JPH04179148A

JPH04179148A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04179148A
Application number: JP30435790A
Authority: JP
Inventors: Masato Kanazawa; 正人金澤
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1992-06-25

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】産業上の利用分野本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するもので
、特に内部配線の信頼性の高い半導体装置及びその製造
方法に関するものである。

従来の技術近年、半導体装置の微細化、高集積化に伴い、配線の断
線不良、コンタクト不良の対策が必要となり、配線の信
頼性向上のため、アルミニ「クムまたはその合金単層に
代わり、金属硅化物層あるいは金属窒化物層を、アルミ
ニラ１、またはその合金の下部、上部またはその両部に
用いた積層配線が利用されるようになってきている。さ
らにコンタクト開］１部の段差部での配線の被覆率を向
上し、段差部での断線の防止、さらに」一部保護膜の被
覆率を向」−シ保護膜の耐湿性を向」二するため、コン
タクト開口部内のみを導電性の材料により埋め込む技術
がある。たとえば、各種成長法および加圧法に、Ｊこり
、高濃度の不祠！物をＩ〃、散さゼだ多結晶シリコンを
、コンタクト開口部内のみに埋め込む方法、あるいは、
タングステンをコンタクトＩ；Ｊｆ　０部内のみに選択
的に成長させる方法、あるいは、タングステンを各種成
長法及び加］二法により、コンタクト開口部内のみに埋
め込む方法等がある。

以下に従来の各種成長法及び加工法により、高濃度の不
純物を拡散させた多結晶シリコンを、コンタクト開口部
内のみに埋め込む半導体装置の製造方法の一例を示す。

第３図は上記従来の半導体装置及びその製造方法によっ
て形成されるコンタクト開［−１部の断面図である。Ｐ
型半導体基板１上にフィールド絶縁膜２が形成され、更
にＮ型拡散層５が形成され、その上部にたとえば、気相
成長法により形成された層間絶縁膜３（７００ｎｍ）を
介し、コンタクＩ・開１１部４（１μｎ〕口）が、たと
えば、フォトリソグラフィーとドライエツヂレグ法によ
り形成される（第３図（Ａ）〉。コンタクＩ・開口部４
（１μｍ口〉を、たとえば、フッ酸の希釈液による化学
的な洗浄後、減圧気相成長法により多結晶シリコン層（
６００ｎｍ）７を堆積する（第３図（Ｂ））。この場合
多結晶シリコンはＰ型、Ｎ型となる不純物は拡散されて
いないものとする。更に、下地層間絶縁膜層に対して高
い選択比を有する条件でのトライエッヂレグ法により、
コンタクト開口部内のみ多結晶シリロンを残し他の部分
を除去する（第３図（Ｃ））、、更にフォトリソグラフ
ィー工程と、リンイオンまたは砒素イオンの注入工程（
６０Ｋ　ｅ　Ｖ、Ｉ　Ｘ　３．０１６／ｃＪ）　ｌ：Ｚ
より、コンタクト開口部内のみに形成した多結晶シリコ
ン層に、Ｎ型の不純物としてリンまたは砒素を注入する
（第３図（Ｄ　））。さらに９００°Ｃ程度の熱処理を
行い先に多結晶シリコン中に注入した不純物イオンの活
性化を行なった後、その上部に、たとえば、フッ酸の希
釈液による化学的な洗浄後、ＤＣマグネトＩコンスバッ
タ法により、アルミニーラム系合金層を堆積し上部配線
を形成する（第３図（Ｅ））。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の半導体装置及びその製造方法
では、たとえば高濃度の不純物を砿散さぜた多結晶シリ
１１ンを、各種成長法及び加工方法により、二１ンタク
ト開口部内のみに埋め込む方法では、基板と−に１部配
線が抵抗性接触を必要とするために、■）型拡散層に対
してホウ素を拡散させた多結晶シリコンを、Ｎ型拡散層
に対してはリン。

砒素を拡散させた多結晶シリコンを使い分ける必要があ
り、ＣＭ　ＯＳ半導体装置に適用する場合には、フォト
リソグラフィー工程２回と、ホウ素。

リンあるいは砒素の注入工程が必要となり工程か複雑に
なる。タングステンを二１ンタクト開口部内のみに選択
的に成長させる方法では、製造工程上の再現性、均−性
等を満足する製造装置ムなく、さらにプロセス条件も不
明確でまだまだ不安定である。また、タングステンを減
圧気相成長方法によって、半導体基板−Ｌに形成し、コ
ンタクト開（二１部内以外に成長したタングステンをエ
ッヂング除去し、コンタクト開口部内のみにタングステ
ンを埋め込む方法では、成長させたタングステンか、成
長直後あるいは後の加工工程において剥がれやすいとい
う問題がある。

