JPH05166943A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05166943A
JPH05166943A JP35349491A JP35349491A JPH05166943A JP H05166943 A JPH05166943 A JP H05166943A JP 35349491 A JP35349491 A JP 35349491A JP 35349491 A JP35349491 A JP 35349491A JP H05166943 A JPH05166943 A JP H05166943A
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JP
Japan
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type
contact
polycrystalline silicon
diffusion layer
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP35349491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutoshi Tsujimura
和俊 辻村
Yasunori Inoue
恭典 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate the necessity of separately performing a doping to base diffused layers according to a difference between the conductivity types of the base diffused layers and to form contacts, which have a high aspect ratio, but are low in resistance. CONSTITUTION:A P-type diffused layer 2, an N-type diffused layer 3 and an element isolation region 4 are formed in and on an Si substrate 1. Contact holes 6 and 7 are respectively formed on the layers 2 and 3. A Ti film 8 is deposited on this surface, the holes 6 and 7 are filled with an amorphous silicon film 13, an annealing is performed to activate a dopant and amorphous silicon plugs are changed into N-type polycrystalline silicon plugs.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にアスペクト比の高いコンタクトを抵抗を低
く形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming a contact having a high aspect ratio with a low resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の微細化に伴いコンタクトホ
ールのアスペクト比は増大し、ハーフミクロンレベルの
半導体素子においては、アルミ配線のカバレッジの悪さ
を補うために、コンタクトホール内部への配線材料の埋
め込み技術を必要としている。埋め込み技術の1つに多
結晶シリコンによる埋め込み方法がある。この方法を行
う場合は、多結晶シリコンにドーピングを行ない導電性
を持たせてコンタクトとする。この多結晶シリコンによ
る埋め込み方法で良好なコンタクト特性を得るために
は、多結晶シリコンへのドーピングを行う際に、下地拡
散層と同導電型のコンタクト、即ち多結晶シリコンプラ
グを形成する必要がある。例えばn型拡散層では多結晶
シリコンがn型多結晶シリコンになるようにリンを注入
し、p型拡散層ではp型になるようにボロンを注入す
る。
2. Description of the Related Art Along with the miniaturization of semiconductor devices, the aspect ratio of contact holes is increasing. In semiconductor devices of the half micron level, in order to compensate for the poor coverage of aluminum wiring, wiring materials are embedded inside the contact holes. In need of technology. One of the embedding techniques is an embedding method using polycrystalline silicon. When this method is carried out, polycrystalline silicon is doped to make it conductive so as to form a contact. In order to obtain good contact characteristics with this method of burying with polycrystalline silicon, it is necessary to form a contact of the same conductivity type as the underlying diffusion layer, that is, a polycrystalline silicon plug, when doping the polycrystalline silicon. .. For example, phosphorus is implanted so that polycrystalline silicon becomes n-type polycrystalline silicon in the n-type diffusion layer, and boron is implanted so that it becomes p-type in the p-type diffusion layer.

【0003】さらに、p型拡散層上の多結晶シリコンへ
のドーピングに用いるボロンは、クラスタを形成するた
めに、活性化アニールの際にボロンの拡散が抑制されて
コンタクト全体に均一に分布しないこと、また活性化ア
ニールの際にコンタクト周囲の層間絶縁膜中のリンが、
コンタクト内へ拡散すること、これらの理由により、形
成されたアスベクト比が高いコンタクトは、抵抗が大き
いという問題がある。
Further, since boron used for doping polycrystalline silicon on the p-type diffusion layer forms clusters, the diffusion of boron is suppressed during activation annealing and is not evenly distributed over the entire contact. In addition, phosphorus in the interlayer insulating film around the contact during activation annealing
Diffusion into the contact, and for these reasons, the formed contact having a high aspect ratio has a problem of high resistance.

【0004】このような問題を解決するために、以下の
ような方法がある(SemiconductorWorld, 1990, 11, P.
229−P.233 ”Poly-Si プラグの低抵抗化技術”) 。図
1及び図2は、多結晶シリコンによりコンタクトホール
埋め込みの工程を示す模式的断面図である。図1(a) に
示すようにSi基板1上にp型拡散層2,n型拡散層3、
及び素子分離領域4が形成されている。この表面に絶縁
膜SiO2 5,5,5を堆積させ、p型拡散層2及びn型
拡散層3上に、コンタクトホール6,7を夫々形成す
る。
In order to solve such a problem, there are the following methods (Semiconductor World, 1990, 11, P.
229−P.233 “Low resistance technology for Poly-Si plugs”). 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing a step of filling a contact hole with polycrystalline silicon. As shown in FIG. 1A, a p-type diffusion layer 2, an n-type diffusion layer 3,
And element isolation regions 4 are formed. Insulating films SiO 2, 5, 5 are deposited on this surface, and contact holes 6, 7 are formed on the p-type diffusion layer 2 and the n-type diffusion layer 3, respectively.

