JPH04213817A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に使用さ
れている接触孔の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】第２図の古典的方法に示す様に、シリコ
ン基板２１内にボロン等のＰ型不純物元素が拡散された
Ｐ＋　拡散層２２が形成され、その上にシリコン酸化膜
等の絶縁膜２３が形成され、さらにＰ＋　拡散層２２と
上部配線層２６との接触を得るための接触孔（コンタク
ト孔）２４が作成される。このコンタクト孔２４の大き
さが１μｍ以下の微小になると上部配線層との接触を得
る事が非常に困難となる。すなわち、上部配線層２６を
積層するとコンタクト孔２４の内部に上部配線層２６の
材料が充分に入っていかないためにＰ＋　拡散層２２と
上部配線２６との接触が充分に取れない事、コンタクト
孔２４内に上部配線層２６の入らない領域２７すなわち
空げきが存在する事などの問題点があり、この改良の方
法として第３図（ａ）〜（ｅ）で示す方法が提示されて
いる。

【０００３】すなわち第３図（ａ）に示すように、シリ
コン基板３１内にＰ＋　拡散層３２、その上に絶縁膜３
３、コンタクト孔３４を形成する。次に第３図（ｂ）に
示すようにドーピングされていない多結晶シリコン膜３
５を積層し、コンタクト孔３４を完全に充填する。多結
晶シリコン膜は化学気相成長法（ＣＶＤ法）で積層され
るため段差被覆性が良好であり、コンタクト孔が１μｍ
以下の微小な大きさになってもコンタクト孔を充分に充
填する事ができる。次に第３図（ｃ）に示す様に多結晶
シリコン膜３５をエッチバックしコンタクト孔３４のみ
を多結晶シリコン膜３５で充填した状態にする。次に第
３図（ｄ）に示す様にＰ型の不純物元素であるボロン（
Ｂ＋　）等のイオン注入を行い、コンタクト孔内に存在
する多結晶シリコン膜３５内にＰ型の不純物元素を導入
する。次に熱処理等を行った後に第３図（ｅ）に示す様
に上部配線層３６を形成する事により、Ｐ＋　拡散層３
２と上部配線層３６との接触をとる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】第３図の方法による課
題は第３図（ｄ）で示すイオン注入にある。すなわちＰ
＋　拡散層３２との充分低い接触抵抗を得るには、多結
晶シリコン膜３５を充分低い抵抗体にする必要がある。 そこでイオン注入の注入量を１×１０１６／ｃｍ２　以
上のドーズ量にする必要があり、イオン注入時間が多く
なり高い費用が発生する。さらにコンタクト孔３４の深
さは０．５μｍ以上あり、多結晶シリコン膜３５の底の
方までイオンを注入するにはイオン注入の際に高い加速
エネルギーが必要となりイオン注入に大きな負荷がかか
る。さらに第３図では示さなかったがコンタクト孔３４
以外にイオン注入したくなければフォトレジスト等のマ
スキング工程が必要となり、大幅な工程増となるので費
用が大幅に増大する。また、イオン注入の際にダメッジ
が生じ半導体装置の特性と信頼性に大きな影響を与える
。

【０００５】さらに、絶縁膜３３がリンを含んだシリコ
ン酸化膜（ＰＳＧ膜）あるいはボロンとリンを含んだシ
リコン酸化膜（ＢＰＳＧ膜）あるいはヒ素を含んだシリ
コン酸化膜（ＡＳＧ膜）等のＮ型の不純物元素を含む絶
縁膜であれば、コンタクト孔を充填している多結晶シリ
コン膜３５中に絶縁膜３３からＮ型の不純物元素が拡散
してきて接触抵抗を増大させる可能性もあり、さらにイ
オン注入量を増大せねばならなくなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明はＰ型の不純物元素を含む多結晶シリコン
膜をＣＶＤ法にて積層し、この多結晶シリコン膜をエッ
チバックする事によりコンタクト孔を充填する。

