JPH0453130A - 半導体装置およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体基板に形成した
素子と配線とを接続するコンタクトの構造およびその製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年におけるＬＳＩの高集積化に伴い、コンタクト孔の
口径はますます縮小されている。一方、このコンタクト
孔を開設する層間膜は、配線容量の増大、絶縁性および
平坦性の点から単純に膜厚を薄くすることはできず、し
たがってコンタクト孔のアスペクト比（深さと口径の比
）はますます大きくなる。

第４図は従来のコンタクト構造を示す図であり、工は半
導体基板、２はフィールド酸化膜、３はゲート酸化膜、
４はゲート電極、５はソース・ドレイン領域であり、Ｍ
ＯＳ）ランジスタが構成されている。そして、全面に眉
間膜６が形成され、この眉間膜６にコンタクト孔７が開
設され、金属８が埋設されている。９はこのコンタクト
孔７の金属８を通して接続される配線である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなコンタクト構造を構成する場合、従来ではア
ルミニウム等の金属をスパッタ法で形成し、コンタクト
孔７内の金属８と配線９とを一体に形成する方法がとら
れている。しかしながら、コンタクト孔７のアスペクト
比の増大に伴って、第５図に示すように、コンタクト孔
７における破線用金属９のカバレンジが劣化され、断線
が生じ易い。また断線に至らないまでも金属の膜厚の非
常に薄い部分が生じ、配線の信較性低下の原因となる。

そこで、従来では他の方法としてコンタクト孔内に気相
成長法を用いて選択的にタングステン等の金属を埋設し
てコンタクトへの接続をとる方法もとられている。しか
しながら、第６図に示すように、気相成長法を用いて金
属８を半導体基板（シリコン）上に直接選択成長すると
、金属の成長初期段階において、シリコンと金属の反応
を生し、半導体基板１の一部が侵食されて侵食領域Ｘが
発生される。

そのため、深さ１０００〜２０００人の拡散層（ソース
・ドレイン領域５）に金属８を選択成長させると、シリ
コンの侵食領域Ｘが拡散層５を突きぬけ、拡散層５と半
導体基板１間に短絡を生しるという問題が生じる。

本発明は上述した問題を同時に解消した半導体装置およ
びその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、半導体基板上の絶縁膜に開設し
たコンタクト孔内に、半導体基板と接する面にスパッタ
法で形成した第１の金属の膜を有し、この第１の金属上
に気相成長法で形成した第２の金属を設けてコンタクト
孔を埋設した構成としている。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上
に設けた絶縁膜にコンタクト孔を開設する工程と、この
コンタクト孔の底面を含む領域に第１の金属をスパッタ
法で形成する工程と、この第１の金属をコンタクト孔の
底部にのみ残して除去する工程と、第１の金属を利用し
た選択気相成長法により第１の金属上にのみ第２の金属
を成長させ、この第２の金属でコンタクト孔を埋設する
工程を含、んでいる。

また、本発明の他の半導体装置の製造方法は、コンタク
ト孔を含む全面に第１の金属をスパッタ法で形成する工
程と、この第１の金属上に少なくともコンタクト孔を埋
設する厚さに第２の金属を気相成長法で形成する工程と
、第２の金属と第１の金属をその一部がコンタクト孔内
に残されるように他の部分をエツチング除去する工程と
を含んでいる。

〔作用〕

本発明によれば、コンタクト孔に第２の金属を気相成長
法により埋設することで、カバレッジ性が良く、断線が
生じることのないコンタクト構造が得られる。

また、コンタクト孔の底部に第１の金属の膜をスパッタ
法により形成することで、第２の金属を気相成長する際
における半導体基板の侵食を防止する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図である。同
図において、半導体基板１上の活性領域以外の領域に厚
さ４０００〜６０００人のフィールド酸化膜２が、活性
領域には厚さ２００〜４００人のゲート酸化膜３が形成
されている。ゲート酸化膜３上には厚さ３０００〜４０
００人のゲート電極４が形成されている。ソース・ドレ
イン拡散層領域５はゲート電極４に対して自己整合的に
形成されている。層間膜６は厚さ５０００〜６０００人
で、ここにはソース・ドレイン拡散層に達する深さで断
面が逆テーパーのコンタクト孔７が開設されている。コ
ンタクト孔７の底部、すなわち前記ソース・ドレイン拡
散層領域５に接する面には第１の金属１０の膜が形成さ
れており、この第１の金属１０上に第２の金属１１がコ
ンタクト孔７内に埋設されている。９は第２の金属１１
との接続を行う厚さ５０００〜８０００人の金属配線で
ある。

このような構造の製造方法の一例を第２図を用いて説明
する。

先ず、第２図（ａ）のように、通常の工程により半導体
基板１上にフィールド酸化膜２．ゲート酸化膜３．ゲー
ト電極４．ソース・ドレイン拡散層領域５１層間膜６を
形成した後、眉間膜６の全面にポリイミド樹脂１２を形
成し、これをフォトリソグラフィ技術により選択的にエ
ツチング除去し、コンタクト孔を形成する部分のポリイ
ミド樹脂１２を除去する。

