JPH0230135A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体素子の製造方法に係り、特に、ポリシ
リコンと高融点金属または高融点金属シリサイＦの２層
構造からなる配線の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 第４図は、従来のポリサイド配線の製造方法を示す。こ
の第４図は、スタンクト型構造のＤＲＡＭのピントライ
ンとしてポリサイド配線を形成する場合である。

まずシリコン基板１の表面にゲート酸化膜２を形成し、
その上にゲート電極３を形成し、その側壁にサイドウオ
ール４を形成した後、全表面に中間絶縁膜５を成長させ
る（第４図（ｄ））。

次に、ゲート電極３上に一部重なるようにポリシリコン
でキャパシタの下部電極６を形成した後、その表面にキ
ャパシタ誘電体膜７を形成し、この誘電体膜７を挟んで
下部電極６に重なるようにキャパシタの上部電極８をポ
リシリコンで形成する（第４図（ｂ））。

その後、全表面に層間絶縁ＩＰＪ９を形成し、リフロー
によって層間絶縁膜表面を少し平坦にする（第４図（ｃ
））。

その後、層間絶縁膜９と中間絶縁膜５に基板面に達する
コンタクトホールｌＯを開孔した後、該コンタクトホー
ルｌＯの内壁部を含む層間絶縁膜９上の全面に、ピント
ラインとしてのポリサイド配線の下層としてポリシリコ
ン層１１を形成する（第４図Ｕ　）。

その後、ポリシリコン層１１上にスバンタ法あるいはＣ
ＶＤ法で高融点金属シリサイド層１２を堆積させ（第４
図（ｅ））、この２層をビットライン状にパターニング
することにより、該２層からなるビットラインとしての
ポリサイド配線を完成させる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来のポリサイド配線形成
法では、コンタクトホールｌＯのアスペクト比が大きい
と、該コンタクトホール１０の内壁に沿って形成される
ポリシリコン層１１の側壁部に、シャドウエフェクト（
Ｓｈａｄｏｗ　Ｅｆｆｅｃｔ）の影響によって第４図（
ｅ）に示すように高融点金属シリサイド層１２を堆積で
きなくなり、コンタクトホール部で断線や高抵抗化が生
しるといった問題があった。

この発明は、ポリシリコンと高融点金属シリサイドある
いは高融点金属の２層で形成される配線の製造法におい
て、コンタクトホールのアスペクト比が大きくても１．
該コンタクトホール部における配線の断線あるいは高抵
抗化を防止し、信頼性の高い配線を得ようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段） この発明では、半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶
縁膜にコンタクトホールを開孔した後、このコンタクト
ホール部を含む前記絶縁股上の全面に、コンタクトホー
ルを埋め込んで厚くポリシリコン層を堆積させ、このポ
リシリコン層の前記絶縁膜上部部分およびコンタクトホ
ール上方部分に不純物を拡散させる。そして、このよう
に不純物を拡散させた後、ポリシリコン層の全面エッチ
バンクを行い所定の膜厚とした後、該ポリシリコン層上
に高融点金属層あるいは高融点金属シリサイド層を堆積
させ、これら２層を配線パターン状にパターニングする
。

（作　用） 絶縁膜上に、コンタクトホールを埋め込んで厚くポリシ
リコン層を堆積させた後、例えば第１図（ｅ）に示すよ
うにポリシリコン層の絶縁膜上部部分およびコンタクト
ホール上方部分に不純物を拡散させた状態で、該ポリノ
リコン層の全面エッチハックを行うと、該ポリシリコン
層中の不純物分布による選択エツチングによって、例え
ば第１図（ｆ）に示すようにコンタクトホール部分には
厚くポリシリコンを残して、該ポリシリコン層を所定の
膜厚とすることができる。そして、コンタクトホール部
にポリシリコンが厚く残ったことによりコンタクトホー
ル部の急激な段差はなくなり、配線下層のポリシリコン
層の表面は大幅に平坦化されたことになり、その上に高
融点金属あるいは高融点金属シリサイド層を形成するこ
とにより、例えコンタクトホールが高アスペクト比であ
っても、コンタクトホール部に例えば第１図（川に示す
ように高融点金属あるいは高融点金属シリサイド層を均
一に形成することができる。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。実施
例はいずれもスタンクト型構造のＤＲＡＭのピントライ
ンとしてポリサイド配線を形成した場合である。

第１図はこの発明の第１の実施例を示す。この第１の実
施例は、ポリノリコン層に対する不純物の選択拡散を、
層間絶縁膜表面の不純物拡散源ｊ模から行うようにした
ものである。

まず、シリコン基板２１の表面にゲート酸化膜２２を形
成し、その上にゲート″］ｉ２３を形成し、その側壁に
サイドウオール２４を形成した後、全表面に中間絶縁膜
２５を成長させる（第１図（ａ））。

