JPH0483335A - 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】 〔概要〕 本発明は、半導体装置のＭ法、特に、高エネルギのイオ
ン注入技術に関し 半導体装置の高精度なパターンを必要とする微小注入領
域に即応したイオン注入方法を得ることを目的とし。

複数のＭＯＳトランジスタが形成された半導体基板上に
絶縁膜を被着し、コンタクトホールを形成する工程と、
該半導体基板を覆って、該コンタクトホールにおいて該
半導体基板と導通する高融点金属化合物膜を形成し、し
きい値をずらそうとするＭＯＳトランジスタの領域を開
口し、該高融点金属化合物膜をマスクとして、該開口よ
り高エネルギイオンを注入する工程と、該半導体基板を
覆って、配線用金属膜を形成し、該配線用金属膜及び該
高融点金属化合物膜をパターニングして配線を形成する
工程とを含むように構成する。

（産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製法、特に、商工ふルギのイオ
ン圧入技術に関する。

近年のイオン注入技術は発展が目覚ましく、特に　Ｍｅ
Ｖオーダーの高エネルギのイオン注入技術が確立しつつ
ある。

また、半導体装置の製造においても、深い拡散層を設け
る用途とか、厚い絶縁膜を通して拡散層に注入するとい
った用途で、高エネルギの注入技術を使おうとする動向
がある。こうした動向に対して、高エネルギイオン注入
用のマスク技術の開発が望まれてい葛。

〔従来の技術〕

従来の有機系のレジスト膜のみのマスク技術では、Ｍｅ
Ｖオーダーの高エネルギのイオン注入技術を使おうとす
ると、注入イオンがレジスト膜中を突き抜けてしまうた
めに、塗布するレジスト膜の厚さを従来より数倍厚くし
なければならなかった。

ところが、レジスト膜を厚くすると、パターニングがど
うしても難しくなる。即ち、レジスト膜が厚いと２露光
時の光の干１歩が大きく影響巳て出来上がったパターン
の精度が非常に悪くなってしまう。

従って、高エネルギイオン注入においては、従来の有機
系のレジスト膜のパターニング技術をパターン精度の厳
しいところでは使用できなかった。

また、高融点金属化合物を単にイオン注入法のマスクと
して使用することは、コストが高くつき特別の場合を除
いては使用には到っていない。

〔発明が解決しようとする課題］ 従って、従来の有機系レジスト膜のみを使ったパターニ
ング技術によっては、パターン精度が厳しいところの高
エネルギイオン注入はできなかった。

そのため、どうしてもパターン精度の良いことが必要で
ある所では、高融点金属化合物をわざわさマスクとして
使用し、その後、高融点金属化合物を全面別離除去する
といった工夫を使うしかなかったため、工程数が増え、
コストが高くなるといった問題点を生していた。

本発明は１以上の点を鑑み、半導体装置の高精度なパタ
ーンを必要とする微小注入領域に即応したイオン注入方
法を得、併せて、コストの上昇を最小限度に抑えること
を目的として提供されるものである。

（課題を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理説明図兼一実施例の工程順模式断
面図である。

図において、１は半導体基板、２は絶縁膜、３はコンタ
クトホール、４は高融点金属化合物、５は開口、６は高
エネルギイオン、７は配線用金属８は配線、９はゲート
絶縁膜、１０はゲート電極。

１１は拡散層、１２はワードライン、１３はビットライ
ン、１４はフィールド領域である。

上記のように、従来の微細化技術では、高融点金属化合
物を単なるマスク材としてのみ使用するため、コストの
上昇といった問題を生ずるのである。

従って１本来、他の目的で使用している高融点金属化合
物を商工ふルギイオン注入のマスクとして利用すれば、
工程数シま増加せず、コストの上昇は最低限度に抑えら
れる。

高融点金属化合物は、現在、より微細化の進んだ半導体
装置の製造では、電極用配線、特に、アルミニウム（ｉ
）配線の下地金属として使用され７　Ａｌアロイスパイ
クといったエレクトロマイグレーション現象の防止とい
った用途に使われるのが一般的になってきている。

この高融点金属化合物を高エネルギイオン注入マスクと
して利用できれば、コストは通常のプロセスと殆ど変わ
らずに半導体装置を製造することができる。

即ち１本発明の目的は、第１図（ｂ）に示すように、複
数のＭＯＳトランジスタが形成された半導体基板ｌ上に
絶縁膜２を被着し、コンタクトホール３を形成する工程
と 第１図（ｃ）に示すように、該半導体基板１を覆って、
該コンタクトホール３において該半導体基板１と導通す
る高融点金属化合物膜４を形成ししきい値をずらそうと
するＭ　ＯＳ　トランジスタの領域を開口５し、該高融
点金属化合物膜（４）をマスクとして、該開口５より高
エネルギイオン６を注入する工程と。

第１図（ｄ）に示すように、該半導体基板ｌを覆って、
配線用金属膜７を形成し、該配線用金属膜７．及び該高
融点金属化合物膜４をパターニングして配線８を形成す
る工程とを含むことにより達成される。

〔作用］ 上記のように１本発明では、　Ａｌ配線の下地金属とし
て用いられる高融点金属化合物を高エネルギイオン注入
のマスクとして使用するので、コストを最小限度に抑え
ることが可能である。

