JPH03165026A - 半導体装置の製造方法 - 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） この発明は半導体装置の製造方法に関するもので、特に
微細化された半導体集積回路装置における半導体基板内
の不純物拡散領域と配線とのコンタクトに係わるもので
ある。

（従来の技術） 近年、半導体集積回路装置において、半導体基板内の不
純物拡散領域と配線とのコンタクトをとる場合には、第
２図に示すように、上記拡散領域と同一導電型の不純物
を含む半導体層でコンタクトホールを埋込む構造にして
いる。

すなわち、まず第２図（ｅ）に示すように、シリコン基
板１の表面に素子分離技術により素子骨ＨＨ域２を形成
した後、該素子分離領域２をマスクとして不純物をイオ
ン注入して高濃度不純物拡散領域３を基板１内に形成す
る。

次に第２図（ｂｌに示すように全面に層間絶縁膜として
化学気相成長（ｃＶ　Ｄ）法によりシリコン酸化ＩＩ（
Ｓｉｎ、膜）４を形成した後、同図に示すように通常の
ホトリソ・エツチング技術でこのシリコン酸化ＩＩ！４
に前記高濃度不純物拡散領域３上でコンタクトホール５
を開ける。

続いて、コンタクトホール５を含む全面に第２図（ｅ）
に示すように減圧ＣＶＤ法で半導体層としてのポリシリ
コン層６を形成する。

その後、このポリシリコン層６を異方性エツチングでエ
ツチングして第２図（ｄｌに示すようにコンタクトホー
ル５内にのみ残し、コンタクトホール５を埋込む。

その後、この埋込まれたポリシリコン層６に第２図１ｅ
ｔに示すように高濃度の不純物をイオン注入する。その
後熱処理を行うことにより、前記不純物を活性化させる
とともに、ポリシリコン層６の表面から高濃度不純物拡
散領域３とポリシリコン層６の界面に向けて不純物を拡
散させ、埋込まれたポリシリコン層６の全体を低抵抗化
する。

続いて全面に配線となるＡ１層を形成し、通常のホトリ
ソ・エツチング技術でこのＡ１層をパターニングするこ
とにより、第２図１ｅｔに示すように配線７を形成する
。この配線７は、コンタクトホール５内のポリシリコン
層６に接続されるように形成され、このポリシリコン層
６を通して基板ｌ内の高濃度不純物拡散領域３に電気的
に接続される。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記のような従来の埋込みコンタクト部の製
造方法では次のような問題点があった。

■　埋込みポリシリコン層６の全体に高濃度に不純物を
拡散させるために非常に多くの不純物を第２図（ｅ）の
工程でイオン注入しなければならず、そのため、装置上
の制約から時間がかかり、生産性が悪い。

■　埋込みポリシリコン層６の表面にイオン注入した不
純物をポリシリコン層６の全体に拡散させるために高温
の熱処理が必要となるが、微細化された半導体集積回路
装置ではプロセス上で制約があり、充分な熱処理ができ
なくなる場合がある。

■　層間絶縁膜であるシリコン酸化膜４の厚さが厚く、
コンタクトホール５に埋込まれたポリシリコン層６の高
さが高いと、充分な熱処理を行っても、不純物がポリシ
リコン層６と高濃度不純物拡散領域３の界面近傍まで充
分に拡散せず、界面近傍のポリシリコン層６の抵抗が上
がり、コンタクト抵抗が上昇する。

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、上記従来の
問題点を一掃できる埋込みコンタクト部の形成法を有す
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） この発明では、半導体基板上の層間絶縁膜に開けたコン
タクトホール内を半導体層で埋込み、さらにその半導体
層内に、該半導体層より不純物の拡散速度の速い導電層
を埋込んだ構造とし、その埋込み半導体層および導電層
の表面に不純物を導入し、さらに不純物拡散のための熱
処理を行う。

（作　用） 上記不純物拡散のための熱処理を行った時、埋込み半導
体層内に、該半導体層より不純物の拡散速度の速い導電
層が埋込まれていると、該導電層を通して半導体層の底
部側に低温かつ短時間で不純物が拡散する。したがって
、導入時の不純物量（イオン注入のドーズ量）を減少さ
せて半導体層の全体を均一に高濃度とすることが可能と
なるとともに、熱処理温度を低温化でき、さらには層間
絶縁膜が厚くて埋込み半導体層の高さが高い場合でも、
半導体層の底部側すなわち基板との界面近傍まで充分に
不純物を拡散させることができる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す工程断面図である。

この第１図の（ａｌに示すように、まずＰ型シリコン基
板１１の表面に素子分離技術により素子分離領域１２を
形成する０次に、その素子分離領域１２をマスクとして
不純物例えばヒ素をドーズ量５　ＸＩＱ”ｃｍ−”、加
速電圧５０）ｔｅＶの条件でイオン注入してＮ型の高濃
度不純物拡散領域１３を基板１１の素子領域に形成する
０次いで、基板１１上の全面にＣＶＤ法で層間絶縁膜と
してシリコン酸化膜（ＳｉＯ□膜）１４を堆積させ、こ
のシリコン酸化ＩＩＩ！１４に通常のホトリソエツチン
グ技術で前記高濃度不純物拡散領域１３上でコンタクト
ホール１５を開ける。

