JPH03239365A - 半導体装置 - 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］ 下層導電体（半導体基板に形成したｎ生型及び１）生型
の不純物領域、スパッタあるいは化学気相成長法により
形成した金属あるいは金属シリサイド膜、多結晶シリコ
ン膜、Ａ１膜等〉と上層ＡＩ配線との接続が、下層導電
体」−の絶縁膜に形成した電極コンタクト窓の側壁及び
底部にセルファラインに設けられたステップカバレッジ
の良い導電膜と、導電膜の内側の電極コンタクト窓を埋
め込んだ選択化学気相成長導電膜とを介して収られてい
る構造に形成されているため、電極コンタクＩ・窓部を
セルファライン形成した側壁及び底部の導電膜と選択化
学気相成長導電膜とにより完全に平坦に埋め込むことが
できるので、上層に形成する配線体の寿命を改善できる
ことによる高信頼性を、アスペクト比が大きい微細な電
極コンタクＩ・窓を使用できることによる高集積化を、
選択化学気相成長導電膜をバリアメタルとなる導電膜と
上層配線体とで完全に包み込むことができるため、特性
劣ｆヒのない選択化学気相成長導電膜を成長できること
による高性能ｆヒを叶能とした半導体装置、１産柴１・
、の（１団１分ジ’ｆ１ 本発明はＭ　ｉ　Ｓ及びバイポーラ型゛Ｖ、導体装置に
係り、１！！に素子特性を劣１ヒさせることなく電極二
７ンタタＩ−窓の゛ＩＬ川理用込みを実現した半導（ｌ
ｒｃ集積Ｊ＋＋７路の１ｒ姉（を−リ゛能とした゛ｒ、
導体製置に関する１声で東、？１′、椋体：ｐ冒ｉｔ’
、）におけるＦ層導；に体とＩ・１層配線体の電極二７
ンタタＩ・窓部での接続に関しては、ＪＬＩＲ的ステ・
ソアカノくレリジの良いスハリタによる配線体を電Ｄｉ
′″１シタタＩ〜窓部に直接形成することに↓すｒ”　
１ｍ　導電体との接続を＋ｒｔ戊しており、電極コンタ
クト窓部て゛の配線体のくびれによる寿命の劣化につい
てＪｊ、許容範囲として扱われてきたが、電極コンタク
ト窓部微細化か進み、アスベクＩ・比が大きくなり一ン
一）ある近来においては、このノｆ命の劣ｆヒｔユ容詔
、て゛きなくむり、ｊ２ＨＸ（ヒ′″ｌ”気相成良導電
膜を電極−７シクタＩ−窓部に平担に埋め込む技術か盛
んに研究され−）−）ある。しかし現段階ではいかなる
成長条件においても、シリコン基板侵食の完全なる防止
、下地の状態によらないＪす・な膜の成長、反応生成物
及び副生成物による選択性及び素７−’Ｊ！７性劣化の
改善、絶縁膜との密着性の改−ｈ等をすべて解決した方
法は見出だされておらず、高集積化への妨げになるとい
う問題が顕著になってきている９そこで、選択性が十分
で、Ｊリーな膜の成長が可能で、密着性が良く、素子特
性を向１゜させつる選択化学気相成長導電ｊ摸を電極二
１ンタタＩ〜窓部に平坦に埋め込む手段が要望されてい
る。

［従来の技術］ 第・・１図は従来の゛１ｔ′、導体装置の模式側断面］
Ａで、５１はｐ−型シリコン（Ｓｉ）基板、５２はＹ］
型不純物ウつル頭域、５３はＩＦ」型不純物領域、ｊ１
４はｐｌ−型不純物領域、５５はフィールド酸化膜、５
６は不純物ブロック用酸化膜、５７は燐珪酸ガラス（Ｐ
ＳＧ）膜、５８は選択ｆヒ学気相成長導電膜、５９はＡ
Ｉ配線、６０は侵食されたシリコン基板、６１は密着の
よくない燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜と選択化学気相成長
導電膜の界面を示している、 同国においては、「）−型シリコン基板５１に選択的に
ｎ型不純物ウェル領域５２が設けられており、ｐ−型シ
リフ７シ）５　ｗ、５１にはｎ　ｉ−７４竺不純物領域
５３が、１１型不純物Ｐ７エル領域５２にζまｐ−を型
不純物領域５４力ｉそれぞれ選択的に形成されている。