高融点金属化合物形成後、パターニングを行い高エネル
ギイオン注入のマスクとして使用し、その後、　　Ａ１
等の金属配線を形成するといった工程を行う。

従って２　レジスト膜をマスクに使用し、たものに比較
して、高融点金属化合物をパターニングのためのエツチ
ング工程が付加されるのみである。

この時、高エネルギイオン注入のパターンやＡｌ配線の
パターンによっては、Ａｌ配線の下地に高融点金属化合
物がないということが生しるが基本的には、高融点金属
化合物はコンタクトホールの中にあって、コンタクト性
能を確保するためのものであり、特性面において問題は
ない。

〔実施例］ 第１図は本発明の一実施例の工程順模式断面図である。

回はＭＯＳ　−ＮＡＮＤ型ＭＡＳＫ−ＲＯＭの８個のセ
ル部分を示したものであり、８個のエンハンスメント型
ＭＯＳトランジスタの内、２個をデータ書込み用のデプ
レッショントランジスタにしきい値をずらす例である。

第１図（ａ）はその平面図で、第１図（ｂ）〜（ｄ）は
第１図（ａ）のＡ−Ａ’　ラインでの工程順模式断面図
である。

第１図（ｂ）に示すように、Ｐ型のＳｉ基板１上に選択
酸化法により、　１，０５０°Ｃで５ｉ０２膜２を５．
０００人の厚さに被覆した後、熱酸化法によりゲ−）Ｓ
ｉＯ２膜９を２００人の厚さに形成する。

続いて、　ＣＶＤ法を用いて＋　Ｓｉ基板１の表面全面
に、ゲート電極用導電膜として、６５０°ＣでポリＳｉ
膜を４，０００人の厚さに堆積し、パターニングしてワ
ードライン１２となるポリＳｉ膜のゲート電極１０を形
成する。

更に１ゲート電極１０をマスクとして、イオン注入法に
より、砒素イオンを加速電圧７０ＫｅＶ　、　　ドーズ
量４Ｘ１０”／ｃｍ”の注入条件でドープし、ｎ゛型の
拡散層１１を形成して自己整合的に、、ＭＡＳＫ−ＲＯ
Ｍ用の複数のエンハンスメント型のＭＯＳ　トランジス
タを作る。

続いて５層間絶縁膜２として、　ＣＶＤ法により。

燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜を６００°Ｃで８，０００人
の厚さに被着した後、パターニングしてコンタクトホー
ル３を開口する。

続いて、第１図（ｃ’）に示すよう２こ、バリアメタル
として高融点金属化合物の窒化チタン（’ｒｉＮ）４を
スパッタ法により２，０００人の厚さに堆積し第１図（
ａ）に点線で示すように、複数のＭＯＳトランジスタの
内、データ書込みのために、しきい値電圧をずらして、
エンハンスメント型からデプレッション型のトランジス
タコこ変換するＭＯＳトランジスタの領域をパターニン
グして開口５を形成する。

更に、この微細パターンでパターニングされ１こＴｉＮ
膜４をマスクとして、イオン注入法により砒素イオンを
高エネルギの加速電圧２Ｍｅｖ、　　ドーズ量ｌＸｌ０
”　／ｃｍ２の注入条件で開口５を通して、　Ｓｉ基板
ｌ内に達するようにドープする。

この高エネルギイオン注入により、対象となるＭＯ３Ｉ
−ランジスタのチャネル領域がｎ型となりデプレッショ
ントランジスタを形成できる。

第１図（ｄ）に示すように、配線用金属７として　Ａｎ
をスバンタ法により、　ｓ、ｏｏｏ人の厚さに堆積し、
パターニングを行う。このパターニングの時、　　ＡＮ
と同時に下地の高融点金属化合物４もパターニングして
、ビットライン用の配線８を形成する。

二の時、使用した高融点金属化合物は１チタンの化合物
であったが、このほかに　タングステン開）やモリブデ
ン（Ｍｏ）の化合物でも、同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように５本発明によれば、高エネルギイオ
ン注入のマスクとして、　　Ａｆ配線の下地金属として
用いられる高融点金属化合物を使用するので、微細な精
度のよいパターン及び不純物イオン注入領域が得られ、
コストを最小限度に抑えた方法でパターニングができ、
半導体装置の微細化、コストダウンに寄与するところが
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程順模式断面図である。 図コこおいて １は半導体基板、　　　２は絶縁膜。 ３ばコンタクトホール ４は高融点金属化合物 ５は開口、　　　　　　６は高エネルギイオン７は配線
用金属、　　　８は配線 ９はゲート絶縁膜、　　１０はゲート電極１１は拡散層
、１２はワードライン。 １３はビットライン、　　　１４はフィールド領域であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数のＭＯＳトランジスタが形成された半導体基板（
   １）上に絶縁膜（２）を被着し、コンタクトホール（３
   ）を形成する工程と、 該半導体基板（１）を覆って、該コンタクトホール（３
   ）において該半導体基板（１）と導通する高融点金属化
   合物膜（４）を形成し、しきい値をずらそうとするＭＯ
   Ｓトランジスタの領域を開口（５）し、該高融点金属化
   合物膜（４）をマスクとして、該開口（５）より高エネ
   ルギイオン（６）を注入する工程と、 該半導体基板（１）を覆って、配線用金属膜（７）を形
   成し、該配線用金属膜（７）、及び該高融点金属化合物
   膜（４）をパターニングして配線（８）を形成する工程
   とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。