次に、コンタクトホール１５内を含むシリコン酸化膜１
４上の全面に第１図山）に示すように半導体層としてポ
リシリコン層１６を５０００人程度堆積させる。さらに
その上に、ポリシリコン層より不純物の拡散速度が速い
導電層としてタングステンシリサイド層（ＷＳｉｘ、　
　ｘＩ＝１２）　　１７を３０００人程度堆積させる。

その後、このタングステンシリサイド層１７とポリシリ
コン層１６の２層を連続して、前記シリコン酸化膜１４
の表面が露出するまで異方性エツチングでエツチングす
ることにより、第１図（ｃｌに示すようにこのタングス
テンシリサイド層１７とポリシリコン層１６をコンタク
トホール１５内にのみ残す、これにより、コンタクトホ
ール１５内がポリシリコン層１６で埋込まれ、さらにそ
のポリシリコン層１６内にタングステンシリサイド層１
７が埋込まれた構造が得られる。

次に、その埋込みポリシリコン層１６およびタングステ
ンシリサイド層１７の表面にＮ型不純物としてリン（Ｐ
）を加速電圧５０ＫｅＶ、ドーズ量５ｘＩＱ１Ｓａｓ−
”の条件でイオン注入する。

その後、窒素雰囲気中で９００℃、３０分程度の熱処理
を行い、Ｎ型不純物であるリンを埋込みポリシリコン層
１６およびタングステンシリサイド層１７の全体に拡散
させる。この時、タングステンシリサイド層１７中をリ
ンが速く拡散するので、第１図（ｄ）に矢印で示すよう
にリンがタングステンシリサイド層１７を通してポリシ
リコン層１６の底部側に短時間で拡散する。したがって
、この実施例によれば、イオン注入のドーズ量を前記の
ように５Ｘ１０”ｃａ−”に減少させて、かつ熱処理温
度を前記のように９００℃に下げて埋込みポリシリコン
層１６の全体に均一にＮ型不純物（リン）を高濃度に拡
散させることができる。さらにシリコン酸化膜１４が厚
くて、コンタクトホール１５内に埋込まれるポリシリコ
ン層１６の高さが高くても、該ポリシリコン層１６の底
部側まで充分に不純物を拡散させることができる。

しかる後、コンタクトホール部を含むシリコン酸化膜１
４上の全面にアルミニウム層あるいはシリコンを含むア
ルミニウム層をスパッタ法でＩＩｍの厚さに形成し、こ
れをホトリソ・エツチング法でバターニングすることに
より、第１図（ｅｌに示すように埋込みポリシリコン層
１６およびタングステンシリサイド層１７に接続される
配線１８を形成する。

なお、上記一実施例では、半導体層より不純物の拡散速
度が速い導電層としてタングステンシリサイドを用いた
が、他の材料としてチタンシリサイド、モリブデンシリ
サイド、プラチナシリサイド、または、チタン、モリブ
デン、プラチナ、タングステンなども使用することがで
きるｉ（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の製造方法によれ
ば、コンタクトホール内に半導体層を埋込み、その半導
体層内に該半導体層より不純物の拡散速度の速い導電層
を埋込んだ構造としたので、それらの表面に不純物を導
入した後、全体に不純物を拡散させるために熱処理を行
った時に、前記導電層を通して埋込み半導体層の底部側
に低温かつ短時間で不純物を拡散させることができる。

したがって、表面への不純物の導入量（イオン注入のド
ーズ量）を減少させて、埋込み半導体層の全体を均一に
高濃度とすることができ、イオン注入のドーズ量の減少
から生産性を上げることができる。また、不純物を拡散
させる時の熱処理温度を低温化できるので、より微細化
された半導体集積回路装置に適用して良好な埋込みコン
タクト部を得ることができる。さらに、層間絶縁膜が厚
くて埋込み半導体層の高さが高くなった場合でも、半導
体層の底部側すなわち不純物拡散領域との界面近傍まで
充分に不純物を拡散させてコンタクト抵抗を下げること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第２図は従来の埋込みコンタクト部の
製造方法を示す工程断面図である。 １１・・・Ｐ型シリコン基板、１３・・・高濃度不純物
拡散領域、１４・・・シリコン酸化膜、１５・・・コン
タクトホール、１６・・・ポリシリコン層、１７・・・
タングステンシリサイド層、１８・・・配線。 本発明の一実施例 第１図 従来の方法 慎２ 図 従来の方法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）一部に不純物拡散領域が形成された半導体基板上
   に層間絶縁膜を形成する工程と、 （ｂ）その層間絶縁膜に前記不純物拡散領域上でコンタ
   クトホールを開ける工程と、 （ｃ）そのコンタクトホール内を含む層間絶縁膜上の全
   面に半導体層を形成し、さらにその上に該半導体層より
   不純物の拡散速度の速い導電層を形成し、この２層を異
   方性エッチングして前記コンタクトホール内にのみ残す
   ことにより、このコンタクトホールが前記半導体層で埋
   込まれ、さらにその半導体層内に前記導電層が埋込まれ
   た構造を得る工程と、 （ｄ）その埋込み半導体層および導電層の表面に不純物
   を導入し、さらに熱処理を行って半導体層および導電層
   の全体に不純物を拡散させる工程と、（ｅ）その後、埋
   込み半導体層および導電層に接続して配線を形成する工
   程とを具備してなる半導体装置の製造方法。