JPH0410412A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体の製造に関し、特に、2つ゛の異゛
なる第1と第2の導電体層を分離する絶縁体層に開口さ
れるコンタクトホール・デバイスに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the manufacture of semiconductors, and in particular, to the manufacturing of semiconductors, an opening is formed in an insulating layer separating two different first and second conductive layers. Regarding contact hole devices.
コンタクトホールは、第1と第2の導電体層間の電気的
接続を行う第3の導電体で埋込まれている。コンタクト
ホール埋込みに関する従来の処理技術によれば、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金をコンタクトホールヘス
バッタ堆積し、またはタングステンをコンタクトホール
へ選択気相成長(CVD)L、でいる。The contact hole is filled with a third conductor that provides electrical connection between the first and second conductor layers. Conventional processing techniques for contact hole filling include sputter deposition of aluminum or aluminum alloy into the contact hole, or selective vapor deposition (CVD) of tungsten into the contact hole.
1/2ミクロン以下のコンタクトホールに対する従来の
アルミニウム・スパッタ法は、高接触抵抗の原因となる
低いコンタクトホール・カバレージ(coverage
)を与える。また、コンタクト・ジャンクション(co
ntact junction)にアルミニウムスパイ
ク(spike)が侵入するのを防止するために、金属
シリサイドまたは金属リドニド(例えば、WSiまたは
TiN)の障壁層が、サブストレートとアルミニウム層
との間に必要となる。Conventional aluminum sputtering methods for contact holes smaller than 1/2 micron suffer from low contact hole coverage, which causes high contact resistance.
)give. Also, contact junction (co
A barrier layer of metal silicide or metal lidonide (eg, WSi or TiN) is required between the substrate and the aluminum layer to prevent aluminum spikes from entering the ntact junction.
一方、タングステンの選択気相成長は、高いコンタクト
ホール・カバレージを与えるが、コンタクト・ジャンク
ションでのシリコンの侵入を生じ、接触抵抗およびジャ
ンクション・リーク電流を増加させる。On the other hand, selective vapor deposition of tungsten provides high contact hole coverage but results in silicon intrusion at the contact junction, increasing contact resistance and junction leakage current.
また、高いアスペクト比を有する1/2ミクロン以下の
コンタクトホールは、従来のスバ・フタ法または選択気
相成長法を用いては埋込むことができない。Further, a contact hole of 1/2 micron or less having a high aspect ratio cannot be filled using the conventional sub-lid method or selective vapor deposition method.
本発明の目的は、1/2ミクロン以下のコンタクトホー
ルの埋込みを可能とする半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that enable filling of contact holes of 1/2 micron or less.
本発明の半導体装置は、
半導体サブストレートと、
この半導体サブストレートの表面上の絶縁体層と、
この絶縁体層に開口され、多結晶シリコンで埋込まれた
コンタクトホールとを有している。The semiconductor device of the present invention includes: a semiconductor substrate; an insulator layer on the surface of the semiconductor substrate; and a contact hole opened in the insulator layer and filled with polycrystalline silicon.
本発明の半導体の製造方法は、
絶縁体層にコンタクトホールを開口する工程と、コンタ
クトホールに第1のアンドープト多結晶シリコン層をデ
ポジットする工程と、
第1のアンドープト多結晶シリコン層への第1の不純物
拡散工程と、
コンタクトホールに第2のアンドープト多結晶シリコン
層をデポジットする工程と、
第2のアンドープト多結晶シリコン層への第2の不純物
拡散工程と、
アニール工程と、
絶縁体層の表面から多結晶シリコンをエッチバックする
工程とを含んでいる。The semiconductor manufacturing method of the present invention includes the steps of: opening a contact hole in an insulator layer; depositing a first undoped polycrystalline silicon layer in the contact hole; a step of depositing a second undoped polycrystalline silicon layer in the contact hole, a second impurity diffusion step into the second undoped polycrystalline silicon layer, an annealing step, and a surface of the insulator layer. The method includes a step of etching back polycrystalline silicon.
本発明によれば、第1および第2のアンドープト多結晶
シリコン層を、減圧気相成長法を用いて、約510°C
のデポジション温度でデポジットするのが好適である。According to the present invention, the first and second undoped polycrystalline silicon layers are grown at about 510° C. using a low pressure vapor phase growth method.