１１＋型不純物餡Ｉ！！１ｉ５３及び［）１−型不純物
領１残５４とＡ１配線５９との接続は電＠ｊ　’Ｊンタ
クト窓部に理め込まれた選択化学気相成長導電膜５８を
介して形成されている。

選択化学気相成長導電膜５８の成長として、六フッ化タ
シグステン　（Ｗ）６）の５ｉｌ１４還元を使用ずれは
゛、１１２還冗とｉｊ：ｌＩ″シなり、反応生成物の１
１１がＩト成されないため、周板侵食はかなり抑えられ
るが、反応初刈には必ずＳｉ還元があるため、周板侵食
は完全には抑えられず、特に深さが浅い１１Ｆ型不純拘
領域５３ではＦ）　型シリコン基板５１へのリークを完
全には抑制できなか−・）た。又、ｎ十型不純物領域５
３とｐ十型不純物領域５４では下地の状態が異なるため
成長する選択化学気相成長導電膜５８の膜厚が異なり、
ｐ＋型不純物頭域５４ではｎ十を不純物領域５３の約半
分程度しか成長しないため、電極コンタクト窓部におけ
るＡ１配線５９のステップカバレ・ノジが悪く、配線寿
命が劣化するという欠点があった。。

さらに選択化学気相成長導電膜５８は絶縁膜上には成長
しない選択成長のために、不純物プロ・ゾク用酸化膜５
６及び燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）股５７との密着性が悪い
ので界面に亀裂を生じやすく、信頼Ｐ［が著しく低ドす
るという問題もあった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示される
上うに、Ｊｋ板侵食が完全に抑えられ、Ｉ＝’地の状態
によらずに均一な膜の成長が可能であり、他の膜との密
着性が良く、電極コンタクＩ〜窓部を完全に平坦に埋め
込んだ選択化学気相成長導電膜を有するステップカバレ
ッジの良い配線体の形成ができなかったことである。

「問題点を解決するための手段」 Ｌ記問題点は、第１の導電体と、前記第１の導電体」二
に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記第
１の導電体の表面を露出する開孔部と、前記開孔部の側
壁及び底部に設けられた第２の導電体と、前記第２の導
電体の内側の前記開孔部を埋め込んだ第３の導電体と、
前記開孔部において第２及び第３の導電体に接続した第
４の導電体とを（Ｉｉｉえてなる本発明の半導体装置に
よって解伏される９ １作　用］ 即ち本発明の半導体装置においては、下層導電体く半導
体基板に形成したｎ生型及びｐ生型の不純物領域、スパ
ッタあるいは化学気相成長法により形成した金属あるい
は金属シリサイド膜、多結晶シリコン膜、ＡＩ膜等〉と
上層Ａ１配線との接続が、下層導電体」−の絶縁膜に形
成した電極コンタク１−窓の側壁及び底部にセルファラ
インに設けられたステップカバレッジの良い導電膜と、
導電膜の内側の電極コンタクト窓を埋め込んだ選択化学
気相成長導電膜とを介して取られている構造に形成され
ている９したがって、電極コンタクト窓部をセルファラ
イン形成した側壁及び底部の導電膜と選択化学気相成長
導電膜とにより完全に平坦に埋め込むことができるので
、ステップカバレッジの良い配線体を形成できることに
より、配線体の寿命を改善できることによる高信頼性を
、アスペクト比が大きい微細な電極コンタクト窓を使用
できることによる高集積化を、セルファライン形成した
バリアメタルとなる導電膜と上層配線体とでセルファラ
イン形成した選択化学気相成長導電膜を完全に包み込む
ことができるため、基板侵食がなく、コンタクト抵抗が
低く、選択性が良く、他の膜との密着性が良く、下地の
状態によらない均一な膜厚を有する選択化学気相成長導
電膜を成長できるので、素子特性を向上できることによ
る高性能化を可能とすることもできる。即ち、極めて高
信頼、高集積且つ高性能な半導体集積回路の形成を可能
とした半導体装置を得ることができる９［実施例］ 以下本発明を図示実施例により具体的に説明する。第１
図は本発明の半導体装置における第１の実施例の模式側
断面図、第２図は本発明の半導体装置における第２の実
施例の模式側断面図、第３図（ａ）〜（０）は本発明の
半導体装置における製造方法の一実施例の工程断面図で
ある。

