する配線層を形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法を含み構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary of the Invention] In a semiconductor device having a CMOS structure, barrier metal and P
Regarding a method of manufacturing a semiconductor device that obtains ohmic contact with a type diffusion layer, the present invention aims to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can make low ohmic contact with a P type diffusion layer when using a barrier metal. In a semiconductor device having a CMOS structure, a step of forming a contact hole in a silicon substrate, an N-type diffusion layer, a P-type diffusion layer, a glabellar insulating film, and a glabellar insulating film, and a contact of the glabellar insulating film on the P-type diffusion layer. a step of forming a resist film with a pattern in which only holes are opened; and a step of ion-implanting P-type impurities using the resist film as a mask and forming a highly concentrated diffusion layer on the surface of the P-type diffusion layer by annealing. and forming a wiring layer having a barrier metal in the contact hole.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、CMO3(Complementary M
etal OxideSemiconductor)構
造の半導体装置において、バリアメタルとP型拡散層と
のオーミックコンタクトを得る半導体装置の製造方法に
関する。
The present invention is based on CMO3 (Complementary M
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that obtains ohmic contact between a barrier metal and a P-type diffusion layer in a semiconductor device having a metal oxide semiconductor structure.

[従来の技術] 従来、大規模集積回路(LSI)の配線には、アルミニ
ュウム(A f )中に1〜2重量%程度のシリコン(
Si)を含んだアルミ−シリコン(Affi−3i)合
金が用いられていた。ところが、デバイスの微細化とと
もに、配線と基板との電気的コンタクトをとるコンタク
トホール(またはピアホール:Via Ho1e)の微
細化が進み、現在では、1.0μm以下のコンタクトホ
ールが要求されている。そのため、これらのコンタクト
ホールを使用したデバイスに従来の^1−3t合金を配
線材料として使用した場合には、コンタクトホール内に
A I!、−5i 中の過剰Siがエピタキシャル成長
(固相エピタキシャル成長)し、コンタクト抵抗が増大
する問題がある。そこで、バリアメタルにより固相エピ
タキシャル成長の抑制が必要となるが、現在のCMO3
型の半導体装置においては、その製造プロセスにそのま
ま導入したのでは、P型拡散層とのコンタクトがオーミ
ックコンタクトにならなかったり、コンタクト抵抗が高
くなるといった問題がある。
[Prior Art] Conventionally, approximately 1 to 2% by weight of silicon (Af) is mixed in aluminum (Af) for wiring of large-scale integrated circuits (LSI).
An aluminum-silicon (Affi-3i) alloy containing Si) was used. However, with the miniaturization of devices, the contact holes (or pier holes: Via holes) that make electrical contact between the wiring and the substrate have become miniaturized, and contact holes of 1.0 μm or less are now required. Therefore, when a conventional ^1-3t alloy is used as a wiring material in a device using these contact holes, A I! , -5i is epitaxially grown (solid phase epitaxial growth), resulting in a problem of increased contact resistance. Therefore, it is necessary to suppress solid phase epitaxial growth using a barrier metal, but the current CMO3
type semiconductor device, if it is directly introduced into the manufacturing process, there are problems such as the contact with the P type diffusion layer not being an ohmic contact or the contact resistance becoming high.

〔発明が解決しようとする課題] 従って、現在の半導体製造プロセスにバリアメタルの技
術をそのまま導入することができない。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, barrier metal technology cannot be directly introduced into current semiconductor manufacturing processes.

そして、P型拡散層とオーミックコンタクトを得るため
に、このP電波散層形成時のイオン注入のドーズ量を多
くしたのでは、Pチャネルトランジスタの特性が変化し
たり、微細化された半導体装置ではPチャネルトランジ
スタのショートチャネル化といった問題が生じる。
In order to obtain ohmic contact with the P-type diffusion layer, increasing the dose of ion implantation during the formation of the P-type diffusion layer may change the characteristics of the P-channel transistor or cause problems in miniaturized semiconductor devices. A problem arises in that the P-channel transistor becomes a short channel.

そこで本発明は、バリアメタルを用いたときのP型拡散
層とのコンタクトを低くオーミックにとることができる
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that allows low ohmic contact with a P-type diffusion layer when using a barrier metal.