It is preferred to deposit at a deposition temperature of .
コンタクトホール内部にデポジットされる第1のアンド
ープト多結晶シリコン層は、コンタクトホールの幅の1
/2以下の厚さであり、これにより、第1の不純物拡散
からの不純物がコンタク1ホール底部のアンドープト多
結晶シリコンに入り込み拡散す2開口部を残している。The first undoped polycrystalline silicon layer deposited inside the contact hole is 1/2 the width of the contact hole.
/2 or less, thereby leaving two openings through which the impurity from the first impurity diffusion enters and diffuses into the undoped polycrystalline silicon at the bottom of the contact hole 1.
次に、第2のアンドープト多結晶シリコン層が、コンタ
クトホールを埋込むためにデポジットされる。第2の不
純物拡散は、多結晶シリコン層のシート抵抗をさらに減
少するために、第2のアンドープト多結晶層にドープさ
れる。しかしながら、これらの不純物は、コンタクトホ
ール底部に拡散しない。A second undoped polycrystalline silicon layer is then deposited to fill the contact holes. A second impurity diffusion is doped into the second undoped polycrystalline layer to further reduce the sheet resistance of the polysilicon layer. However, these impurities do not diffuse into the bottom of the contact hole.
アニーリングは、コンタクトホール底部にあるドープさ
れた第1の多結晶シリコン層に集中している不純物を、
コンタクトホール底部付近の第2のアンドープト多結晶
Si層に逆拡散(back−diffuse)させ、ド
ープト多結晶シリコンによるコンタクトホールの埋込み
を形成する。The annealing removes impurities concentrated in the doped first polycrystalline silicon layer at the bottom of the contact hole.
The contact hole is filled with doped polycrystalline silicon by back-diffusing into the second undoped polycrystalline Si layer near the bottom of the contact hole.
510 ℃でデポジットされた多結晶シリコンは、従来
の600°Cの温度でデポジットされた多結晶シリコン
に比較して、不純物の拡散の後、さらに滑らかな表面構
造およびさらに低いシート抵抗を有する。Polycrystalline silicon deposited at 510°C has a smoother surface structure and lower sheet resistance after impurity diffusion compared to polycrystalline silicon deposited at a conventional temperature of 600°C.
第1図は、本発明の一実施例である半導体装置の製造方
法を説明するための各工程での装置断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a device at each step for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
第1図を参照しながら、半導体装置の構造とその製造方
法を説明する。The structure of a semiconductor device and its manufacturing method will be explained with reference to FIG.
まず第1図(a)に示すように、半導体サブストレート
1を覆っているSiO□層2に、反応性イオンエツチン
グによりコンタクトホール3を形成する。First, as shown in FIG. 1(a), a contact hole 3 is formed in the SiO□ layer 2 covering the semiconductor substrate 1 by reactive ion etching.
次に第1図の)に示すように、第1の多結晶シリコン層
4を、コンタクトホール3の幅の約1/2の厚さに、5
10“Cのデポジション温度でデポジットする。Next, as shown in FIG.
Deposit at a deposition temperature of 10"C.
次に第1図(C)に示すように、リンを30分間、85
0°Cの温度で第1の多結晶シリコン層4に拡散するか
(n形多結晶シリコン)、またはホウ素を30分間、8
75°Cの温度で第1の多結晶シリコンN4に拡散する
(P形多結晶シリコン)。Next, as shown in Figure 1(C), 85% phosphorus was added for 30 minutes.
Boron is diffused into the first polycrystalline silicon layer 4 at a temperature of 0°C (n-type polycrystalline silicon) or boron is
Diffusion into the first polycrystalline silicon N4 at a temperature of 75°C (P-type polycrystalline silicon).
次に第1図(d)に示すように、第2の多結晶シリコン
層5を、コンタクトホールを完全に埋込むために、51
0°Cのデポジション温度でデポジットする。Next, as shown in FIG. 1(d), the second polycrystalline silicon layer 5 is coated with 51 layers to completely fill the contact hole.
Deposit at a deposition temperature of 0°C.