課題を解決するだめの手段上記課題に対して工程の安定化、簡略化という目的を達
成するために、本発明のより安定で再現性ある半導体装
置及びその製造方法は、半導体基板表面につくり込まれ
た素子上部に、層間絶縁膜を介しコンタクト開口部を形
成後、金属またはその化合物層を堆積する工程と、各種
成長法及び加工法により、前記金属またはその化合物に
列して膜剥がれが、後の製造工程において生しない各種
材料をコンタクト開口部内のみに埋め込む工程と、アル
ミニウムまたはその合金層、あるいは金属またはその化
合物層とアルミニウムまたはその合金層を堆積する工程
を備えている。

作用前記半導体装置及びその製造方法によると、電気的な特
性を損なうことなく、製造工程上、簡略にさらに再現性
よく安定に、コンタクト開ｎ部を選択的に埋め込むこと
ができ、コンタクト開口部の段差部において、」一部配
線であるアルミニウムまたはその合金層の被覆率を向上
するこ吉ができる。金属またはその合金層を介しコンタ
クト開口部を埋め込むために、コンタクト開口部の充填
材料は導電性を有しない材料を選択することができる。

実施例以下に、本発明の第一の実施例について図面を参照しな
がら説明する。第１図は、本発明の第一の実施例におけ
る、半導体装置のコンタクト開口部の断面図である。Ｐ
型半導体基板１１上にフィールド絶縁膜１２が形成され
、更にＮ型拡散！１５が形成され、その上部にたとえば
、気相成長法により形成された層間絶縁膜１３　（７０
０ｎｍ）を介し、コンタクト開口部１４（１μｍ口）が
、たとえば、フォトリソグラフィーとトライコー・ソチ
ング法により形成される（第１図（／＼）。−Ｉンタク
ト開１］部４（１μｍｏ　）を、たとえば、フッ酸の希
釈液による化学的な洗浄後、チタン層（膜厚　２０ｎｍ
）を、たとえば、ＤＣマグネＩ・ロンスパッタ法により
、チタン窒化物層（膜厚　１０１００ｎを、たとえば、
窒素とアルゴンの混合雰囲気中での反応性ＤＣマグネト
ロンスパッタリング法により連続で堆積し、金属化合物
層１６を形成する（第１図（Ｂ））。更に、その」二部
に、たとえば、減圧気相成長法により多結晶シリコン層
（６００ｎｍ）１７を堆積する（第１図（Ｃ））。この
場合多結晶シリコンはＰ型、Ｎ型となる不純物は拡散さ
れていないものとする。更に、下地金属化合物層に対し
て高い選択比を有する条件でのトライエツチング法によ
り、コンタクト開口部内のみ多結晶シリコンを残し他の
部分を除去する（第１図（Ｄ））。更にその上部に、た
とえば、ＤＣマクネトロンスパッタ法により、アルミニ
ウム系合金層を堆積し上部配線を形成する（第１図（Ｅ
））。続いて、本発明の第二の実施例について図面を参
照しながら説明する。第２図は、本発明の第二の実施例
における、半導体装置のコンタクト開口部の断面図であ
る。Ｐ型半導体基板１」−にフィールド絶縁膜２２が形
成され、更にＮ型拡散層２５が形成され、その上部にた
きえは、気相成長法により形成された層間絶縁膜２３　
（７００ｎｍ）を介し、コンタクト開口部２４（１μｍ
Ｄ　）が、たとえば、フォトリソグラフィーとトライエ
ツチング法により形成される（第２図（Ａ））。コンタ
クト開口部２４（］μｍＤ　）を、たとえば、フッ酸の
希釈液による化学的な洗浄後、チタン層（膜厚　２０ｎ
　ｍ　）を、たとえば、ＤＣマグネトロンスパッタ法に
より、チタン窒化物層（膜厚・１．　ＯＯｎ　ｍ　）を
、たとえば、窒素とアルゴンの混合雰囲気中ての反応性
Ｔ）　ＣマグネトＩ」ンスパッタリング法により連続で
堆積し、金属化合物層２６を形成するく第２図（Ｂ））
。更に、その上部に、たとえば、減圧気相成長法により
シリコン系の酸化物層（６００ｎｍ）２７を堆積する（
第２図（Ｃ））。更に、下地金属化合物層に対して高い
選択比を有する条件でのドライエツチング法により、コ
ンタクト開口部内のみシリコン系の酸化物を残し他の部
分を除去する（第２図（Ｄ））。更にその上部に、たと
えば、ＤＣマグネトコロンスパッタ法より、アルミニウ
ム系合金層を堆積し」一部配線を形成する（第２図（Ｅ
））。

以」−のように、本実施例による半導体装置及びその製
造方法では、チタン層とチタン窒化物層による金属化合
物層を介し、コンタク］・開口部内のみに導電性を有し
ない多結晶シリコンあるいはシリコン系酸化物を充填す
ることにより、再現性よく安定に、アルミニウム系合金
層のコンタクト開口部における被覆率を向上することが
できる。