〔課題を解決する手段〕[Means to solve problems]

上記課題は、CMO5構造の半導体装置において、シリ
コン基板に、N型拡散層、1)型拡散層、層間絶縁膜、
層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記
P型拡散層上の層間絶縁膜のコンタクトホールのみを開
口したパターンのレジスト膜を形成する工程と、前記レ
ジスト膜をマスクにして、P型不純物をイオン注入し、
アニールにより前記P型拡散層の表面に高濃度拡散層を
形成する工程と、前記コンタクトホール内において、バ
リアメタルを存する配線層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。
The above problem is that in a semiconductor device with a CMO5 structure, an N-type diffusion layer, a 1) type diffusion layer, an interlayer insulating film,
a step of forming a contact hole in the interlayer insulating film, a step of forming a resist film with a pattern in which only the contact hole of the interlayer insulating film on the P-type diffusion layer is opened, and a step of forming a P-type impurity using the resist film as a mask. ion implantation,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a high concentration diffusion layer on the surface of the P-type diffusion layer by annealing; and forming a wiring layer containing a barrier metal in the contact hole. solved by.

第1図は本発明の詳細な説明する半導体装置の途中工程
における断面図である。同図において、11はシリコン
基板、12はPウェル、13はNウェル、14はPウェ
ル12に形成されるN型拡散層、15はNウェル13に
形成されるP型拡散層、16は選択酸化法(LOCOS
法)により形成される酸化シリコン膜の素子分離領域、
17はゲート酸化膜、18はゲート酸化膜17上に形成
されるN型トランジスタのゲート電極、19はゲート酸
化膜17上に形成されるP型トランジスタのゲート電極
、20はPSGなどからなる眉間絶縁膜、21はN型ト
ランジスタ側のコンタクトホール、22はP型トランジ
スタ側のコンタクトホール、23はP型拡散層15上の
み開口したパターンのレジスト膜であり、このレジスト
膜23のパターンをマスクにして、P型不純物をイオン
注入し、P型拡散層15の表面のみを高濃度拡散層24
とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device at an intermediate step to explain the present invention in detail. In the figure, 11 is a silicon substrate, 12 is a P-well, 13 is an N-well, 14 is an N-type diffusion layer formed in the P-well 12, 15 is a P-type diffusion layer formed in the N-well 13, and 16 is a selection. Oxidation method (LOCOS)
element isolation region of silicon oxide film formed by
17 is a gate oxide film, 18 is a gate electrode of an N-type transistor formed on the gate oxide film 17, 19 is a gate electrode of a P-type transistor formed on the gate oxide film 17, and 20 is a glabellar insulation made of PSG or the like. 21 is a contact hole on the N-type transistor side, 22 is a contact hole on the P-type transistor side, and 23 is a resist film with a pattern opening only on the P-type diffusion layer 15. Using the pattern of this resist film 23 as a mask, , P-type impurities are ion-implanted, and only the surface of the P-type diffusion layer 15 is made into a highly concentrated diffusion layer 24.
shall be.

(作用) 本発明では、コンタクトホール22開口後に、P型拡散
層15上のみレジスト層23を開口し、P型不純物をそ
のレジスト膜23のパターンをマスクとしてイオン注入
を行い、P型拡散層15の表面濃度を高め高濃度拡散層
24を形成している。従って、P型トランジスタへの影
響がなく、従来プロセスのままバリアメタルのプロセス
を使用することができる。
(Function) In the present invention, after opening the contact hole 22, the resist layer 23 is opened only on the P-type diffusion layer 15, and P-type impurities are ion-implanted using the pattern of the resist film 23 as a mask. The surface concentration is increased to form a high concentration diffusion layer 24. Therefore, there is no effect on the P-type transistor, and the barrier metal process can be used as is the conventional process.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to an illustrated embodiment.

第2図(a)〜(d)は本発明実施例のCMOS構造半
導体装置の製造工程断面図である。なお、第1図に対応
する部分は同一の記号を記す。
FIGS. 2(a) to 2(d) are sectional views showing the manufacturing process of a CMOS structure semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Note that parts corresponding to those in FIG. 1 are indicated by the same symbols.