次に第1図(e)に示すように、リンを30分間、85
0°Cの温度で第2の多結晶シリコン層5に拡散するか
(n形多結晶シリコン)、またはホウ素を30分間、
875°Cの温度で第2の多結晶シリコン層5に拡散す
る(p最多結晶シリコン)。Next, as shown in Figure 1(e), 85% phosphorus was added for 30 minutes.
Diffusion into the second polycrystalline silicon layer 5 (n-type polycrystalline silicon) or boron at a temperature of 0°C for 30 minutes.
It diffuses into the second polycrystalline silicon layer 5 at a temperature of 875°C (p-most polycrystalline silicon).
次に第1図(f)に示すように、半導体装置を、5分間
、900°Cの温度でアニールする。Next, as shown in FIG. 1(f), the semiconductor device is annealed at a temperature of 900° C. for 5 minutes.
最後に第1図(ロ)に示すように、第1および第2の多
結晶シリコン層4,5を、CCl2F2ガスとN2ガス
とで反応性イオンエツチング(RIE)を用いで、絶縁
体表面からエッチハック(etchedback)する
。Finally, as shown in FIG. 1(b), the first and second polycrystalline silicon layers 4 and 5 are etched from the insulator surface using reactive ion etching (RIE) using CCl2F2 gas and N2 gas. Etched back.
本発明によれば、0.15ミクロン以上の幅と1ミクロ
ンの深さとを有するコンタクトホールを、埋込むことが
でき、〜100オームの接触抵抗を生じた。According to the present invention, contact holes having a width of 0.15 microns or more and a depth of 1 micron could be filled, resulting in a contact resistance of ~100 ohms.
このように本発明による半導体装置と製造方法によれば
、従来の技術を用いると埋込みが困難であった1/2ミ
クロン以下のコンタクトホールの埋込みを可能とする。As described above, according to the semiconductor device and manufacturing method of the present invention, it is possible to fill contact holes of 1/2 micron or less, which was difficult to fill using conventional techniques.
第1図は半導体装置とその製造方法の一実施例を示す図
である。
1・・・・・半導体サブストレート
2・・・・・5in2層
3・・・・・コンタクトホール
4・・・・・第1の多結晶シリコン層
5・・・・・第2の多結晶シリコン層FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a semiconductor device and its manufacturing method. 1...Semiconductor substrate 2...5in2 layer 3...Contact hole 4...First polycrystalline silicon layer 5...Second polycrystalline silicon layer
Claims (3)
コンタクトホールとを有する半導体装置。(1) A semiconductor device having a semiconductor substrate, an insulator layer on the surface of the semiconductor substrate, and a contact hole opened in the insulator layer and filled with polycrystalline silicon.
層をデポジットする工程と、 第1のアンドープト多結晶シリコン層への第1の不純物
拡散工程と、 コンタクトホールに第2のアンドープト多結晶シリコン
層をデポジットする工程と、 第2のアンドープト多結晶シリコン層への第2の不純物
拡散工程と、 アニール工程と、 絶縁体層の表面から多結晶シリコンをエッチバックする
工程とを含む半導体装置の製造方法。(2) a step of opening a contact hole in the insulator layer; a step of depositing a first undoped polycrystalline silicon layer in the contact hole; and a first step of diffusing impurities into the first undoped polycrystalline silicon layer; depositing a second undoped polycrystalline silicon layer in the contact hole, a second impurity diffusion step into the second undoped polycrystalline silicon layer, an annealing step, and etching the polycrystalline silicon from the surface of the insulator layer. A method for manufacturing a semiconductor device, including a step of backing up.
および第2のアンドープト多結晶シリコン層を、減圧気
相成長法を用いて、約510℃のデポジション温度でデ
ポジットする半導体の製造方法。(3) In the method for manufacturing a semiconductor according to claim 2, the first
and a second undoped polycrystalline silicon layer is deposited at a deposition temperature of about 510° C. using a reduced pressure vapor deposition method.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11109390A JPH0410412A (en) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | Semiconductor device and its manufacture |
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Publications (1)
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JPH0410412A true JPH0410412A (en) | 1992-01-14 |
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ID=14552206
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JP11109390A Pending JPH0410412A (en) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | Semiconductor device and its manufacture |
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JP (1) | JPH0410412A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-04-26 JP JP11109390A patent/JPH0410412A/en active Pending
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