以上の実施例では、Ｐ型半導体基板−にに形成されたＮ
型拡散層」−のコンタクＩ・開［」部について示したが
、Ｐ型拡散層上のコンタクト開口部にｔ）応用できる。

また、Ｎ型半導体基板上に形成されたＮ型拡散層上のコ
ンタクト閉口部、及びＰ型拡散層」−のコンタクト開「
１部にも応用できる。また、半導体基板上に形成された
各種ゲート電極材料上のコンタクト開１」部、更にアル
ミニウム合金層等の各種配線材料層−１＝のコンタク］
・開口部にも応用できる。

発明の効果以トのように本発明による半導体装置及びその製造方法
では、金属またはその化合物を介し、コンタクトｔｊｉ
Ｊ　Ｄ　ｆｆＦｌ内のみに、各種成長法及び加工法によ
り、前記金属またはその化合物に対して膜剥がれ力置後
の製造工程において生じない抵抗率１Ω・ｃｍ以上を有
する各種材料を充填することにより、コンタクト開口部
の段差部でのアルミニウムまたはその合金層の被覆率を
向上し、断線のないアルミニウムまたはその合金層によ
る配線を有することにより、半導体装置の信頼性を向上
することができる。さらに、コンタク１〜電気特性とし
ては金属またはその化合物層により決定されるため、コ
ンタクト開口部の充填材料として、Ｐ型拡散層。

Ｎ型拡散層に対ビて材イ４を使い分ける必要はない。

さらに、金属またはその合金層を介しコンタクト開口部
を埋め込むために、＝Ｉンタクト開［］部の充填材料は
導電性を有する必要はない。したかって、基板シリコン
と機械的特性が大きく異ならない、多結晶シリコンやシ
リコン系酸化物等を、コンタク）・開口部の充填材料と
して適用することにより、膜剥がれ等の問題もない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第一の実施例における
半導体装置の製造方法の工程断面図、第２図（Ａ）〜（
Ｅ）は本発明の第二の実施例にお１ｊる半導体装置の製
造方法の断面図、第３図（△）〜（Ｅ）は従来の半導体
装置の製造方法の工程断面図である。１・・・・・・Ｐ型半導体基板、２・・・・・・フィー
ルド絶縁膜、３・・・・・・層間絶縁膜、４・・・・・
・コンタクト開口部、５・・・・・・Ｎ型拡散層、６・
・・・・・金属化合物層、７・・・・・・シリコン系酸
化物層、８・・・・・・アルミニウムまたはその合金層
、１１・・・・・・Ｐ型半導体基板、１２・・・・・フ
ィールド絶縁膜、１３・・・・・層間絶縁膜、１４・・
・・・・コンタクト開口部、１５・・・・・・Ｎ型拡散
層、１６・・・・・・金属化合物層、１７・・・・・・
多結晶シリコン層、１８　・・・・アルミニウムまたは
その合金層、２１・・・・・・Ｐ型半導体基板、２２・
・・・・・フィールド絶縁膜、２３・・・・・・層間絶
縁膜、２４・・・・・・コンタクト開口部、２５・・・
・・・Ｎ型拡散層、２６・・・・・・多結晶シリコン層
、２７・・・・・・フォトレジスト、２８・・・・・・
アルミニウムまたはその合金層。代理人の氏名　弁理士小鍜治明　ほか２名職剖ζ更η栓
屹苅＼　Ｎ　）寸　ね　（ト　蝿Ｑ　　　　　　　　　　　　ＬＪＪｆ−Ｐ型半導体基板２−フィールド肥朦膜３−一一層間肥蝉膜４−コンブブト開口部づ−Ｎ型拡常層６−り超高シリコン層７−−−−７オトレジスト３−アルミニウムまた１才その合金層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板
上に層間絶縁膜を介して開口したコンタクト窓と、前記
コンタクト窓部上に形成された金属または金属化合物と
、前記コンタクト窓部内のみに形成された前記金属また
は金属化合物上に形成された高抵抗を持つ膜と、前記導
電層上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合
金層、あるいは金属または金属化合物層の配線を有する
ことを特徴とする半導体装置。
（２）半導体基板表面に形成された素子上部に、層間絶
縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜にコンタクト開
口部を形成する工程と、前記コンタクト開口部上に金属
またはその化合物層を堆積する工程と、前記コンタクト
開口部内の前記金属またはその化合物層の上にだけ高抵
抗の膜を形成する工程と、前記導電層上にアルミニウム
またはその合金層、あるいは金属またはその化合物層を
堆積する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
（３）高抵抗の膜にノンドープのポリシリコンを用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体装
置の製造方法。
（４）高抵抗の膜にシリコン系酸化物層を用いることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体装置の製
造方法。