全国を通じ同一対象物は同一符号でデす。

第１図はｐ型シリコン基板を用いた際の本発明の゛１″
、導体装置における第１の実施例の模式側断面図で、１
は１０１６ｃｍ−５程度のｐ−型の第１のシリコン基板
、２は１０１６ｃｍ−３程度のｎ型不純物ウェル領域、
３は１０２０ｃｍ−５程度のｎ生型不純物領域、４は１
０”０ｃｍ−’程度のｐ十型不純物領域、５は６００　
ｎｍ程度のフィールド酸化膜、６は３５膜ｍ程度の不純
物ブロック用酸化膜、７は６００　ｎｍ程度の燐珪酸ガ
ラス（ＰＳＧ）　Ｍ、８は電極コンタクト窓の側壁及び
底部の導電膜（Ｔｉ膜）、９は電極コンタクト窓埋め込
み導電膜（選択化学気相成長タングステン膜）、１０は
１／Ｊｍ程度のＡ１配線を示している。

同図においては、ｐ−型シリコン基板１に選択的にｎ型
不純物ウェル領域２が設けられており、ｐ−型シリコン
基板］にはｎ十型不純物領域３が、ｎ型不純物ウェル領
域２にはｐ十型不純物領域４がそれぞれ選択的に形成さ
れている。ｎ十型不純物領域３及びｐ十型不純物領域４
とＡ１配線１０との接続は電極コンタクト窓の側壁及び
底部にセルファラインに設けられたステップカバレッジ
の良い導電膜（Ｔｉ膜〉８と、導電膜８（Ｔｉ膜）の内
側の電極コンタクト窓を埋め込んだ選択化学気相成長タ
ングステン膜９とを介して取られている構造に形成され
ている。したがって、電極コンタクト窓部をセルファラ
イン形成した側壁及び底部の導電膜８（１１膜）と選択
化学気相成長タングステン膜９により完全に平坦に埋め
込むことができるので、ステップカバレッジの良いＡＩ
配線１０を形成できることにより、Ａ１配線１０の寿命
を改善できることによる高信頼性を、アスペクト比が大
きい微細な電極コンタクト窓を使用できることによる高
集積化を、セルファライン形成したバリアメタルとなる
導電膜５（ｒｉ膜）とＡＩ配線１０とてセルファライン
形成した選択ｆヒ学気相成長りシゲステン膜９を完全に
包み込むことができるため、基板侵食がなく、゛′ノン
タタ１〜虱抗かｆｌＵ＜−ｉ：Ｗ択性か良く、絶縁膜と
の密着性を改善し、下地の状態によらない均一な膜Ｊつ
を有する這択化学気相成長タングステンｊ模９を成長て
きるのて、素子１．７性を向（−８て゛きることによる
高＋′１能化を可能とすることらできる、第２国は本発
明の半導体装置における第２の実地例の模式側断面１２
＋で、１〜７．０．１０は第１図と同じ物を、８ａは電
極＝１ンタクＩ・窓のｊｊｌｊｌ壁及び底部のＩζζ層
重電膜ＴｉＮ　ＩＢＭ）　−８ｂは電極コンタタト窓の
側壁及び底部の上層導電膜（ｒｉＪｌｓ！＞を示してい
る。

