JPH02129915A - Manufacture of mos semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高速微細MO3半導体装置の製造方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a high-speed fine MO3 semiconductor device.
本発明は高融点金属シリサイドのコンタクト部における
ハガレを防止するために、コンタクト開口時のエツチン
グにおいて、エツチングを過剰に行う事により絶縁膜の
みならず同時に高融点金属シリサイドも除去する様にし
たものである。この際シリコン基板もエツチングは進む
ため、シリコン基板と同導伝型の拡散層の場合には問題
ないが、シリコン基板と逆導伝型の拡散層の場合には拡
散層の深さは浅くなり、配線金属としてアルミニウムを
用いるといわゆるスパイクの問題が発生する。In the present invention, in order to prevent peeling of the high melting point metal silicide at the contact portion, not only the insulating film but also the high melting point metal silicide is removed at the same time by performing excessive etching when opening the contact. be. At this time, the silicon substrate is also etched, so if the diffusion layer is of the same conductivity type as the silicon substrate, there will be no problem, but if the diffusion layer is of the opposite conductivity type to the silicon substrate, the depth of the diffusion layer will be shallow. However, when aluminum is used as the wiring metal, a so-called spike problem occurs.
本発明はさらに、スパイク防止のためにコンタクト孔よ
り拡散層と同導伝型の不純物を導入し、コンタクト孔の
部分のみやや深い拡散層を設ける様にしたものである。Further, in the present invention, in order to prevent spikes, an impurity having the same conductivity type as that of the diffusion layer is introduced through the contact hole, and a slightly deeper diffusion layer is provided only in the contact hole.
第2図(a)、(b)に従来のポリサイドをゲート電極
材料として用いた場合のMO8半導体装置の製造方法を
示す。−例としてCMO3半導体を用いた場合について
説明する。FIGS. 2(a) and 2(b) show a method of manufacturing an MO8 semiconductor device using conventional polycide as a gate electrode material. - As an example, a case using a CMO3 semiconductor will be explained.
第2図(a)は配線金属と高融点金属シリサイド5b及
び多結晶シリコン5aからなるポリサイド又はシリコン
基板1との電気的結合を得るためのコンタクト孔7を層
間絶縁膜に開口した図を示している。この時、高融点金
属シリサイドとして、例えばタングステンシリサイド、
又はモリブデンシリサイドが挙げられる。コンタクトの
形状はエツチング直後、ドライエツチングによる開孔で
あるため、非常に垂直となっている。従ってこのままで
は後に被着する配線金属のステップカバレージが極めて
悪くなり、歩留り低下の要因となるため、コンタクトの
形状を改善する必要がある。現在良く用いられている方
法としては層間絶縁膜として、高濃度にリンを混入した
CVD (Chemica、17 Vapor D
eposition)酸化膜であるPSG膜または高濃
度にリンとボロンを混入したCVD酸化膜であるBPS
G膜を用い、コンタクト孔を開口した後に850℃〜9
50℃程度の温度で15分〜60分の熱処理を行なう事
により、コンタクト孔を丸めるいわゆるグラスフローが
ある。この熱処理の際に非酸化性雰囲気で行うよりも、
酸化性雰囲気で行った方がフロー効果がある事は良く知
られている。ゲート電極としてポリサイドを用いた場合
、このグラスフロー工程において、高融点金属シリサイ
ド5bが多結晶シリコン5aよりはがれる、シリサイド
ピーリング問題が発生する。この様子を示しているのが
第2図(b)である。シリサイドの特徴として、非酸化
性雰囲気にて高温長時間の熱処理には耐性があるが、シ
リサイドを露出させ、酸化性雰囲気にての高温熱処理に
は非常に弱いという性質があり、このため、コンタクト
孔のグラスフロー工程にてシリサイドピーリング問題か
生じるのである。FIG. 2(a) shows a diagram in which a contact hole 7 is opened in an interlayer insulating film to obtain an electrical connection between a wiring metal and a polycide or silicon substrate 1 made of high melting point metal silicide 5b and polycrystalline silicon 5a. There is. At this time, as the high melting point metal silicide, for example, tungsten silicide,
Or molybdenum silicide can be mentioned. The shape of the contact is very vertical because the hole is formed by dry etching immediately after etching. Therefore, if left as is, the step coverage of the wiring metal to be deposited later will be extremely poor, which will cause a decrease in yield, so it is necessary to improve the shape of the contact. Currently, a method commonly used is CVD (Chemica, 17 Vapor D
PSG film, which is an oxide film, or BPS, which is a CVD oxide film containing a high concentration of phosphorus and boron.
