JPH05234930A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05234930A JPH05234930A JP20599991A JP20599991A JPH05234930A JP H05234930 A JPH05234930 A JP H05234930A JP 20599991 A JP20599991 A JP 20599991A JP 20599991 A JP20599991 A JP 20599991A JP H05234930 A JPH05234930 A JP H05234930A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板上の拡散層がない領域、もしくは
拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール形成
後、イオン注入により拡散層を形成する場合に、コンタ
クトホールとフィールド酸化膜の境界付近の拡散層不純
物濃度を高くする。 【構成】 半導体素子内の配線層と拡散層を接続するた
めのコンタクトホール３５をあけた後に、そのコンタク
トホール３５を通して、基板と垂直な方向から、リンや
ヒ素、ボロン等をイオン注入して、コンタクトホール３
５の下の基板中に新たな拡散層３６を形成する際に、新
たな拡散層３６を形成するためのイオン注入を、基板と
垂直な方向から傾けた斜めの方向から行う。
拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール形成
後、イオン注入により拡散層を形成する場合に、コンタ
クトホールとフィールド酸化膜の境界付近の拡散層不純
物濃度を高くする。 【構成】 半導体素子内の配線層と拡散層を接続するた
めのコンタクトホール３５をあけた後に、そのコンタク
トホール３５を通して、基板と垂直な方向から、リンや
ヒ素、ボロン等をイオン注入して、コンタクトホール３
５の下の基板中に新たな拡散層３６を形成する際に、新
たな拡散層３６を形成するためのイオン注入を、基板と
垂直な方向から傾けた斜めの方向から行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に半導体素子における上層の配線層と下地層
とを接続するコンタクトに関するものである。
に係り、特に半導体素子における上層の配線層と下地層
とを接続するコンタクトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば以下に示すようなものがあった。半導体素子の微
細化に伴い、上層の配線層と拡散層を結ぶコンタクトホ
ールの位置合せのマージンは、ますます小さくなってき
ている。そのため、図３に示すように、基板１上のアク
ティブ領域とフィールド領域の境界付近にＮＳＧ膜４を
開口しコンタクトホールをあけた場合、コンタクトホー
ル５とフィールド酸化膜２とが重なってしまい、コンタ
クトホール５が拡散層３から外れてしまうことがあっ
た。このようにコンタクトホール５が拡散層３からずれ
てしまうと、基板リーク電流が増大する等の問題が生じ
る。
例えば以下に示すようなものがあった。半導体素子の微
細化に伴い、上層の配線層と拡散層を結ぶコンタクトホ
ールの位置合せのマージンは、ますます小さくなってき
ている。そのため、図３に示すように、基板１上のアク
ティブ領域とフィールド領域の境界付近にＮＳＧ膜４を
開口しコンタクトホールをあけた場合、コンタクトホー
ル５とフィールド酸化膜２とが重なってしまい、コンタ
クトホール５が拡散層３から外れてしまうことがあっ
た。このようにコンタクトホール５が拡散層３からずれ
てしまうと、基板リーク電流が増大する等の問題が生じ
る。
【０００３】そこで、このようにコンタクトホール５が
拡散層３からずれた場合、従来は、図４に示すように、
コンタクトホール孔５をあけた後に、拡散層３がｎ型の
場合はリンやヒ素等を、また拡散層３がＰ型の場合はボ
ロン等を、基板と垂直な方向から加速エネルギー３０Ｋ
ｅＶ程度でイオン注入して、新たな拡散層６を形成する
ことにより、基板リーク電流の増加を防ぐことが一般に
行なわれている。
拡散層３からずれた場合、従来は、図４に示すように、
コンタクトホール孔５をあけた後に、拡散層３がｎ型の
場合はリンやヒ素等を、また拡散層３がＰ型の場合はボ
ロン等を、基板と垂直な方向から加速エネルギー３０Ｋ
ｅＶ程度でイオン注入して、新たな拡散層６を形成する
ことにより、基板リーク電流の増加を防ぐことが一般に
行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた方法で、新たな拡散層を形成する場合、イオン注入
を基板と垂直な方向から行なうため、図５に示すよう
に、基板２１上のコンタクトホール２３とフィールド酸
化膜２２の境界２４付近の拡散層不純物濃度が低くなる
