JPH03224220A - 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】 ［概　要〕 半導体装置におけるｐ型領域と配線との接続構造の形成
に関し。

配線とのオーミック接触を達成するために行われる浅い
ｐ型領域に対する高濃度不純物の導入をイオン注入法を
用いずに実施可能とすることを目的とし。

ｐ型領域が形成された半導体基板の一表面に該ｐ型領域
を表出するコンタクトホールを有する絶縁層を形成し、
硼素を含有する窒化チタン層を該半導体基板表面におけ
る少なくとも該ｐ型領域上に形成し、該Ｐ型領域上に該
窒化チタン層が形成された該半導体基板を熱処理して該
窒化チタン層中の硼素を該ｐ型領域に拡散させ、該窒化
チタン層上にアルミニウムから成る配線層を形成し、該
配線層および窒化チタン層を所定の配線にパターンニン
グする諸工程を含むように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置に係り、とくに、そのｐ型領域と
配線との接続構造の形成に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高性能化および高集積化にともなって、基
板に浅い接合を形成することが必要とされるようになっ
た。例えば１６メガビツトのＤＲＡＭにおいては２表面
からの深さが０．１〜０．１５μｍである接合が要求さ
れる。

一方、半導体基板における接合に対してオーミック接触
するアルミニウム等から成る配線を形成する場合、一般
に、この接合を構成する不純物領域を表出するコンタク
トホール内に、この領域と同じ導電型の不純物を高濃度
にイオン注入することが行わ−れている。例えばｐ壁領
域には、一般に。

硼素（Ｂ）がイオン注入される。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記不純物は、基板表面近傍においてのみ高濃度である
ことが望ましい。しかし、硼素（Ｂ）の質量数は１１で
あり、他の不純物５例えば砒素（Ａｓ：質量数７５）に
比べて小さいため、イオン注入される半導体基板中にお
ける飛程が大きく、かつ、深さ方向の分布にテールをひ
きやすい。さらに、硼素（Ｂ）は、シリコン基板中にお
ける熱拡散係数が大きい。その結果、イオン注入後に行
われるアニールにより、高濃度領域が深く拡がってしま
うためコンタクトホール部分では、接合を浅く維持する
ことが困難である問題があった。

本発明は、配線とのオーミック接触を達成するために行
われる浅いｐ壁領域に対する高濃度不純物の導入をイオ
ン注入法を用いずに実施可能とすることを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 上記目的は、ｐ壁領域が形成された半導体基板の一表面
に該ｐ壁領域を表出するコンタクトホールを有する絶縁
層を形成する工程と、硼素を含有する高融点金属の窒化
物層を該半導体基板表面における少なくとも該ｐ型領域
上に形成する工程と。

該ｐ型領域上に咳高融点金属窒化物層が形成された該半
導体基板を熱処理して咳高融点金属窒化物層中の硼素を
該ｐ壁領域に拡散させる工程と、該高融点金属窒化物層
上にアルミニウムから成る配線層を形成する工程と、該
配線層および高融点金属窒化物層を所定の配線にパター
ンニングする工程を含むことを特徴とする本発明に係る
半導体装置の製造方法によって達成される。

〔作　用〕

高融点金属の窒化物層３例えばＴｉＮ層中の硼素（Ｂ）
は、浅い接合を構成するｐ型領域内に基板表面から拡散
し、基板表面にピークを有する分布で高濃度領域を形成
する。したがって、接合の深さを増大してしまうことが
ない。また、硼素（Ｂ）を失ったＴｉＮ層は、この上に
形成されたアルミニウム配線層に対するバリヤ層として
機能するため。

配線層のアルミニウムによるスパイクが浅い接合を突き
抜けて生じる接合リークの発生が防止される。このよう
な効果は、　ＴｉＮ層のみならず、その他の高融点金属
の窒化物層を用いた場合にも同様に得られる。

〔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図は本発明の実施例の工程説明図であって同図（ａ
）に示すように、ｎ型のシリコン基板（またはウェル）
１には２表面から深さ０．１　μｍの浅いｐ型領域２が
形成されている。このシリコン基板１上に９例えば周知
のＣＶＤ　（化学気相成長）法を用いて、厚さ約０．７
μｍの５ｉ（ｌｚから成る絶縁層３を堆積する。そして
５周知のリソグラフ技術を用いて、絶縁層３に、ｐ型領
域２の一部を表出するコンタクトホール４を形成する。

上記ののち、硼素（Ｂ）を含有する厚さ約１５００人の
ＴｉＮ層５をシリコン基板１上全面に形成する。

このＴｉＮ層５は１例えば硼化チタン（ＴｉＢ）をター
ゲットとして、窒素ガス（Ｎ２）を含有するアルゴン（
Ａｒ）雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことによ
って形成すればよい。このようにして形成されたＴｉＮ
層５の化学的組成は未だ明らかにされていないため、以
下においてはＴｉＮｘＢｙ層５で表すことにする。Ｘお
よびＹは正の不定数を表す。