まず、第2図(a)に示す如く、通常の方法により、シ
リコン基板11にそれぞれイオン注入などにより、Pウ
ェル12及びNウェル13を形成する。そして、LOC
O3法により素子分離領域16を形成し、Pウェル12
及びNウェル13の表面に薄いゲート酸化膜17を形成
し、ポリシリコン膜を全面に堆積後、N型MO3のゲー
ト・電極18及びP型MO5のゲート電極19をパター
ニングにより形成する。次に、それぞれイオン注入など
により、N型及びP型?lO5のソース・ドレイン領域
用のN型拡散層14及びP型拡散層15を形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a P well 12 and an N well 13 are formed in a silicon substrate 11 by ion implantation or the like using a conventional method. And LOC
An element isolation region 16 is formed by O3 method, and a P well 12 is formed.
After forming a thin gate oxide film 17 on the surface of the N well 13 and depositing a polysilicon film on the entire surface, a gate/electrode 18 of N type MO3 and a gate electrode 19 of P type MO5 are formed by patterning. Next, by ion implantation etc., N type and P type? An N-type diffusion layer 14 and a P-type diffusion layer 15 for source/drain regions of lO5 are formed.

次に、同図(1))に示す如く、リンガラス(PSG)
などからなる層間絶縁膜20を全面に堆積後、コンタク
トホール21,22を開口する。
Next, as shown in the same figure (1)), phosphorus glass (PSG)
After depositing an interlayer insulating film 20 made of the like on the entire surface, contact holes 21 and 22 are opened.

次に、同図(C)に示す如く、レジスト膜23を塗布し
、P型拡散層15の上部のみ開口したパターンのレジス
ト・膜23を形成し、P型不純物としてB’ イオンま
たはBF2”イオンを、40keV 、  ドーズ量4
 xl、014〜2 X20I5cm−2程度で注入す
る。そして、窒素(N2)ガスの雰囲気中で900°C
515分程度の活性化アニールを行い、P型拡散層15
の表面濃度を高めた高濃度拡散層24を形成する。
Next, as shown in the same figure (C), a resist film 23 is applied to form a resist film 23 with an opening only in the upper part of the P-type diffusion layer 15, and B' ions or BF2'' ions are added as P-type impurities. , 40keV, dose 4
Inject at about xl, 014-2 x20I5cm-2. Then, at 900°C in a nitrogen (N2) gas atmosphere.
Activation annealing is performed for about 515 minutes to form the P-type diffusion layer 15.
A high concentration diffusion layer 24 with an increased surface concentration is formed.

次に、同図(d)に示す如く、レジスト膜23を除去し
た後、スパッタリング法などにより例えばチタン(Ti
)などのバリアメタル25を全面に堆積し、このバリア
メタル24上にへ2合金などの配線メタル26を堆積後
、所定のバターニングにより配線層を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(d), after removing the resist film 23, for example, titanium (Ti) is deposited by sputtering or the like.
) is deposited on the entire surface, and after depositing a wiring metal 26 such as H2 alloy on the barrier metal 24, a wiring layer is formed by predetermined patterning.

上記の製造方法によれば、P型拡散層15の上部のみ開
口したパターンのレジスト膜23を形成し、P型不純物
をイオン注入することにより、P型拡散層15の表面濃
度を高めた高濃度拡散層24を形成することができる。
According to the above manufacturing method, the resist film 23 is formed in a pattern with an opening only in the upper part of the P-type diffusion layer 15, and the P-type impurity is ion-implanted to increase the surface concentration of the P-type diffusion layer 15. A diffusion layer 24 can be formed.

特に、BF2 ” イオン注入により浅い不純物の拡散
層が形成される。従って、P型拡散層15の表面濃度が
十分高くなるため、P型拡散層15とバリアメタル25
とがオーミックにコンタクトをとることができる。また
、P型拡散層15の表面上に開口したコンタクトホール
22にのみ選択的にイオン注入を行うため、従来のP型
MO3の特性を変えることなく、バリアメタル25を用
いるコンタクト形成技術を導入することが可能になり、
コンタクトホール21,22の微細化ができる。
In particular, a shallow impurity diffusion layer is formed by BF2'' ion implantation. Therefore, since the surface concentration of the P-type diffusion layer 15 becomes sufficiently high, the P-type diffusion layer 15 and the barrier metal 25
can make ohmic contact. In addition, since ions are selectively implanted only into the contact hole 22 opened on the surface of the P-type diffusion layer 15, a contact formation technique using the barrier metal 25 is introduced without changing the characteristics of the conventional P-type MO3. It becomes possible to
The contact holes 21 and 22 can be miniaturized.