【0005】そしてこの表面にポリシリコン膜10をスパ
ッタリング法により100nm 堆積する。次に図1(b) に示
すようにコンタクトホール7を埋めて、n型拡散層3上
にレジスト15を堆積させる。このレジスト15をマスクに
してコンタクトホール6に斜め注入により49BF2 +
注入し(1×1016cm-2イオン2回)、コンタクトホール
6内の側壁にボロンを注入し、p型ポリシリコン膜11を
形成する。レジスト15を除去した後、図1(c) に示すよ
うにポリシリコン膜10及びp型ポリシリコン膜11上に多
結晶シリコン12をCVD 法により堆積する。
Then, a polysilicon film 10 is deposited to 100 nm on this surface by a sputtering method. Next, as shown in FIG. 1B, the contact hole 7 is filled and a resist 15 is deposited on the n-type diffusion layer 3. Using this resist 15 as a mask, 49 BF 2 + is obliquely implanted into the contact hole 6 (1 × 10 16 cm −2 ions twice), boron is implanted into the side wall in the contact hole 6, and p-type polysilicon is then implanted. The film 11 is formed. After removing the resist 15, polycrystalline silicon 12 is deposited on the polysilicon film 10 and the p-type polysilicon film 11 by the CVD method as shown in FIG. 1 (c).

【0006】そして図1(d) に示すように反応性イオン
エッチング法を用いて全面エッチバックを行って絶縁膜
SiO2 5,5,5より上部を除去し、コンタクトホール
内に多結晶シリコンプラグ60,70 を形成する。図2(e)
に示すように多結晶シリコンプラグ60上をレジスト15で
マスクし、多結晶シリコンプラグ70に31+ を1.5 ×10
16cm-2イオン注入しn型多結晶シリコンプラグ71を形成
する。
Then, as shown in FIG. 1D, the entire surface is etched back using the reactive ion etching method to form an insulating film.
The upper portions of SiO 2, 5, 5 and 5 are removed, and polycrystalline silicon plugs 60 and 70 are formed in the contact holes. Figure 2 (e)
As shown in, the polycrystal silicon plug 60 is masked with a resist 15 and the polycrystal silicon plug 70 is filled with 31 P + 1.5 × 10 5.
16 cm -2 ions are implanted to form an n-type polycrystalline silicon plug 71.

【0007】次に図2(f) に示すようにレジスト15を除
去し、多結晶シリコンプラグ71上をレジスト15でマスク
し、p型多結晶シリコンプラグ60に11+ を2×1016cm
-2イオン注入しp型多結晶シリコンプラグ61を形成す
る。そしてレジスト15を除去し、活性化アニールを行っ
た後、図2(g) に示すようにメタル配線9を形成してシ
ンタを行う。このように形成されたp型多結晶シリコン
プラグ61は、その側壁及び底部が内部よりもボロン濃度
が高くなっている。ゆえに側壁の層間絶縁膜からリンが
拡散し難く、キャリア濃度低下の現象を受け難くなるた
めp型コンタクトの抵抗が低くなる。
Next, as shown in FIG. 2 (f), the resist 15 is removed, the polycrystalline silicon plug 71 is masked with the resist 15, and the p-type polycrystalline silicon plug 60 is filled with 11 B + 2 × 10 16 cm 2.
-2 ion implantation is performed to form a p-type polycrystalline silicon plug 61. After removing the resist 15 and performing activation annealing, a metal wiring 9 is formed as shown in FIG. 2 (g) and sintering is performed. In the p-type polycrystalline silicon plug 61 thus formed, the side wall and the bottom portion have a higher boron concentration than the inside. Therefore, phosphorus is less likely to diffuse from the interlayer insulating film on the side wall, and the phenomenon of lower carrier concentration is less likely to occur, so that the resistance of the p-type contact is reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述したコンタクトの
形成方法により、アスペクト比の高いコンタクトの抵抗
を低くすることができる。ところが、下地拡散層の型の
違いによるドーピングの打ちわけは必要であり、さらに
p型拡散層とのコンタクト抵抗を下げるためにイオン注
入を2回行うことが必要となるためプロセスは長く複雑
である。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、下地拡散層の型の違いによりドーピングの打ち分け
をする必要がなく、アスペクト比が高くても抵抗が低い
コンタクトを形成する、半導体の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The contact forming method described above can reduce the resistance of a contact having a high aspect ratio. However, the process is long and complicated because it is necessary to separate the doping due to the difference in the type of the underlying diffusion layer, and it is necessary to perform ion implantation twice in order to lower the contact resistance with the p-type diffusion layer. .. The present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for manufacturing a semiconductor, in which it is not necessary to separately perform doping due to the difference in the type of the underlying diffusion layer, and a contact with low resistance is formed even if the aspect ratio is high. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、拡散層に連なるコンタクトホールへ多結
晶シリコンを埋め込み、コンタクトとなした半導体装置
を製造する方法において、前記コンタクトホールに金属
薄膜を堆積し、その表面にn型多結晶シリコンを埋め込
んでコンタクトを形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which polycrystalline silicon is buried in a contact hole connected to a diffusion layer to form a contact, and the contact hole is made of metal. A thin film is deposited, and n-type polycrystalline silicon is embedded on the surface of the thin film to form a contact.