その後、第２図（ｂ）のように、眉間膜６にサイドエツ
チングが入るようなガス圧力２ガス出力の条件で前記ポ
リイミド樹脂１２をマスクにして層間膜６をエツチング
し、逆テーパーの断面形状を有するコンタクト孔７を形
成する。

続いて、第１の金属１０を半導体基板１に対して垂直に
スパッタすると、コンタクト孔７の逆テーパーの形成の
ため、第１の金属ｌＯはコンタクト孔７の側壁には付着
しない状態でコンタクト孔７の底部およびポリイミド樹
脂１２上に成膜される。その上で、ポリイミド樹脂１２
を除去すると、第１の金属１０はコンタクト孔７の底部
にのみ残される。

その後、第１の金属１０上に第２の金属１１としてのタ
ングステンを選択的に気相成長してコンタクト孔７に埋
設する。配線９は通常の工程にて形成する。

したがって、このように製造される第１図の半導体装置
によれば、コンタクト孔７内には気相成長法によって第
２の金属１１を埋設するため、そのカバレッジ性は良く
、断線等が生じない信顛性の高いコンタクト構造を得る
ことができる。また、コンタクト孔７の底部には予め第
１の金属ｌＯを成膜し、この上に第２の金属１１を気相
成長させるため、第２の金属１１の成長時に半導体基板
ｌのソース・ドレイン拡散層領域５が侵食されることが
なく、その短絡等が防止される。

第３図は本発明の第２実施例の製造工程の一部を示す縦
断面図である。

この実施例では、第３図（ａ）のように、コンタクト孔
７をその内面が垂直となるように開設した場合に好適で
あり、コンタクト孔７を開設した後に第１の金属１０を
スパッタ法により全面に形成する。この場合、第１の金
属１０がコンタクト孔７の側面において断線が生じても
問題はない。

その上で、気相成長法を用いて第２の金属１１を全面に
形成し、コンタクト孔７内に埋設する。

しかる上で、第３図（ｂ）のように、第２の金属１１お
よび第１の金属１０を全面エツチングし、コンタクト孔
７の内部にのみ第１の金属１０および第２の金属１１を
残す。

その後、通常の工程に従い配線９を形成する。

この実施例においても、第２の金属１１を気相成長する
前に、第１の金属１０をスパッタ法によりコンタクト孔
７の底部に形成しているので、カバレッジ性が良く、拡
散層を侵食することがないコンタクト構造を得ることが
できる。また、この実施例ではポリイミド樹脂が不要で
あるとともに、第２の金属を選択気相成長法ではなく単
なる気相成長法を用いるだけでよいという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、コンタクト孔の底部にス
パッタ法で形成した第１の金属を形成し、かつこの第１
の金属上に気相成長法で第２の金属を成長してコンタク
ト孔を埋設しているので、コンタクト孔におけるカバレ
ッジ性を良くして断線等の問題が生じることがなく、ま
た第２の金属を成長する際における半導体基板の侵食が
生じることもな（、信転性の高いコンタクト構造を備え
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図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図（ａ）
および（ｂ）は第１図の半導体装置の製造方法の工程一
部を示す縦断面図、第３図（ａ）および（ｂ）は本発明
の他の実施例の製造方法を工程順に示す縦断面図、第４
図は従来の半導体装置の一部の縦断面図、第５図および
第６図はそれぞれ異なる従来の製造方法における問題点
を示す縦断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・フィールド酸化膜、３・
・・ゲート酸化膜、４・・・ゲート電極、５・・・ソー
ス・ドレイン拡散層領域、６・・・層間膜、７・・・コ
ンタクト孔、８・・・金属、９・・・配線、１０・・・
第１の金属、１１・・・第２の金属、１２・・・ポリイ
ミド樹脂。 第４ 第２ 図 第５ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に設けた絶縁膜に、該半導体基板に達
   するコンタクト孔を開設し、このコンタクト孔に埋設し
   た金属を介して前記絶縁膜上に形成した配線と前記半導
   体基板とを電気接続する半導体装置において、前記コン
   タクト孔内には前記半導体基板と接する面にスパッタ法
   で形成した第１の金属を有し、この第１の金属上に気相
   成長法で形成した第２の金属を設けて前記コンタクト孔
   を埋設したことを特徴とする半導体装置。 を特徴とする半導体装置。 ２、半導体基板上に設けた絶縁膜にコンタクト孔を開設
   する工程と、このコンタクト孔の底面を含む領域に第１
   の金属をスパッタ法で形成する工程と、この第１の金属
   をコンタクト孔の底部にのみ残して除去する工程と、前
   記第１の金属を利用した選択気相成長法により第１の金
   属上にのみ第２の金属を成長させ、この第２の金属でコ
   ンタクト孔を埋設する工程を含む半導体装置の製造方法
   。 ３、半導体基板に設けた絶縁膜にコンタクト孔を開設す
   る工程と、このコンタクト孔を含む全面に第１の金属を
   スパッタ法で形成する工程と、この第１の金属上に少な
   くともコンタクト孔を埋設する厚さに第２の金属を気相
   成長法で形成する工程と、前記第２の金属と第１の金属
   をその一部がコンタクト孔内に残されるように他の部分
   をエッチング除去する工程とを含む半導体装置の製造方
   法。