次に、ゲート電極２３上に一部重なるようにポリシリコ
ンでキャパシタの下部電極２６を形成した後、その表面
にキャパシタ誘電体膜２７を形成し、この誘電体膜２７
を挟んで下部電極２６に重なるようにキャパシタの上部
電極２８をポリシリコンで形成する（第１図（ｂ））。

その後、全表面に層間絶縁膜２９を形成し、さらにその
表面に不純物拡散ａ膜３０を形成する（第１図（ｃ１）
、この不純物拡散源膜３０は、ｒ’、Ａｓ。

Ｂなどの不純物を高濃度に含んだＳｉ３Ｎ、、ＢＰＳＧ
、ＰＳＧなどの絶縁膜であり、ＩＶｒｌ（ｔｏｎ　Ｖａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓ　ｉ日ｏｎ）法などにより１ｏｏｏ人
程度の厚さに形成される。

次に、この不純物拡散源膜３０と層間絶縁膜２９さらに
は中間絶縁膜２５に基板面に達するコンタクトホール３
１を開花（第１図（ｄ））した後、このコンタクトホー
ル部を含む眉間絶縁膜（表面には不純物拡散源膜３０を
有する）」−の全面に、コンタクトホール３１を埋め込
んで厚くポリシリコン層３２を堆積させる（第１図（ｅ
））。

その後、熱処理を行うことにより、層間絶縁膜２９表面
の不純物拡散源膜３０から不純物をポリシリコン層３２
中に拡散させる。この時、コンタクトホール部を除く眉
間絶縁膜２９表面に不純物拡散源膜３０が形成されてい
るから、前記第１図（ｅ）に示すように、不純物は、層
間絶縁膜上部部分のポリシリコン層３２と、横からコン
タクトホール上方部分のポリシリコン層３２に分布する
ようになる。

このように不純物が選択拡散されたポリシリコン層３２
を次に異方性エツチングによって全面エッチバンクし、
所定の膜厚とする（第１図（ｆ））。

この時、不純物の分布によって選択エツチングができる
。すなわち、不純物が分布している部分のエンチングレ
ートは速く、分布しない領域のエツチングレートは遅い
。これを利用して、第１図（ｅ）の不純物分布状態にあ
るポリシリコン層３２によれば、前記第１図（ｆ）に示
すように、コンタクトホール３１部分に厚くポリシリコ
ンを残し°ζ、所定の膜厚とすることができる。そして
、コンタクトホール部にポリシリコンが厚く残ったこと
によりコンタクトホール部の急激な段差はなくなり、ポ
リサイド配線下層材料のポリシリコン１１３２表面は大
幅に平坦化されたことになる。したがって、次に、第１
図（ｇ）に示すようにポリシリコン層３２上に高融点金
属シリサイド層３３を形成するが、例えコンタクトホー
ル３１が高アスペクト比であっても、該コンタクトホー
ル部においても高融点金属シリサイド層３３を均一に形
成することができる。

そして、高融点金属シリサイド層３３を形成したら、次
に、このシリサイド層３３とその下のポリシリコン層３
２をビットライン状にパターニングすることにより、こ
れら２層からなるピントラインとしてのポリサイド配線
を完成させる。なお、高融点金属シリサイド層３３形成
時の熱で、ポリシリコン層３２中の不純物は、コンタク
トホール３１内のポリシリコン層部分にも拡ｎｔする。

第２図（ａ）〜（樽はこの発明の第２の実施例を示す。

この第２の実施例は、ポリシリコン層に対する不純物選
択拡散法として、層間絶縁膜表面に対する不純物の高濃
度イオン注入、その注入部からの拡散を用いる。その他
は第１の実施例と同一であり、そこで、上記相違点のみ
以下説明する。

第２図（ｃ）に示すように全面に眉間絶縁膜２９を形成
した後、同図のように、核層間絶縁膜２９の表面に不純
物（リンなど）を高ドーズ量（少なくとも５　Ｅ　１６
　ｃｍ−”）でイオンｌ主人する。このイオン注入部に
符号４１を付す。

次いで、この眉間絶縁ＢＩｉ！２９と中間絶縁膜２５に
コンタクトホール３Ｉを開孔（第２図（ｄ））した後、
該コンタクトホール部を含む層間絶縁膜２９上の全面に
、コンタクトホール３１を埋め込んで厚くポリシリコン
層３２を形成する（第２図（ｅ））。

その後、熱処理する。すると、層間絶縁膜２９の表面イ
オン注入部４１から不純物がポリシリコン層３２に拡散
され、ポリシリコン層３２には前記第２図（ｅ）に示す
ように、第１の実施例の場合と同様に、層間絶縁膜上部
部分およびコンタクトホール上方部分に不純物が拡散さ
れる。