同図においては、電極コンタクＩ・窓の側壁及び底部ニ
）１３１ｄ４’ｔ　ル導電膜がｒｉＮ　ＩＩＱ８ａとｒ
ｉｌｌＱ８ｂノ２層ＪＰ　ＩＩ＞なっていること及びこ
の２層膜をＡＩ配線１０の−Ｆに残していること以外は
第１の実施例と同ヒ横逍にＪＦ３代されている　本実施
例においては、第１の実施例の効果に加え、ｌｉＮ膜８
ａをＡ１配線１０のＦに形成しているため、スＩ〜レス
マイグレーシ三１ンに強いＡＩ配線１０の形成が可能で
、さ（、、ｔ、二Ｍ　命を改善できることによる高信頼
性を実現できる２次いで本イ３１！１１に係る゛１′、
桿体装置の製造方法の実施例に′）いて第３図（ａ）〜
、（Ｃ）及び第１］司を参照して説明する、ただし、こ
こでは電極７７ンタクＩ−窓及び配線体の形成に関する
製逍方法のみを記述し、一般の半導体集積回路に搭載さ
れる各掻の素子（１−ラシジスタ、祇抗、容是等）のｊ
Ｆ３成に関する製造方法の記述は前略する、 第３１図（ａ） 通常のｌｌ）ＣＯ８法による素ｒ−分離技決を適用する
ことにより、ｒ）−型シリコン基板ｌにｎ、−ノ’、、
’ｊ不純物ウェル領域２及び６００　ｎｍ程度のフィー
ルド酸化膜５を形成する９ 第３図（１）） 次いでイオン注入用の薄い酸化膜（図示せず）を形成す
る９次いで通常のフォＩ〜リソグラフィー技術を利用し
、レジスト（図示せず）をマスク層として、砒素をイオ
ン注入してｎ十型不純物領域３を選択的に画定して後、
レジスＩ・を除去する。

次いて゛同様の方法（、、二より、硼素をイオン；ｒ人
して１）１型不純物領域・１を選択的に画定する。次い
で不要のイオン注入用の薄い酸化１模をエツチング除去
する 第３１′Ａ（ｃ） 次いて不純物フｌフ・ツタ用酸ｆヒ膜６撓び燐ｆ；ミ酸
ガラス（ＰＳＧ）　ｌ臣７をＩ’ｒｔ’ｊ　？欠Ｆ１父
長させる５、次いて１弱く酷熱処理をおこない、ロ生型
不純物饋域３及びｐ　−）型不純物領域４を活性化させ
、深さを制御する。次いで通常のフォＩ・リゾクラフィ
ー技Ｈ・ｉを利用し、レシスｌ−（［Ｘ＋示せず）をマ
スク層として、（１ｒＫ酸ガラス（ＰＳＧ）　ＩＢＭ７
及び不純物フ四・ツタ用酸ｆヒ膜６を選択的にエツチン
グし、電極コンタク１〜窓を形成する　次いてルシスＩ
へを除去する、 第３１スＩ（（１） 次いでスバ・ツタにより８０膜ｍ程度のＴｉｐｌＡをｒ
＋Ｑ長する。；シ診）てブラ：）、二ノ１ヒ字気相１】
（長窒ｆヒｊじ冒１を１反長し、５′コノノ性Ｆ’ライ
エリチングをおこない電（函″７シタタ１〜窓部に理め
込む、次いて゛アラ又７１ヒ学気相戒長窒化１摸１１を
マスク層として１１膜を異方（’ｊミドライエ・Ｖチン
グし、電極二１ンタクＩ−・窓の１ｉ（ｌｌ壁及び底部
にのみ１１膜８を残す２次いで１１脱８の表面をわずか
に酸化し、酸化膜１２を成長する 第３図（ｅ） 次いでプラズマ化学気相成長窒化膜１１をボイｌしした
リン酸により工・ソチングする、次いで選択化学気相成
長タングステン収りを露出した１１膜８Ｌに成長させ、
電極コンタクＩ・窓を埋め込む９次いで酸ｆヒ膜１２を
エツチング除去する１、第１図 次いでスバ・ツタにより１アｍ程度のＡ１膜を成長させ
る、次いで通常のフォＩ〜リゾグラフィー社術を利用し
、レジスＩ−（ＩＩ示せず）をマスク層として、ＡＩ膜
を選択的に工・ソチシグし、Ａ１配線１０を形成する、
次いで不要のＩ／ジスＩへを除去し、半導体装置を完成
する。

