JPH05160069A - 半導体装置のコンタクト及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置のコンタクト及びその製造方法

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JPH05160069A
JPH05160069A JP32310391A JP32310391A JPH05160069A JP H05160069 A JPH05160069 A JP H05160069A JP 32310391 A JP32310391 A JP 32310391A JP 32310391 A JP32310391 A JP 32310391A JP H05160069 A JPH05160069 A JP H05160069A
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JP
Japan
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polysilicon
contact
substrate
refractory metal
semiconductor substrate
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JP32310391A
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Inventor
Takehisa Yamaguchi
偉久 山口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 シリコン基板1上にTi3を堆積させるステ
ップと、シラン系ガスを含む雰囲気中でシリコン基板1
に熱処理を行うことによりTiSix4を形成するステッ
プと、TiSix4上にポリシリコン5を堆積させるステ
ップとを備えたことを特徴としている。 【効果】 シリコン基板1とポリシリコン5との間に形
成される安定な構造を有しかつ低抵抗の半導体装置のコ
ンタクトの製造方法が得られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、安定な構造を有しか
つ低抵抗の半導体装置のコンタクト及びその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置の高集積化に伴う構
成素子の縮小化が進むにつれ、半導体装置の電気特性の
高性能化が要求されてきている。しかしながら、半導体
装置のコンタクト径の縮小化によるコンタクト抵抗の増
加、配線長の増加による配線抵抗の増加、複雑化した素
子を形成する材料の耐熱性の問題等があり、半導体装置
の電気特性の高性能化の要求を満たすことは困難になり
つつある。これらの問題のうち材料の耐熱性の問題を解
決するものとして、シリコン系デバイスとの整合性の良
さ、耐熱性を有するポリシリコン(多結晶シリコン)が
挙げられるが、ポリシリコンを多用しても材料の耐熱性
の問題は簡単には解決されない。それは、ポリシリコン
の形成方法に以下に説明するような問題があるからであ
る。
【0003】シリコン基板にポリシリコンを堆積させる
ことによりコンタクトを形成するプロセスの主流は、L
PCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)
による成膜である。LPCVDにおいては、バッチ式で
大容量のチャンバーを用いた処理が行われ、常に加熱さ
れた状態のチャンバー内に材料ガスを導入して成膜が行
われる(ホットウォール方式)。また、成膜されるシリ
コンウェハーを500〜700℃に加熱されたチャンバ
ー内に搬送する必要があり、この際、大気と接している
搬送口から大気中の酸素等をチャンバー内に巻き込んで
しまうという欠点がある。
【0004】このようにチャンバー内には酸素が存在す
るので、チャンバー内に導入されたシリコン上には熱の
作用によって薄い酸化膜が成長するようになる。この状
態でチャンバー内を減圧し、シラン(SiH4)系ガスを
導入してポリシリコンの堆積を行った結果、形成される
コンタクトの断面構造を図3に示す。図において、1は
シリコン基板であり半導体基板を構成する。2はシリコ
ン基板1上に形成された層間膜、Hは層間膜2の形成後
に形成されたコンタクトホール、7は上記のプロセスに
よって層間膜2上及びシリコン基盤1の露出面上に形成
されたポリシリコン、8はシリコン基板1とポリシリコ
ン7との界面に存在する酸化膜である。このように、上
記プロセスによって形成されるポリシリコン7は絶縁膜
である酸化膜8を介してシリコン基板1と接することと
なり、コンタクト抵抗は著しく高くなってしまう。
【0005】このようなコンタクト抵抗増加を防止する
ために、LPCVDを用いたプロセスには様々な改良の
試みがなされている。例えば、搬送時の温度を300〜
400℃という低温にして酸化膜の成長を抑制したり、
減圧時にチャンバー内でH2ベーク等を行うin-situクリ
ーニング等が試みられているが、自然酸化膜の成長は常
温でも十分に起こり、またLPCVDで必要な大容量チ
ャンバー内を高真空かつ高清浄度に保つことは非常に困
難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置のコ
ンタクト及びその製造方法は以上のように構成され、シ
リコン基板1とポリシリコン7との間に酸化膜8が存在