【0010】[0010]

【作用】本発明の半導体装置の製造方法ではコンタクト
ホールに金属薄膜を堆積し、その表面にn型多結晶シリ
コンを埋め込んでいるため、拡散層がp型であってもp
型拡散層とn型多結晶シリコンとが直接接合することが
なく、p型拡散層のコンタクトにn型多結晶シリコンを
用いることができる。これにより拡散層の型の違いに関
わらずn型多結晶シリコンを1度の工程でコンタクトホ
ールに埋め込むことができる。さらに、クラスタを形成
するため、また絶縁膜中のリンをコンタクト内へ拡散さ
せるために抵抗が高くなるp型多結晶シリコンを使用せ
ず、n型多結晶シリコンを使用できるので、コンタクト
抵抗は低くなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the metal thin film is deposited in the contact hole and the n-type polycrystalline silicon is embedded in the surface of the contact hole.
The n-type polycrystalline silicon can be used for the contact of the p-type diffusion layer without direct contact between the type diffusion layer and the n-type polycrystalline silicon. Thus, the n-type polycrystalline silicon can be embedded in the contact hole in one step regardless of the type of the diffusion layer. Further, the contact resistance is low because the n-type polycrystalline silicon can be used instead of the p-type polycrystalline silicon which has a high resistance for forming the clusters and diffusing phosphorus in the insulating film into the contact. Become.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図3は、本発明のコンタクトホー
ル埋め込みの工程を示す模式的断面図である。図3(a)
に示すようにSi基板1上にp型拡散層2(BF2 + 25ke
V ,3×1015cm-2),n型拡散層3(As 40keV,5×10
15cm-2)及び素子分離領域4が形成される。その表面に
絶縁膜SiO2 5,5,5を堆積させ、p型拡散層2及び
n型拡散層3上に、直径 0.6μm ,深さ 1.7μm , アス
ペクト比2.8 のコンタクトホール6,7を夫々形成す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments thereof. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step of filling a contact hole according to the present invention. Figure 3 (a)
As shown in FIG. 3, a p-type diffusion layer 2 (BF 2 + 25ke
V, 3 × 10 15 cm -2 ), n-type diffusion layer 3 (As 40keV, 5 × 10
15 cm -2 ) and the element isolation region 4 are formed. An insulating film SiO 2, 5, 5 is deposited on the surface, and contact holes 6, 7 having a diameter of 0.6 μm, a depth of 1.7 μm and an aspect ratio of 2.8 are respectively formed on the p-type diffusion layer 2 and the n-type diffusion layer 3. Form.

【0012】次に図3(b) に示すようにTi膜8をスパッ
タリング法により100nm 堆積し、その上に低圧気相成長
装置を用いてSi2 6 ガス及びPH3 ガスを 500℃で反
応させながらn型非晶質シリコン13を400nm 堆積させ、
コンタクトホール6,7を埋める。図3(c) に示すよう
に反応性イオンエッチング法によりエッチバックを行っ
て絶縁膜SiO2 5より上部に堆積したn型非晶質シリコ
ン13及びTi膜8を除去し、コンタクトホール6,7内に
n型非晶質シリコンプラグを形成する。 900℃, 10秒で
アニールを行ない、ドーパントを活性化しそしてn型非
晶質シリコンプラグ13,13 をn型多結晶シリコンプラグ
71,71 に変化させる。
Next, as shown in FIG. 3 (b), a Ti film 8 is deposited to a thickness of 100 nm by a sputtering method, and Si 2 H 6 gas and PH 3 gas are reacted at 500 ° C. thereon by using a low pressure vapor phase growth apparatus. While depositing 400 nm of n-type amorphous silicon 13,
Fill the contact holes 6 and 7. As shown in FIG. 3 (c), the n-type amorphous silicon 13 and the Ti film 8 deposited above the insulating film SiO 2 5 are removed by etching back by the reactive ion etching method, and the contact holes 6, 7 are formed. An n-type amorphous silicon plug is formed inside. Annealing is performed at 900 ° C. for 10 seconds to activate the dopant and to change the n-type amorphous silicon plugs 13 and 13 into n-type polycrystalline silicon plugs.
Change to 71,71.