【０００７】

【作用】コンタクト孔の中を充填している多結晶シリコ
ン膜は既にＰ型の不純物濃度が充分に高いのでイオン注
入の工程を省略する事ができる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を第１図により詳細に説明す
る。第１図（ａ）に示す様に、シリコン基板１内にＰ型
の不純物拡散層であるＰ＋　拡散層２を形成した後、絶
縁膜３を形成する。この絶縁膜３はシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ２　）やシリコン窒化膜（Ｓｉ３　Ｎ４　）あるい
はシリコン酸窒化膜などである。またシリコン酸化膜と
して不純物を含まないノンドープシリコン酸化膜やボロ
ン（Ｂ）を含むＢＳＧ膜（Ｂｏｒｏｎ　　Ｓｉｌｉｃａ
ｔｅ　　Ｇｌａｓｓ）やリン（Ｐ）を含むＰＳＧ膜（Ｐ
ｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　　Ｓｉｌｉｃａｔｅ　　Ｇｌａｓ
ｓ）あるいはボロン（Ｂ）とリン（Ｐ）の両方を含むＢ
ＰＳＧ膜（Ｂｏｒｏｎ　　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　　Ｓ
ｉｌｉｃａｔｅ　　Ｇｌａｓｓ）等が挙げられる。

【０００９】次に第１図（ｂ）に示す様にコンタクト孔
４をＰ＋　拡散層２の上にあける。このコンタクト孔４
をあける方法としてドライエッチングとウェットエッチ
ングがある。コンタクト孔４の直径または１辺の長さが
１μｍ以下の小さなコンタクト孔になるとコンタクト孔
の側壁も垂直に近くなってくる。次に第１図（ｃ）に示
す様にＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜５を化学気相成長法（ＣＶＤ法）
にて積層する。この方法として一例を挙げるとジボラン
（Ｂ２　Ｈ６　）ガスとシラン（ＳｉＨ４　）ガスを５
００℃以上の温度で熱分解する事により、Ｐ型の不純物
であるボロン（Ｂ）を含む多結晶シリコン膜あるいはア
モルファスシリコン膜が形成される。また他の方法とし
てジボラン（Ｂ２　Ｈ６　）ガスとシラン（ＳｉＨ４　
）ガスを常温以上の温度と高周波プラズマあるいは光励
起反応とで分解してＢを含む多結晶シリコン膜あるいは
アモルファスシリコン膜を形成できる。さらに一般的な
方法としてＰ型の不純物元素を含むガスとシリコン形成
用のガスを組合わせる事により熱分解またはプラズマ分
解の方法でＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるい
はアモルファスシリコン膜を形成できる。第１図（ｃ）
にも示すように、以上の様な化学気相成長法で積層した
Ｐ型の不純物を含む多結晶シリコン膜あるいはアモルフ
ァスシリコン膜５は、段差被覆性に優れているので、コ
ンタクト孔４の大きさが１μｍ以下あるいは０．５μｍ
以下になっても、コンタクト孔４の内部に積層され、コ
ンタクト孔４を埋め込んでも内部に空隙が形成される事
なくコンタクト孔４を完全に埋め込む事ができる。

【００１０】次に第１図（ｄ）に示す様に多結晶シリコ
ン膜あるいはアモルファスシリコン膜５を上からエッチ
ングする事により、コンタクト孔４の内部だけに多結晶
シリコン膜あるいはアモルファスシリコン膜５を残しコ
ンタクト孔を穴埋めする。これによりコンタクト孔の段
差を非常に小さくする事ができる。この方法は一般にエ
ッチバック法と呼ばれている。

【００１１】次に第１図（ｅ）に示す様に上部配線層６
を形成する。この時コンタクト孔４における段差は小さ
いので上部配線層６がコンタクト孔に充分に接触し、Ｐ
＋　拡散層２および穴埋めされた多結晶シリコン膜５と
上部配線層６はコンタクト孔４でも段差形状が非常に良
くなるため、コンタクト孔４の付近での配線の断線ある
いはくびれというものがなくなり、歩留まりの点でも信
頼性の点でも良好となる。