After opening a contact hole using a G film, the temperature is 850℃~9
There is a so-called glass flow process in which contact holes are rounded by heat treatment at a temperature of about 50° C. for 15 to 60 minutes. Rather than performing this heat treatment in a non-oxidizing atmosphere,
It is well known that the flow effect is better when carried out in an oxidizing atmosphere. When polycide is used as the gate electrode, a silicide peeling problem occurs in which the high melting point metal silicide 5b is peeled off from the polycrystalline silicon 5a in this glass flow process. FIG. 2(b) shows this situation. A characteristic of silicide is that it is resistant to high-temperature, long-term heat treatment in a non-oxidizing atmosphere, but is extremely vulnerable to high-temperature heat treatment in an oxidizing atmosphere, which exposes the silicide. The problem of silicide peeling occurs during the hole glass flow process.
コンタクト孔にて、高融点金属シリサイドピーリングの
問題が生じると、配線金属と、ポリサイドの電気的結合
が不安定であり、コンタクト抵抗の増大、強いてはMO
3半導体装置の歩留り低下要因となる。勿論信頼性の観
点からも大きな問題である。If the problem of high melting point metal silicide peeling occurs in the contact hole, the electrical bond between the wiring metal and the polycide becomes unstable, increasing the contact resistance and eventually causing the MO
3. This causes a decrease in the yield of semiconductor devices. Of course, this is also a big problem from the viewpoint of reliability.
本発明は上記課題を解決するために、コンタクト開口時
に、エツチングを過剰に行う事によりコンタクト孔の高
融点金属シリサイドも除去する様にした。この時、シリ
コン基板にもエツチングが進行し、拡散層接合が浅くな
るため、後に配線金属を被若し、合金化反応を行なうと
いわゆるスパイク問題が生じる。本発明ではこのスパイ
ク問題を解決するため、コンタクト孔より不純物を導入
し、コンタクト部の拡散層を選択的にやや深くする事に
した。In order to solve the above problems, the present invention removes high melting point metal silicide in the contact hole by excessively etching the contact hole. At this time, the silicon substrate is also etched, and the diffusion layer junction becomes shallow, so that when a wiring metal is later covered and an alloying reaction is performed, a so-called spike problem occurs. In order to solve this spike problem, the present invention introduces impurities through the contact hole and selectively deepens the diffusion layer in the contact portion.
コンタクト孔の高融点金属シリサイドをコンタクト開孔
時除去する事により、コンタクト孔の形状を改善するグ
ラスフロー工程においてもシリサイドピーリング問題は
起こらない。拡散層が浅くなる事により生じる配線金属
被着後のスパイク問題はコンタクト孔より、不純物を導
入し、コンタクト部の拡散接合も選択的に深くする事に
より解決できる。The problem of silicide peeling does not occur even in the glass flow process in which the shape of the contact hole is improved by removing the high melting point metal silicide in the contact hole when forming the contact hole. The problem of spikes after wiring metal deposition caused by a shallower diffusion layer can be solved by introducing impurities through the contact hole and selectively deepening the diffusion bond at the contact portion.
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図(a)は層間絶縁膜6に配線金属とポリサイドまたは
拡散層3と電気的結合を取るために必要なコンタクト孔
をドライエツチングにより開口した様子を示す。この時
ドライエツチングを過剰に行う事により、コンタクト部
の高融点金属シリサイド5bを除去してしまう。実際に
は例えば層間絶縁膜として高濃度にボロン及びリンを混
入したCVD酸化膜であるBPSG膜を用い、高融点金
属シリサイドとして、タングステンシリサイドを用いた
場合、ドライエツチングは反応ガスとしてC2F6とC
HF、の混合ガスを用いプラズマ中にてエツチングを行
い、終点検出後もさらにエツチングを過剰に行う事によ
り、第1図(a)の様な形状に加工できるのである。こ
の時、上記の反応ガスによりエツチングを行うとシリコ
ン基板とシリサイドのエッチレート比は約1:2である
ため、例えばタングステンシリサイド膜厚を1500A
〜2500人とするとシリコン基板1中の拡散層3は約
750A〜1250人浅くなってしまう。接合が浅くな
り、配線金属としてアルミニウムを用いると、配線金属
と拡散層の電気的結合を確実にするための合金化反応を
促す熱処理を終ると、第3図に示すようないわゆるスパ
イク現象が起こる。即ちアルミニウムが拡散して、拡散
層を貫通し、シリコン基板と電気的短絡を起こし、不良
となってしまうのである。そこでコンタクト孔より拡散
層と同導伝型の不純物をシリコン基板またはウェル中に
導入しコンタクト部の接合をやや深くする事でスパイク
の問題を解決する。実際にはフォトリソグラフィー工程
により、基板と道導伝型の拡散層3bのコンタクト部は
開け、他のコンタクト部の所はフォトレジストで覆う様
にバターニングし、イオン注入技術により、不純物3C
を導入する。この時例えばシリコン基板1の導伝型がP
型である時は不純物としてドナーであるリンやヒ素を導
入してやれば良い。この様子を第1図(b)に示す。次
に先はどとは逆にフォトリソグラフィー工程により基板