その後は第１の実施例と同一の工程を進めることにより
、信頼性の高いポリサイド配線を形成することができる
。

第３図（ａ）〜（ｉ）はこの発明の第３の実施例を示す
。

この第３の実施例は、コンタクトホール部を含む眉間絶
縁膜上の全面に形成されたポリシリコン層の、コンタク
トホール上方部分を除く表面部に高濃度に不純物をイオ
ン注入し、その部分からの拡散により、該ポリシリコン
層に対する不純物の選択拡散を行おうとするものである
。その他は第１および第２の実施例と同一である。そこ
で、第３の実施例独自の選択拡散法のみ以下詳述する。

第３図（ｃ）に示すように全面に層間絶縁膜２９を形成
し、この層間絶縁ＩＩ！＃２９と中間絶縁膜２５にコン
タクトホール３１を開孔（第３図（ｄ））した後、この
コンタクトホール部を含む層間絶縁膜２９上の全面に、
コンタクトホール３１を埋め込んで厚くポリシリコン層
３２を堆積させる（第３図（ｅ））。

次に、ポリシリコン層３２の、コンタクトホール上方部
分の表面に、例えば層間絶縁膜と同一材質からなる選択
イオン注入のためのマスク５１を形成する（第３図（ｆ
））。

次いで、そのマスク５１をマスクとして、同第３図（ｆ
）に示すように、ポリシリコン層３２の、コンタクトホ
ール上方部分を除く表面部に、不純物を高ドーズ量でイ
オン注入する。このイオン注入部に符号５２を付す。

その後、マスク５１を除去し、代わりに不純物の外向拡
散を防ぐ、意味で第３図（６）に示すようにキャンプ層
（ＳｉＯ□、５ｉＪｎ　などからなる）５３をポリシリ
コン層３２の表面に形成した状態で熱処理を実施する。

すると、ポリシリコン層３２の、コンタクトホール上方
部分を除く表面部のイオン注入部５２から不純物が拡散
され、ポリシリコン層３２には第１．第２の実施例と同
様に、第３図（濁に示すように、眉間絶縁膜上部部分お
よび：Ｊコンタクトホール上方部分不純物が拡散される
。

その後はキャップ層５３を除去した上で第１゜第２の実
施例と同様の工程を進めることにより、信転性の高いポ
リサイド配線を形成することができる。

なお、以上の実施例は、いずれもポリサイド配線（ポリ
シリコン層と高融点金属シリサイド層の２層構造）を製
造する場合であるが、高融点金属シリサイド層に代えて
高融点金属層を形成すれば、咳高融点金属層とポリシリ
コン層からなる２層構造の配線を形成できる。この高融
点金属層とポリシリコン層の２層構造の配線でも従来ポ
リサイド配線と同様の問題点があり、この発明によれば
解決できる。

また、実施例はスタンクト型構造のＤＲＡＭのビットラ
インを製造する場合であるが、この発明はその他の配線
形成に応用できることは勿論である。

（発明の効果） 以上詳述したように、この発明の方法によれば、コンタ
クトホール部にポリシリコンを厚く残して該ポリシリコ
ン層を所定の膜厚とし得、コンタクトホール部での急激
な段差はなくせるから、ポリシリコン層と高融点金属シ
リサイド層または高融点金属層からなる２層構造の配線
をｖｊＡ造する場合において、コンタクトホール部が高
アスペクト比であっても、該コンタクトホール部に上層
の高融点金属シリサイド層あるいは高融点金属層を跡切
れなく均一に形成することができるようになり、コンタ
クトホール部で断線や高抵抗化が生じない信顛性の高い
配線を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体素子の製造方法の第１の実施
例を示す工程断面図、第２図はこの発明の第２の実施例
を示す工程断面図、第３図はこの発明の第３の実施例を
示す工程断面図、第４図は従来のポリサイド配線の製造
方法を示す工程断面図である。 ２１・・・シリコン基板、２９・・・層間絶縁膜、３１
・・・コンタクトホール、３２・・・ポリシリコン層、
３３・・・高融点金属シリサイド層。 第 図 −ｔｎｃｎ−〜η− 〜〜（’ｌＱｒつｒつ寸 車列ヤシ［１ＭＮ〜Ｊ５）ミｉで巳イタ′ＩＩ　め］ニ
オさ１訪ロイ）Ｅイ］第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜にコ
   ンタクトホールを開孔する工程と、 （ｂ）そのコンタクトホール部を含む前記絶縁膜上の全
   面に、コンタクトホールを埋め込んで厚くポリシリコン
   層を堆積させる工程と、 （ｃ）そのポリシリコン層の前記絶縁膜上部部分および
   コンタクトホール上方部分に不純物を拡散させる工程と
   、 （ｄ）このように不純物拡散が行われたポリシリコン層
   に対して全面エッチバックを施すことにより、コンタク
   トホール部には厚くポリシリコンを残して該ポリシリコ
   ン層を所定の膜厚とする工程と、（ｅ）その後、ポリシ
   リコン層上に高融点金属層あるいは高融点金属シリサイ
   ド層を堆積させ、これら２層を配線パターン状にパター
   ニングする工程とを具備してなる半導体素子の製造方法
   。