する構造になってしまうので、コンタクト抵抗が著しく
高くなり、しかも、酸化膜8の形成を防止するのは困難
であるという問題点があった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、半導体基板(シリコン基板)と
ポリシリコンとの間に形成される安定な構造を有しかつ
低抵抗の半導体装置のコンタクト及びその製造方法を得
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置のコンタクトは、半導体基板と、半導体基板上に形成
された高融点金属化合物と、高融点金属化合物上に堆積
されたポリシリコンとを備えたものである。
【0009】また、この発明に係る半導体装置のコンタ
クトの製造方法は、半導体基板上に高融点金属を堆積さ
せるステップと、シラン系ガスを含む雰囲気中で半導体
基板に熱処理を行うことにより高融点金属化合物を形成
するステップと、高融点金属化合物上にポリシリコンを
堆積させるステップとを備えたものである。
【0010】
【作用】この発明においては、半導体基板上に高融点金
属を堆積させ、シラン系ガスを含む雰囲気中で半導体基
板に熱処理を行うことにより高融点金属化合物を形成
し、さらに、高融点金属化合物上にポリシリコンを堆積
させる。
【0011】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の実施例1の製造
工程を説明するための側断面図であり、1、2、Hは前
述と同様のものである。3は高融点金属を構成するT
i、4はTi3と雰囲気中のシリコンとの反応により形成
されるTiSix、5はTiSix4上に堆積されるポリシリ
コン、6はTiSix4が変化して形成されるTiSi2であ
る。TiSix4及びTiSi26は高融点金属化合物を構成
する。
【0012】次に、図1に示したこの発明の実施例1に
ついて説明する。まず、前述と同様にシリコン基板1上
に層間膜2を形成し、さらにコンタクトホールHを形成
する(図1(a))。続いて、図1(a)の状態のシリコン
基板1全体にTi3をスパッタ法により堆積させる(図
1(b))。さらに、図1(b)の状態のシリコン基板1を
RTCVT(Rapid Thermal Chemical Vapor Depositio
n)装置(後述する)に搬入し、チャンバー内を高真空
まで排気後、シラン雰囲気中で600〜650℃の熱処
理を行う。これにより、シリコン基板1及び層間膜2上
のTi3は、雰囲気中のシリコンと反応してTiSix4を
形成する(図1(c))。このとき、シリコン基板1とT
i3との間には自然酸化膜が存在し得るが、この自然酸
化膜はTiSix4の膜中に取り込まれてしまう。
【0013】またさらに、シラン雰囲気のままで、チャ
ンバー内の加熱温度を650〜750℃程度に上昇さ
せ、TiSix4上にポリシリコン5を堆積させる(図1
(d))。最後に、加熱温度を800℃以上にし、雰囲気
を窒素又は不活性ガスに切換えてアニールを行う。この
処理により、TiSix4は低抵抗でしかも結晶的に安定
なTiSi26に変化し、TiSi26を介してシリコン基板
1とポリシリコン5との間に低抵抗で安定なコンタクト
が得られることになる。
【0014】ここで、RTCVD装置について補足す
る。RTCVD装置はチャンバー内を高真空に保持する
ことができ、常温からの急速加熱、加熱温度やガス雰囲
気等の条件を簡易に変化させられるという特長を有して
いる。図2はRTCVD装置の概観図であり、SUSチ
ャンバー9内に置かれたシリコンウェハー10は、ラン
プ11が発する熱線を反射鏡12及び石英板13を介し
て受けることにより加熱される。また、排気システム1
4、温度計測用装置15及びガス導入管16が備えられ
ている。
【0015】シリコンウェハー10が搬送された後、S
USチャンバー9内の十分なパージ、排気が行われ、ベ
ース圧力は10-7torr台にされる。さらに、シラン、水
素、窒素等のガスがガス導入管16から導入され、成膜
条件が設定された後、ランプ11によって急速に加熱を
行うことにより成膜が行われる。成膜は数十秒単位で行
われるため、冷却時間を短くすることができマルチステ
ップの処理が可能である。
【0016】なお、実施例1ではシリコンと反応して高
融点金属化合物となる高融点金属としてTiを用いた
が、他の高融点金属、例えばCo(コバルト)、Ni(ニ
ッケル)、Ta(タンタル)等を用いても同様の効果を
奏する。また、実施例1では、ポリシリコンを堆積させ
るためにシランを用いたが、ドーピング用ガス、例えば
ホスフィン(PH3)、アルニン(AsH3)、ジボラン
(B26)等とシランとの混合ガスを用いてもよい。こ
の場合に形成されるポリシリコンは、ドーピングされた
ものになる。
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項1に係る
発明によれば、半導体基板と、半導体基板上に形成され
た高融点金属化合物と、高融点金属化合物上に堆積され
たポリシリコンとを備えたので、半導体基板とポリシリ
コンとの間に形成される安定な構造を有しかつ低抵抗の
半導体装置のコンタクトが得られる効果がある。
【0018】また、この発明の請求項2に係る発明によ
れば、半導体基板上に高融点金属を堆積させるステップ
と、シラン系ガスを含む雰囲気中で半導体基板に熱処理
を行うことにより高融点金属化合物を形成するステップ
と、高融点金属化合物上にポリシリコンを堆積させるス
テップとを備えたので、半導体基板とポリシリコンとの