【００１２】第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の基本部分
を説明しただけであるので、半導体デバイスを形成する
上での途中の工程は述べていない。従って第１図（ａ）
〜（ｅ）の前後および間の工程に種々の熱処理、酸化、
エッチング、膜形成などの工程が含まれている事は言う
までもない。たとえばコンタクト形成後のエッチングダ
メッジの除去などを目的とした熱処理などもある。また
、上部配線層として多結晶シリコン膜あるいはシリサイ
ド膜あるいは金属膜あるいはこれらの多層膜も挙げられ
る。さらにＰ型の不純物を含んだ多結晶シリコン膜を形
成した後のどこかの工程で多結晶シリコン膜中のＰ型の
不純物を活性化するための熱処理を行っても良い。また
、コンタクトをテーパーにするための熱処理を行う場合
もある。

【００１３】尚、第１図ではシリコン基板を母体にした
半導体装置について説明したが、他の半導体基板（例え
ば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム、ダイアモ
ンド、化合物半導体など）を用いた半導体装置に関して
も本発明を用いる事ができる事は言うまでもない。また
第１図ではＰ＋　拡散層の場合を示したが、Ｐ型の不純
物元素を含んだ配線層の場合も本発明が用いる事ができ
る事は言うまでもない。たとえばＰ型の不純物元素を含
んだ多結晶シリコン膜上のコンタクト孔についても本発
明を用いる事ができる。

【００１４】さらにＮ＋　拡散層ではなく金属あるいは
シリサイドなどからなる配線層の上のコンタクト孔にも
本発明を用いる事ができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の効果として、高濃度のＰ型不純
物を含有する多結晶シリコン膜をコンタクト孔の穴埋め
材料に用いるので、以下の事が挙げられる。 （１）多結晶シリコン膜をコンタクト孔に穴埋めした後
のイオン注入をなくす事ができる。 （２）高濃度のＰ型不純物を含有する多結晶シリコン膜
を使用できるので、コンタクト孔内に埋め込まれた多結
晶シリコン膜の抵抗を下げる事ができる。 （３）Ｐ＋　拡散層と上部配線層との接触抵抗（多結晶
シリコン膜をはさんだ）を下げる事ができる。 （４）高濃度のＰ型不純物を含有する多結晶シリコン膜
はＣＶＤ法にて積層するため、段差被覆性（ステップカ
バレッジ）が良好で、１μｍ以下の大きさのコンタクト
孔も完全に充填できる。 （５）エッチバック法の最適化によりコンタクト孔での
段差を小さくでき、上部配線層がコンタクト孔で充填さ
れた多結晶シリコン膜と充分に接触させる事ができる。 （６）絶縁膜３がたとえＮ型の不純物を含んだもので充
填された多結晶シリコン膜中にＮ型の不純物が拡散して
きても、多結晶シリコン膜中のＰ型の不純物濃度の方を
大きくできるので多結晶シリコン膜の抵抗および接触抵
抗の増加は殆ど起こらないようにする事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程順断
面図である。

【図２】古典的方法によるコンタクト孔の問題点を示す
図である。

【図３】従来の半導体装置の製造方法を示す工程順断面
図である。

【符号の説明】

１、２１、３１　　シリコン基板 ２、２２、３２　　Ｐ＋　拡散層 ３、２３、３３　　絶縁膜 ４、２４、３４　　コンタクト孔 ５　　Ｐ型の不純物を含む多結晶シリコン膜３５　　ノ
ンドープ多結晶シリコン膜 ６、２６、３６　　上部配線層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｐ型の不純物拡散層を含む半導体装置
   において、Ｐ型の不純物拡散層と上部配線層の接触領域
   である接触孔をＰ型の不純物を含む多結晶シリコン膜で
   埋める事を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】　　Ｐ型の不純物を含む多結晶シリコン膜
   は化学気相成長法にて形成される事を特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。