と同導伝型の拡散層3aのコンタクト部は開け、他のコ
ンタクト部はフォトレジストで覆う様にパターニングし
イオン注入技術により、不純物3dをコンタクト孔より
導入する。この時、例えばシリコン基板1の導伝型がP
型ならば不純物としてアクセプター不純物であるボロン
又はBF2をイオン注入してやれば良い。この様子を第
1図(c)に示す。次にBPSG膜のコンタクト孔グラ
スフロー及び、コンタクト孔より導入した不純物の活性
化を兼ねた熱処理を850℃〜950℃酸化性雰囲気で
行なった様子を第1図(d)に示す。この際、コンタク
ト部の高融点金属シリサイドは既に除去してしまってい
るので、はがれは全く起こらずに済むのである。次に第
1図(e)に示す様にフッ酸処理を経た後配線金属8を
被着する。Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. 1st
Figure (a) shows a state in which a contact hole necessary for establishing an electrical connection between the wiring metal and the polycide or diffusion layer 3 is opened in the interlayer insulating film 6 by dry etching. At this time, by performing excessive dry etching, the high melting point metal silicide 5b in the contact portion is removed. In practice, for example, if a BPSG film, which is a CVD oxide film containing boron and phosphorus at a high concentration, is used as an interlayer insulating film, and tungsten silicide is used as a high-melting point metal silicide, dry etching is performed using C2F6 and C2F6 as reactive gases.
By performing etching in plasma using a mixed gas of HF and continuing to perform excessive etching even after the end point has been detected, the shape shown in FIG. 1(a) can be obtained. At this time, when etching is performed using the above reaction gas, the etch rate ratio between the silicon substrate and the silicide is about 1:2, so for example, the tungsten silicide film thickness is reduced to 1500 Å.
If it is ~2,500 people, the diffusion layer 3 in the silicon substrate 1 will be about 750A~1,250 people shallow. When the junction becomes shallow and aluminum is used as the wiring metal, a so-called spike phenomenon occurs as shown in Figure 3 after the heat treatment that promotes the alloying reaction to ensure electrical bonding between the wiring metal and the diffusion layer occurs. . That is, aluminum diffuses and penetrates the diffusion layer, causing an electrical short circuit with the silicon substrate, resulting in a defect. Therefore, the problem of spikes can be solved by introducing impurities of the same conductivity type as the diffusion layer into the silicon substrate or well through the contact hole to make the junction at the contact portion a little deeper. In actuality, a photolithography process is used to open the contact area between the substrate and the conductive type diffusion layer 3b, and other contact areas are patterned so as to be covered with photoresist.
will be introduced. At this time, for example, the conductivity type of the silicon substrate 1 is P.
When it is a mold, it is sufficient to introduce donor phosphorus or arsenic as an impurity. This situation is shown in FIG. 1(b). Next, in the opposite direction, the contact part of the diffusion layer 3a of the same conductivity type as the substrate is opened using a photolithography process, the other contact parts are patterned so as to be covered with photoresist, and the impurity 3d is added using ion implantation technology. Introduce it through the contact hole. At this time, for example, the conductivity type of the silicon substrate 1 is P.
If it is a type, boron or BF2, which is an acceptor impurity, may be ion-implanted as the impurity. This situation is shown in FIG. 1(c). Next, a heat treatment was performed in an oxidizing atmosphere at 850 DEG C. to 950 DEG C., which also served as a contact hole glass flow of the BPSG film and activation of impurities introduced through the contact hole, as shown in FIG. 1(d). At this time, since the refractory metal silicide in the contact area has already been removed, no peeling occurs at all. Next, as shown in FIG. 1(e), a wiring metal 8 is deposited after undergoing hydrofluoric acid treatment.