間に形成される安定な構造を有しかつ低抵抗の半導体装
置のコンタクトの製造方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の製造工程を説明するため
の側断面図である。
【図2】この発明の実施例1に用いられるRTCVD装
置の概観図である。
【図3】従来の半導体装置のコンタクトを示す側断面図
である。
【符号の説明】
1 シリコン基板(半導体基板) 3 Ti(高融点金属) 4 TiSix(高融点金属化合物) 5 ポリシリコン 6 TiSi2(高融点金属化合物)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年6月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置の高集積化に伴う構
成素子の縮小化が進むにつれ、半導体装置の電気特性の
高性能化が要求されてきている。しかしながら、半導体
装置のコンタクト径の縮小化によるコンタクト抵抗の増
加、配線長の増加による配線抵抗の増加、複雑化した素
子を形成する材料の耐熱性の問題等があり、半導体装置
の電気特性の高性能化の要求を満たすことは困難になり
つつある。これらの問題のうち材料の耐熱性の問題を解
決するものとして、シリコン系デバイスとの整合性の良
さ、耐熱性を有するポリシリコン(多結晶シリコン)が
挙げられるが、ポリシリコンを多用しても半導体装置を
高性能化する際の問題は簡単には解決されない。それ
は、ポリシリコンの形成方法に以下に説明するような問
題があるからである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】シリコン基板にポリシリコンを堆積させる
ことによりコンタクトを形成するプロセスの主流は、L
PCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)
による成膜である。LPCVDにおいては、バッチ式で
大容量のチャンバーを用いた処理が行われ、常に加熱さ
れた状態のチャンバー内に材料ガスを導入して成膜が行
われる(ホットウォール方式)。そのとき、成膜される
シリコンウェハーを500〜700℃に加熱されたチャ
ンバー内に搬送する必要があり、この際、大気と接して
いる搬送口から大気中の酸素等をチャンバー内に巻き込
んでしまうという欠点がある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】なお、実施例1ではシリコンと反応して高
融点金属化合物となる高融点金属としてTiを用いた
が、他の高融点金属、例えばCo(コバルト)、Ni(ニ
ッケル)、Ta(タンタル)等を用いても同様の効果を
奏する。また、実施例1では、ポリシリコンを堆積させ
るためにシランを用いたが、ドーピング用ガス、例えば
ホスフィン(PH3)、アルシン(AsH3)、ジボラン
(B26)等とシランとの混合ガスを用いてもよい。こ
の場合に形成されるポリシリコンは、ドーピングされた
ものになる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板上に形成
    された高融点金属化合物と、前記高融点金属化合物上に
    堆積されたポリシリコンとを備えたことを特徴とする半
    導体装置のコンタクト。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に高融点金属を堆積させる
    ステップと、 シラン系ガスを含む雰囲気中で前記半導体基板に熱処理
    を行うことにより高融点金属化合物を形成するステップ
    と、 前記高融点金属化合物上にポリシリコンを堆積させるス
    テップとを備えたことを特徴とする半導体装置のコンタ
    クトの製造方法。
JP32310391A 1991-12-06 1991-12-06 半導体装置のコンタクト及びその製造方法 Pending JPH05160069A (ja)

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JP32310391A JPH05160069A (ja) 1991-12-06 1991-12-06 半導体装置のコンタクト及びその製造方法

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JP (1) JPH05160069A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100358058B1 (ko) * 1999-12-28 2002-10-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 베리어 메탈층 형성방법
KR100459235B1 (ko) * 1997-12-31 2005-02-05 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자에서금속배선의장벽금속층형성방법
KR100526452B1 (ko) * 1997-12-29 2007-11-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 장치의 콘택 전극 형성방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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