ことは避けられない。そのため、コンタクトホール２３
とフィールド酸化膜２２の境界が最も基板リーク電流の
多い領域になっており、半導体素子の微細化、高密度化
が進むにつれ、コンタクトホールとフィールド酸化膜の
境界付近の拡散層不純物濃度を上げて、基板リーク電流
をできる限り少なくすることが必要になってきている。
べた方法で、新たな拡散層を形成する場合、イオン注入
を基板と垂直な方向から行なうため、図５に示すよう
に、基板２１上のコンタクトホール２３とフィールド酸
化膜２２の境界２４付近の拡散層不純物濃度が低くなる
ことは避けられない。そのため、コンタクトホール２３
とフィールド酸化膜２２の境界が最も基板リーク電流の
多い領域になっており、半導体素子の微細化、高密度化
が進むにつれ、コンタクトホールとフィールド酸化膜の
境界付近の拡散層不純物濃度を上げて、基板リーク電流
をできる限り少なくすることが必要になってきている。
【０００５】コンタクトホールとフィールド酸化膜の境
界付近の拡散層不純物濃度を上げるために、イオン注入
のドーズ量を上げる方法は、イオン注入損傷が増える等
の問題がある。また熱処理を行なって、イオン注入され
た不純物を熱拡散させることにより、コンタクトホール
とフィールド酸化膜の境界付近の不純物濃度を増やすこ
ともできるが、熱処理は、他のコンタクトと関係のない
拡散層のプロファイル等も変えてしまうなどの欠点があ
る。
界付近の拡散層不純物濃度を上げるために、イオン注入
のドーズ量を上げる方法は、イオン注入損傷が増える等
の問題がある。また熱処理を行なって、イオン注入され
た不純物を熱拡散させることにより、コンタクトホール
とフィールド酸化膜の境界付近の不純物濃度を増やすこ
ともできるが、熱処理は、他のコンタクトと関係のない
拡散層のプロファイル等も変えてしまうなどの欠点があ
る。
【０００６】本発明は、以上述べたように、コンタクト
ホール形成後、イオン注入により拡散層を形成する場合
に、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付近の
拡散層不純物濃度が低くなるという欠点を除去するた
め、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付近の
拡散層不純物濃度を高くすることのできる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
ホール形成後、イオン注入により拡散層を形成する場合
に、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付近の
拡散層不純物濃度が低くなるという欠点を除去するた
め、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付近の
拡散層不純物濃度を高くすることのできる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体基板上の拡散層がない領域、もし
くは拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール
形成後、イオン注入により拡散層を形成する半導体装置
の製造方法において、コンタクトホールの下に十分高濃
度の拡散層が形成されるように、該コンタクトホールへ
半導体基板と垂直な方向からずらした斜め方向からイオ
ン注入するようにしたものである。
成するために、半導体基板上の拡散層がない領域、もし
くは拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール
形成後、イオン注入により拡散層を形成する半導体装置
の製造方法において、コンタクトホールの下に十分高濃
度の拡散層が形成されるように、該コンタクトホールへ
半導体基板と垂直な方向からずらした斜め方向からイオ
ン注入するようにしたものである。
【０００８】また、コンタクトホールの下に十分高濃度
の拡散層が形成されるように、イオン注入の方向と垂直
な方向にイオンが数多く散乱されるように高加速エネル
ギーでイオン注入するようにしたものである。
の拡散層が形成されるように、イオン注入の方向と垂直
な方向にイオンが数多く散乱されるように高加速エネル
ギーでイオン注入するようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、上記したように、半導体素子
内の配線層と拡散層を接続するためのコンタクトホール
をあけた後に、そのコンタクトホールを通して、基板と
垂直な方向から、リンやヒ素、ボロン等をイオン注入し
て、コンタクトホールの下の基板中に新たな拡散層を形
成する際に、新たな拡散層を形成するためのイオン注入
を、基板と垂直な方向から傾けた斜めの方向から行なう
か、もしくは、イオン注入を高加速エネルギーで行なう