以上実施例に示したように、本発明の半導体装：１う：
（、こ上ｈＬ：Ｊ、、電極コンタタＩ−窓部をセルファ
ライン形成した側壁及び底部の導電膜と選択化学気相成
長導電膜により完全に平坦に埋め込むことができるので
、ステップ力八レッジの良い配線体を形成できることに
より、配線体の寿命を改善できること（１こよる高信頼
性を、アスベク■・比か大きい微細な電極コンタクＩ・
窓を使用できることによる高集積ｆヒを、セルファライ
ン形成したバリアメタルとなる導電膜と上層配線体とて
セルファライン形成した選択化学気相成長導電膜を完全
に包み込むことができるため、基板侵食がなく、コンタ
クＩ・抵抗が低く、選択性か良く、他の膜との密着性が
良く、ド地の状油によらない１勺−な膜Ｊ３．（をイ１
゛する定訳化”ｉ”気相成長ン９　’；’Ｌ：膜を成長
できるのて、素子特性を向上できることによる高性能化
を可能とすることもできる。

なお、上記実施例に」３いては、第１の導電体として半
導体基板に形成した不純物領域について説明しているが
、不純物領域に限定されることなく、金属膜、金属シリ
サイド膜、多結晶シリコン膜、ＡＩ配線等導電体であれ
ばいかなる物でも本発明は成立する。

［発明の効果］ 以上説明のように本発明によれば、ＭＩＳ及びバイポー
ラ型半導体装置において、電極コンタク１〜窓をセルフ
ァライン形成した側壁及び底部の導電膜と選択化学気相
成長導電膜とにより完全に平坦に埋め込むことができる
ので、」二層に形成する配線体の寿命を改善できること
による高信頼性を、アスペクト比が大きい微細な電極コ
ンタクト窓を使用できることによる高集積化を、選択化
学気相成長導電膜をバリアメタルとなる導電膜と上層配
線体とで完全に包み込むことができるため、１、？性力
ｆヒのない選択化学気相成長導電膜を成長できることに
よる高性能化を可能にすることができる。即ち、極めて
高信頼、高集積且つ高性能な半導体集積回路の形成を可
能とした半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１目は本発明の半導体装置における第１の実施例の模
式側断面図、 第２１−／Ｉｌｉ本発明の゛１′、導体製置に」５ける
第２の実施例の模式側断面図、 第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の半導体装置における製
込方法の一尖施例の−に程断面図、第４図は従来の半導
体装置の模式側断面図である９ 図において、 １はｐ−型シリコン基板、 ２はｎ型不純物ウェル領域、 ３はｎ十型不純物領域、 ／１は「）１型不純物領域、 ５はフィールド酸ｆヒ膜、 （バ」不純物７１コツク用酸化１模、 ７は燐珪酸ガラス（ｐｓｃ）膜、 ８は電極コンタクト窓の側壁及び底部の導電膜（Ｔｉ膜
）、 ８ａは電極コンタクト窓の側壁及び底部の下層導電膜（
ＴｉＮ　Ｊ模）、 ８１）は電極コンタクＩ・窓の側壁及び底部の上層導電
ＩＭ（Ｔｉ膜）。 ９は電極コンタクＩ・窓埋め込み導電膜（３ｚ択化学気
相成長タングステンＭ）、 １０はＡ１配線 を示ず。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の導電体と、前記第１の導電体上に設けられ
   た絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記第１の導電体
   の表面を露出する開孔部と、前記開孔部の側壁及び底部
   に設けられた第２の導電体と、前記第２の導電体の内側
   の前記開孔部を埋め込んだ第３の導電体と、前記開孔部
   において前記第２及び第３の導電体に接続した第４の導
   電体とを備えてなることを特徴とする半導体装置。
2. （２）前記第１、第２及び第４の導電体は単層あるいは
   複数層からなり、且つ第３の導電体は単層の選択化学気
   相成長導電膜からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第一項記載の半導体装置。