本発明は以上説明してきた様に、コンタクト孔グラスフ
ローの際に生じる高融点金属シリサイドのはがれの問題
を、コンタクトエッチの際に層間絶縁膜のみならずコン
タクト部の高融点金属シリサイドも同時に除去する事に
より、解決する事ができた。配線金属との電気的結合は
ポリサイド下層の多結晶シリコンと行う事になるが、多
結晶シリコン中に1019〜102°ケ/ c m 3
のリンを混入しておく事により、良好なコンタクト特性
が得られる。高融点金属シリサイドの除去される場所は
コンタクト部だけであるので、ポリサイドゲートを使用
する理由の1つである低抵抗という利点は全く損なわず
に済むのである。この方法を行う事により生じるスパイ
クの問題については、コンタクト孔より不純物を導入す
る事により、やや深い接合をコンタクト下部拡散層に設
ける事で克服できる。尚実施例において、先にシリコン
基板と、逆導電型の不純物を導入し、次にシリコン基板
と同導電型の不純物を導入したが、この順序は逆でもか
まわない。As explained above, the present invention solves the problem of peeling off of high melting point metal silicide that occurs during contact hole glass flow by simultaneously removing not only the interlayer insulating film but also the high melting point metal silicide in the contact area during contact etching. I was able to resolve the issue. Electrical coupling with the wiring metal will be made with the polycrystalline silicon under the polycide layer, but the polycrystalline silicon will have a thickness of 1019 to 102 degrees/cm3.
Good contact characteristics can be obtained by mixing phosphorus. Since the refractory metal silicide is removed only from the contact area, the advantage of low resistance, which is one of the reasons for using a polycide gate, remains intact. The problem of spikes caused by this method can be overcome by introducing impurities through the contact hole and providing a slightly deeper junction in the contact lower diffusion layer. In the embodiment, an impurity of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate is introduced first, and then an impurity of the same conductivity type as that of the silicon substrate is introduced, but this order may be reversed.
イクを示す断面図である。FIG.
1 ・ ・ ・ 2 ・ ・ ・ a13 4 ・ 1 5a ・ ・ 5b・ ・ 61 ・ 7 ・ ・ ・ 8・ ・ ・ ・シリコン基板 壷 ウェル b、 3c、 3d ・拡散層 ・フィールド酸化膜 ・多結晶シリコン ・高融点金属シリサイド ・層間絶縁膜 ・コンタクト ・配線金属 以上1 ・ ・・ 2・・・・ a13 4・1 5a・・ 5b・・ 61・ 7・・・・ 8・・・・ ・Silicon substrate jar well b, 3c, 3d ・Diffusion layer ・Field oxide film ・Polycrystalline silicon ・High melting point metal silicide ・Interlayer insulation film ·contact ・Wiring metal that's all
第1図(a)〜(e)は本発明によるMOS半導体装置
の製造方法の工程順断面図、第2図(a)、(b)は従
来のMOS半導体装置の製造方法の工程順断面図、第3
図は半導体装置のスパ出願人 セイコー電子工業株式会
社
代理人 弁理士 林 敬 之 助従来のMOS!
l−震1本@I/1製造方5去のニオ呈2゛虜1゛面図
第2図
−1−導イ本表1のスパイ78示1断面図第3図1(a) to (e) are step-by-step cross-sectional views of a method for manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are step-by-step cross-sectional views of a conventional method for manufacturing a MOS semiconductor device. , 3rd
The figure shows the conventional MOS of semiconductor device spa applicant Seiko Electronic Industries Co., Ltd. Patent attorney Keinosuke Hayashi!
l - 1 bottle @ I / 1 Manufacturing method 5 Odor presentation 2゛ Prisoner 1゛ side view Fig. 2 - 1 - Guide book Table 1 Spy 78 1 cross-sectional view Fig. 3
Claims (1)
コンを用いた2層構造ゲート電極を有するMOS半導体
装置の製造方法において、電気的結合を得るためのコン
タクト孔を絶縁膜に開口する際にコンタクト部の前記高
融点金属シリサイドも同時に除去する工程と、開口した
コンタクト孔より不純物イオンを導入する工程と、熱処
理工程とを有するMOS半導体装置の製造方法。In a method for manufacturing a MOS semiconductor device having a two-layer structure gate electrode using refractory metal silicide for the upper layer and polycrystalline silicon for the lower layer, a contact hole is formed in an insulating film to obtain an electrical connection. A method for manufacturing a MOS semiconductor device, comprising the steps of simultaneously removing the high-melting point metal silicide in the portion, introducing impurity ions through an opened contact hole, and heat treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63283053A JPH02129915A (en) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | Manufacture of mos semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63283053A JPH02129915A (en) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | Manufacture of mos semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02129915A true JPH02129915A (en) | 1990-05-18 |
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ID=17660593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63283053A Pending JPH02129915A (en) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | Manufacture of mos semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02129915A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005285991A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1988
- 1988-11-09 JP JP63283053A patent/JPH02129915A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005285991A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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