ことにより、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境
界付近で拡散層不純物濃度が低くなることを避け、コン
タクトホールとフィールド酸化膜の境界から基板リーク
電流を低減させることができる。
内の配線層と拡散層を接続するためのコンタクトホール
をあけた後に、そのコンタクトホールを通して、基板と
垂直な方向から、リンやヒ素、ボロン等をイオン注入し
て、コンタクトホールの下の基板中に新たな拡散層を形
成する際に、新たな拡散層を形成するためのイオン注入
を、基板と垂直な方向から傾けた斜めの方向から行なう
か、もしくは、イオン注入を高加速エネルギーで行なう
ことにより、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境
界付近で拡散層不純物濃度が低くなることを避け、コン
タクトホールとフィールド酸化膜の境界から基板リーク
電流を低減させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示す前半の半導体装置の製造工程断面図、図２は本発明
の第１の実施例を示す後半の半導体装置の製造工程断面
図である。以下、この図を用いて第１の実施例について
説明する。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示す前半の半導体装置の製造工程断面図、図２は本発明
の第１の実施例を示す後半の半導体装置の製造工程断面
図である。以下、この図を用いて第１の実施例について
説明する。
【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、Ｐ型シリ
コン基板３１上に、通常のＬＯＣＯＳプロセスを用い
て、素子分離領域としてフィールド酸化膜３２を０．５
μｍ形成する。その後、ウエハ全面にヒ素イオンを加速
エネルギー４０ＫｅＶ、ドーズ量４×１０15ｃｍ-2で、
基板と垂直方向からイオン注入することにより、フィー
ルド酸化膜のない領域（アクティブ領域）にＮ+ 拡散層
３３を形成する。
コン基板３１上に、通常のＬＯＣＯＳプロセスを用い
て、素子分離領域としてフィールド酸化膜３２を０．５
μｍ形成する。その後、ウエハ全面にヒ素イオンを加速
エネルギー４０ＫｅＶ、ドーズ量４×１０15ｃｍ-2で、
基板と垂直方向からイオン注入することにより、フィー
ルド酸化膜のない領域（アクティブ領域）にＮ+ 拡散層
３３を形成する。
【００１２】次に、図１（ｂ）に示すように、ウエハ上
に層間絶縁膜としてＮＳＧ膜３４を１μｍ生成する。次
に、図１（ｃ）に示すように、フィールド酸化膜３２に
重なるように１μｍ径のコンタクトホール３５をあけ
る。次に、図２（ａ）に示すように、ウエハ全面にリン
イオンを、加速エネルギー４０ＫｅＶ、ドーズ量４×１
０15ｃｍ-2で、基板と垂直方向からイオン注入して、新
たなＮ+ 拡散層３６を形成する。
に層間絶縁膜としてＮＳＧ膜３４を１μｍ生成する。次
に、図１（ｃ）に示すように、フィールド酸化膜３２に
重なるように１μｍ径のコンタクトホール３５をあけ
る。次に、図２（ａ）に示すように、ウエハ全面にリン
イオンを、加速エネルギー４０ＫｅＶ、ドーズ量４×１
０15ｃｍ-2で、基板と垂直方向からイオン注入して、新
たなＮ+ 拡散層３６を形成する。
【００１３】次いで、図２（ｂ）に示すように、コンタ
クトホール３５とフィールド酸化膜３２の境界付近の不
純物濃度を高くするために、基板と垂直な方向から、３
０°傾いた斜め方向から、リンイオンを、加速エネルギ
ー３０ＫｅＶ、ドーズ量２×１０15ｃｍ-2でイオン注入
する。そのイオン注入により、コンタクトホール３５と
フィールド酸化膜３２の境界付近に、高密度なＮ+ 拡散
層３７が形成される。
クトホール３５とフィールド酸化膜３２の境界付近の不
純物濃度を高くするために、基板と垂直な方向から、３
０°傾いた斜め方向から、リンイオンを、加速エネルギ
ー３０ＫｅＶ、ドーズ量２×１０15ｃｍ-2でイオン注入
する。そのイオン注入により、コンタクトホール３５と
フィールド酸化膜３２の境界付近に、高密度なＮ+ 拡散
層３７が形成される。
【００１４】最後に、図２（ｃ）に示すように、イオン
注入された不純物を活性化するために、Ｎ2 ガス雰囲
気、８５０℃、１５分の熱処理を行ない、基板リーク電
流が低減されるＮ+ 拡散層３８を形成する。なお、この
実施例では、３０°傾いた斜め方向からイオン注入を行
なうようにしたが、この角度は、コンタクトホール３５
の幅や高さによって適宜選定される。つまり、コンタク
トホール３５とフィールド酸化膜３２の境界付近の不純
物濃度を高くするために、適当な角度がコンタクトホー
ルの幅や高さに依存して決定することができる。
注入された不純物を活性化するために、Ｎ2 ガス雰囲
気、８５０℃、１５分の熱処理を行ない、基板リーク電
流が低減されるＮ+ 拡散層３８を形成する。なお、この