次いで、シリコン基板１を５例えばＮ２とＮ２　（水素
）の５０％−５０％（体積比）の混合ガス雰囲気中で、
８００°Ｃ１３０分間熱処理する。その結果、　ＴｉＮ
ｘＢｙ層５の硼素（Ｂ）が、コンタクトホール４内に表
出するＰ型領域２内に拡散し、第１図（ｂ）に示すよう
に、高濃度ｐ型領域（ｐ”）６が形成される。上記熱処
理によって形成されるｐ″領域６の厚さはシリコン基板
１表面から１０００人程度であり、ｐ層領域２の深さよ
り小さい。なお、上記熱処理温度はｓｏｏ’ｃ〜９００
°Ｃの範囲で選ぶことができるがこれにともなって、熱
処理時間を、低温はど長く。

一方、高温はど短く設定する。

上記により、　ＴｉＮｘＢｙ層５の組成はＴｉＮに近く
なる。ＴｉＮｘＢｙ層５の硼素（Ｂ）は、上記熱処理に
おいて雰囲気中へも放出される。したがって、絶縁層３
上においても、　ＴｉＮｘＢｙ層５のＴｉＮへの転換が
進む。図において符号７は、このようにして生成しのス
パッタリング法により、シリコン基板１表面金体に、厚
さ約１μｍのアルミニウム（ＡＩ）層８を堆積する。そ
して、　４１層８およびＴｉＮ層７を１周知のりソゲラ
フ技術を用いて、所定形状の配線にパターンニングする
。このパターンニングは、塩素ガス（ＣｔＺ）をエツチ
ング剤とする周知の反応性イオンエツチングにより行え
ば、　４１層８とＴｉＮ層７を同一工程でパターンニン
グできる。

上記のようにして、Ｐ型領域２とオーミック接触するＡ
Ｉ配線が形成される。コンタクトホール４内におけるＴ
ｉＮ層７は、シリコン基板１とＡＩ配線層との間に介在
するバリヤ層となり、配線層のＡＩによるスパイクがＰ
型領域２を突き抜けて生じる接合リークを防止する。な
お、　ＴｉＮｘＢｙ層５は完全にＴｉＮ層に転換する必
要はなく、上記熱処理後においてＴｉＮ層７中に硼素（
Ｂ）が残留していても差支えない。

なお、上記実施例においてはＴｉＮ層に硼素（Ｂ）を添
加する場合を取り上げたが１本発明の効果はＴｉＮ層に
代えて窒化チタン（ＷＮ）等の他の高融点金属の窒化物
層に硼素（Ｂ）を添加する場合も同様にして得ることが
できる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、ｐ壁領域を表出するコンタクトホール
内に形成されたＴｉＮｘＢｙ層は、硼素（Ｂ）の拡散源
となり、従来イオン注入法では困難であった。浅いｐ型
領域内に高濃度のｐ″領域形成することを可能とする。

その結果、浅いｐ壁領域に対する低接触抵抗のオーミン
クコンタクトの形成を容易にする。同時に１　イオン注
入時に生じる基板中の結晶欠陥に起因する接合リークを
回避可能とする。また、このＴｉＮｘＢｙ層は、コンタ
クトホールを通じてｐ壁領域とオーミック接触するアル
ミニウム配線層とシリコン基板に対するバリヤ層として
も機能する。したがって、アルミニウム配線層に起因す
る接合リークを回避可能とする。これらにより、信頼性
の高いコンタクト構造を提供できる。上記のように＋　
ＴｉＮｘＢｙ層を用いることは。

ｐ″領域形成とバリヤ層の形成とを単一工程で実施可能
とし、工程を簡素化する上でも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の工程説明図である。 図において。 １はシリコン基板、　　２はｐ壁領域。 ３は絶縁層、　　４はコンタクトホール。 ５はＴｉＮｘＢｙ層、　　６はｐ十領域。 ７はＴｉＮ層、　　８はＡ１層 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｐ型領域が形成された半導体基板の一表面に該ｐ型領域
   を表出するコンタクトホールを有する絶縁層を形成する
   工程と、 硼素を含有する高融点金属の窒化物層を該半導体基板表
   面における少なくとも該ｐ型領域上に形成する工程と、 該ｐ型領域上に該高融点金属窒化物層が形成された該半
   導体基板を熱処理して該融点金属窒化物層中の硼素を該
   ｐ型領域に拡散させる工程と、該高融点金属窒化物層上
   にアルミニウムから成る配線層を形成する工程と、 該配線層および高融点金属窒化物層を所定の配線にパタ
   ーンニングする工程 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。