【0013】そして図3(d) に示すようにスパッタリン
グ法により、AlSi膜を800nm 堆積させ、さらにエッチン
グ及び 450℃, 30分のシンターを行ってAlSi配線14を形
成する。このように形成された直径 0.6μm , 深さ 1.7
μm , アスペクト比2.8 のコンタクトの抵抗は、n型コ
ンタクトで略90〜100 Ω, p型コンタクトで略 120〜13
0 Ωと値が低く、多結晶シリコンでの良好な埋め込みコ
ンタクトが形成される。
Then, as shown in FIG. 3 (d), an AlSi film is deposited to a thickness of 800 nm by a sputtering method, and etching and sintering at 450 ° C. for 30 minutes are performed to form an AlSi wiring 14. The diameter is 0.6 μm and the depth is 1.7.
The contact resistance of μm, aspect ratio 2.8 is about 90 to 100 Ω for n-type contact and about 120 to 13 for p-type contact.
The low value of 0 Ω forms a good buried contact in polycrystalline silicon.

【0014】また図3(b) に示したTi膜8を100nm 堆積
した後、スパッタリング装置を用いてTiNを堆積するこ
とにより、n型多結晶シリコンプラグ71と、p型拡散層
2との接合防止をさらに強固にすることができる。
After the Ti film 8 shown in FIG. 3 (b) is deposited to 100 nm, TiN is deposited using a sputtering device to bond the n-type polycrystalline silicon plug 71 to the p-type diffusion layer 2. The prevention can be further strengthened.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置の製造
方法においては、コンタクトホールのアスペクト比が増
大してもコンタクト抵抗の上昇を抑制することができ
る。また下地拡散層の型の違いによりドーピングを打ち
わける必要がないので、加工工程を短縮することができ
る等、本発明は優れた効果を奏するものである。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress an increase in contact resistance even if the aspect ratio of the contact hole increases. Further, since it is not necessary to separate the doping depending on the type of the underlying diffusion layer, the present invention has excellent effects such as shortening the processing step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】多結晶シリコンによりコンタクトホール埋め込
みの工程を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a step of filling a contact hole with polycrystalline silicon.

【図2】多結晶シリコンによりコンタクトホール埋め込
みの工程を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a step of filling a contact hole with polycrystalline silicon.

【図3】本発明のコンタクトホール埋め込みの工程を示
す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step of filling a contact hole according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 p型拡散層 3 n型拡散層 4 素子分離領域 5 絶縁膜 6 p型コンタクトホール 7 n型コンタクトホール 8 Ti膜 9 メタル配線 10 ポリシリコン膜 12 多結晶シリコン 13 n型非晶質シリコン 14 AlSi配線 61 p型シリコンプラグ 71 n型シリコンプラグ 1 Si substrate 2 p-type diffusion layer 3 n-type diffusion layer 4 element isolation region 5 insulating film 6 p-type contact hole 7 n-type contact hole 8 Ti film 9 metal wiring 10 polysilicon film 12 polycrystalline silicon 13 n-type amorphous Silicon 14 AlSi wiring 61 p-type silicon plug 71 n-type silicon plug

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 拡散層に連なるコンタクトホールへ多結
晶シリコンを埋め込み、コンタクトとなした半導体装置
を製造する方法において、前記コンタクトホールに金属
薄膜を堆積し、その表面にn型多結晶シリコンを埋め込
んでコンタクトを形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which polycrystalline silicon is embedded in a contact hole connected to a diffusion layer to form a contact, a metal thin film is deposited on the contact hole, and n-type polycrystalline silicon is embedded in the surface thereof. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a contact by using.
JP35349491A 1991-12-16 1991-12-16 Manufacture of semiconductor device Pending JPH05166943A (en)

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JP (1) JPH05166943A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010008407A (en) * 1998-10-29 2001-02-05 김영환 Method for making electrode of semiconductor device
KR100537193B1 (en) * 2000-08-31 2005-12-16 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing capacitor

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