実施例では、３０°傾いた斜め方向からイオン注入を行
なうようにしたが、この角度は、コンタクトホール３５
の幅や高さによって適宜選定される。つまり、コンタク
トホール３５とフィールド酸化膜３２の境界付近の不純
物濃度を高くするために、適当な角度がコンタクトホー
ルの幅や高さに依存して決定することができる。
【００１５】以上の工程により、フィールド酸化膜に重
なって開孔したコンタクトホールにおいて、コンタクト
ホールの下の基板には、コンタクトホールとフィールド
酸化膜の境界付近を含めて、十分に高密度なＮ+ 拡散層
が形成される。従って、Ｎ+ 拡散層不純物濃度が低いこ
とによる基板リーク電流の増加を防ぐことができる。
なって開孔したコンタクトホールにおいて、コンタクト
ホールの下の基板には、コンタクトホールとフィールド
酸化膜の境界付近を含めて、十分に高密度なＮ+ 拡散層
が形成される。従って、Ｎ+ 拡散層不純物濃度が低いこ
とによる基板リーク電流の増加を防ぐことができる。
【００１６】上記実施例においては、フィールド酸化膜
厚０．５μｍ、ＮＳＧ膜厚１μｍ、コンタクト径１μｍ
の場合の実施例を示したが、これらの条件が変わった場
合でも、斜めイオン注入条件（注入角度、イオン種、加
速エネルギー等）を変更することにより対応することが
できる。次に、本発明の第２の実施例を図６を用いて説
明する。
厚０．５μｍ、ＮＳＧ膜厚１μｍ、コンタクト径１μｍ
の場合の実施例を示したが、これらの条件が変わった場
合でも、斜めイオン注入条件（注入角度、イオン種、加
速エネルギー等）を変更することにより対応することが
できる。次に、本発明の第２の実施例を図６を用いて説
明する。
【００１７】まず、上記第１の実施例の図１（ａ）〜図
１（ｃ）工程を施す。次に、図６に示すように、高加速
エネルギー（例えば、８０ＫｅＶ）で、リンイオンをド
ーズ量２×１０15ｃｍ-2で基板に垂直にイオン注入した
後、不純物活性化のため、Ｎ2 ガス雰囲気、８５０℃、
１５分の熱処理を行なう。なお、図６において、４１は
基板、４２はフィールド酸化膜、４３はＮ+ 拡散層、４
４はＮＳＧ膜、４５はコンタクトホール、４６はリーク
基板電流を防ぐためのＮ+ 拡散層である。
１（ｃ）工程を施す。次に、図６に示すように、高加速
エネルギー（例えば、８０ＫｅＶ）で、リンイオンをド
ーズ量２×１０15ｃｍ-2で基板に垂直にイオン注入した
後、不純物活性化のため、Ｎ2 ガス雰囲気、８５０℃、
１５分の熱処理を行なう。なお、図６において、４１は
基板、４２はフィールド酸化膜、４３はＮ+ 拡散層、４
４はＮＳＧ膜、４５はコンタクトホール、４６はリーク
基板電流を防ぐためのＮ+ 拡散層である。
【００１８】このようにして、高加速エネルギーでイオ
ン注入するとリンイオンは、シリコン原子との原子核散
乱により大きく進行方向を曲げられ、コンタクトホール
とフィールド酸化膜の境界付近にもリンイオンが多数注
入される。従って、コンタクトホールとフィールド酸化
膜の境界付近を流れる基板リーク電流が抑制される。
ン注入するとリンイオンは、シリコン原子との原子核散
乱により大きく進行方向を曲げられ、コンタクトホール
とフィールド酸化膜の境界付近にもリンイオンが多数注
入される。従って、コンタクトホールとフィールド酸化
膜の境界付近を流れる基板リーク電流が抑制される。
【００１９】ここでは、高加速エネルギー８０ＫｅＶの
場合を示したが、更に、加速エネルギーをＲｐ＜３△Ｒ
ｐとなる程度まで上げれば、接合リーク電流を少なくす
ることができる。なお、Ｒｐ＞３△Ｒｐとなるエネルギ
ーでは効果は減少する。また、以上の実施例では第１、
第２のいずれの場合もＮ+ 拡散層上のコンタクトホール
に、本発明を実施した場合を示したが、イオン注入する
イオン種をＰ型に変更することにより、Ｐ+ 拡散層上の
コンタクトホールにも実施することができる。
場合を示したが、更に、加速エネルギーをＲｐ＜３△Ｒ
ｐとなる程度まで上げれば、接合リーク電流を少なくす
ることができる。なお、Ｒｐ＞３△Ｒｐとなるエネルギ
ーでは効果は減少する。また、以上の実施例では第１、
第２のいずれの場合もＮ+ 拡散層上のコンタクトホール
に、本発明を実施した場合を示したが、イオン注入する
イオン種をＰ型に変更することにより、Ｐ+ 拡散層上の
コンタクトホールにも実施することができる。
【００２０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、コンタクトホールをあけた後の不純物イオン注
入を、該コンタクトホールへ半導体基板と垂直な方向か
らずらした斜め方向から行なうか、もしくはイオン注入
されたイオン種が、イオン注入の方向と垂直な方向にも
数多く錯乱するように高加速エネルギーで行なうことに
より、コンタクトホールがフィールド酸化膜と重なった
場合に、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付