なお、上記実施例において、バリアメタル25をスパッ
タリング法により形成しているが、選択CVD法により
コンタクトホール22にメタルを埋め込むようにしても
よく、またバリアメタル25も、モリブデン(Mo)、
タンステン(W)、チタン(Ti)などのシリサイド、
高融点の純メタルなどを用いることができる。
In the above embodiment, the barrier metal 25 is formed by a sputtering method, but the contact hole 22 may be filled with metal by a selective CVD method.
Silicides such as tungsten (W) and titanium (Ti),
A pure metal with a high melting point or the like can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、P型拡散層とのコ
ンタクト抵抗を低くするため、コンタクトホール開口後
、P型拡散層にP型不純物をイオン注入し、このP型拡
散層の表面のみに高濃度拡散層を形成するため、バリア
メタルとP型拡散層とがオーミンクコンタクトを得るこ
とができ、また、P型拡散層の表面上に開口したコンタ
クトホールにのみ選択的にイオン注入を行うため、従来
のP型トランジスタの特性を変えることなく、バリアメ
タルを用いるコンタクト形成技術を導入することが可能
になり、コンタクトホールの微細化が達成され、かかる
CMO5型半導体装置などの集積度の向上に寄与すると
ころが大きい。
As explained above, according to the present invention, in order to lower the contact resistance with the P-type diffusion layer, after opening the contact hole, P-type impurity is ion-implanted into the P-type diffusion layer, and only the surface of the P-type diffusion layer is implanted. Since a highly concentrated diffusion layer is formed in the layer, an ohmink contact can be obtained between the barrier metal and the P-type diffusion layer, and ions can be selectively implanted only into the contact hole opened on the surface of the P-type diffusion layer. Therefore, it is possible to introduce contact formation technology using barrier metal without changing the characteristics of conventional P-type transistors, achieving miniaturization of contact holes, and increasing the degree of integration of such CMO5 type semiconductor devices. It greatly contributes to improvement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の詳細な説明する断面図、第2図(a)
〜(d)は本発明実施例の製造工程断面図である。 図中、 11はシリコン基板、 12はPウェル、 13はNウェル、 14はN型拡散層、 15はP型拡散層、 16は素子分離領域、 17はゲート酸化膜、 18.19はゲート電極、 20は眉間絶縁膜、 21 、22はコンタクトホール、 23はレジスト膜、 24は高濃度拡散層 25はバリアメタル、 26は配線メタル を示す。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  久木元   彰 同  大菅義之
Fig. 1 is a sectional view explaining the present invention in detail, Fig. 2(a)
-(d) are sectional views showing the manufacturing process of the embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a silicon substrate, 12 is a P well, 13 is an N well, 14 is an N type diffusion layer, 15 is a P type diffusion layer, 16 is an element isolation region, 17 is a gate oxide film, 18 and 19 are gate electrodes. , 20 is an insulating film between the eyebrows, 21 and 22 are contact holes, 23 is a resist film, 24 is a high concentration diffusion layer 25 as a barrier metal, and 26 is a wiring metal. Patent applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akido Kukimoto Yoshiyuki Osuga

Claims (1)

【特許請求の範囲】  CMOS構造の半導体装置において、シリコン基板(
11)に、N型拡散層(14)、P型拡散層(15)、
層間絶縁膜(20)、層間絶縁膜(20)にコンタクト
ホール(21、22)を形成する工程と、 前記P型拡散層(15)上の層間絶縁膜(20)のコン
タクトホール(22)のみを開口したパターンのレジス
ト膜(23)を形成する工程と、 前記レジスト膜(23)をマスクにして、P型不純物を
イオン注入し、アニールにより前記P型拡散層(15)
の表面に高濃度拡散層(24)を形成する工程と、 前記コンタクトホール(21、22)内において、バリ
アメタル(25)を有する配線層を形成する工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] In a semiconductor device having a CMOS structure, a silicon substrate (
11), an N-type diffusion layer (14), a P-type diffusion layer (15),
An interlayer insulating film (20), a step of forming contact holes (21, 22) in the interlayer insulating film (20), and only contact holes (22) in the interlayer insulating film (20) on the P-type diffusion layer (15). forming a resist film (23) with an opening pattern; using the resist film (23) as a mask, ion-implanting a P-type impurity, and annealing the P-type diffusion layer (15);
a step of forming a high concentration diffusion layer (24) on the surface of the semiconductor; and a step of forming a wiring layer having a barrier metal (25) in the contact hole (21, 22). Method of manufacturing the device.
JP63141510A 1988-06-10 1988-06-10 Manufacture of semiconductor device Pending JPH01312868A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62213277A (en) * 1986-03-14 1987-09-19 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
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