近に、従来の方法に比べ、より高濃度な不純物拡散層を
形成することができる。
よれば、コンタクトホールをあけた後の不純物イオン注
入を、該コンタクトホールへ半導体基板と垂直な方向か
らずらした斜め方向から行なうか、もしくはイオン注入
されたイオン種が、イオン注入の方向と垂直な方向にも
数多く錯乱するように高加速エネルギーで行なうことに
より、コンタクトホールがフィールド酸化膜と重なった
場合に、コンタクトホールとフィールド酸化膜の境界付
近に、従来の方法に比べ、より高濃度な不純物拡散層を
形成することができる。
【００２２】従って、基板リーク電流を低減することが
できる。更に、本発明の方法を用いれば、従来は行なわ
れていなかったフィールド酸化膜と重なって開孔するコ
ンタクトホールも行なうことができるようになり、半導
体素子製造工程中におけるコンタクトホールのホトリソ
の合わせ余裕が広がり、パターンレイアウト上の自由度
が広がるなどの効果を奏することができる。
できる。更に、本発明の方法を用いれば、従来は行なわ
れていなかったフィールド酸化膜と重なって開孔するコ
ンタクトホールも行なうことができるようになり、半導
体素子製造工程中におけるコンタクトホールのホトリソ
の合わせ余裕が広がり、パターンレイアウト上の自由度
が広がるなどの効果を奏することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す前半の半導体装置
の製造工程断面図である。
の製造工程断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す後半の半導体装置
の製造工程断面図である。
の製造工程断面図である。
【図３】従来の半導体装置の断面図である。
【図４】従来の半導体装置の拡散層の形成状態を示す断
面図である。
面図である。
【図５】従来技術の問題点説明図である。
【図６】本発明の第２の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
３１ Ｐ型シリコン基板 ３２ フィールド酸化膜 ３３ Ｎ+ 拡散層 ３４ ＮＳＧ膜 ３５ コンタクトホール ３６ 新たなＮ+ 拡散層 ３７ 高密度なＮ+ 拡散層 ３８ Ｎ+ 拡散層
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上の拡散層がない領域、もしく
は拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール形
成後、イオン注入により拡散層を形成する半導体装置の
製造方法において、 コンタクトホールの下に十分高濃度の拡散層が形成され
るように、該コンタクトホールへ半導体基板と垂直な方
向からずらした斜め方向からイオン注入することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記イオン注入は、高加速エネルギーで行なう
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】半導体基板上の拡散層がない領域、もしく
は拡散層の不純物濃度が低い領域にコンタクトホール形
成後、イオン注入により拡散層を形成する半導体装置の
製造方法において、 コンタクトホールの下に十分高濃度の拡散層が形成され
るように、イオン注入の方向と垂直な方向にイオンが数
多く散乱されるように高加速エネルギーでイオン注入す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20599991A JPH05234930A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20599991A JPH05234930A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234930A true JPH05234930A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=16516236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20599991A Withdrawn JPH05234930A (ja) | 1991-08-16 | 1991-08-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234930A (ja) |
-
1991
- 1991-08-16 JP JP20599991A patent/JPH05234930A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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