JPH0620991A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0620991A
JPH0620991A JP17788792A JP17788792A JPH0620991A JP H0620991 A JPH0620991 A JP H0620991A JP 17788792 A JP17788792 A JP 17788792A JP 17788792 A JP17788792 A JP 17788792A JP H0620991 A JPH0620991 A JP H0620991A
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JP
Japan
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layer
forming
doped
interlayer insulating
insulating film
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JP17788792A
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Hideaki Oka
秀明 岡
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置の製造方法において、より簡便なプ
ロセスで、しかも、600℃〜700℃程度以下の低温
で、低いコンタクト抵抗を実現するためのコンタクト構
造及びその製造方法を提供する。 【構成】半導体基板の所定領域に形成された不純物領域
と、該不純物領域の上部に開孔部を有する層間絶縁膜
と、該開孔部内に被着した不純物をドープした多結晶シ
リコン層を少なくとも有する。 【効果】コンタクト径がサブミクロン以下でアスペクト
比が高いコンタクトホールに対して、P+拡散層、N+
拡散層共、低抵抗でオーミック性の優れたコンタクト構
造を、簡便なプロセスで低温形成できる。またコンタク
トホール開孔後の、イオンインプラ工程や不純物の活性
化のための高温アニール工程が不要となる。更に、不純
物の再分布、熱ストレスによるダメージ等を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係わり、特に、微細コンタクトを有する半導体素子に
おいて、優れたコンタクト特性を有する半導体素子を簡
便なプロセスで実現する素子構造及び製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】サブミクロンの微細コンタクトにおいて
は、拡散層(特に、P+拡散層)とのコンタクト抵抗の
増大が問題となっている。この対策として、コンタクト
ホール開口後、P+拡散領域のみ、B(ボロン)を追加
注入し、ボロンの表面濃度を高めることで、コンタクト
抵抗を下げる方法が用いられている。
【0003】図3に、従来の半導体装置の製造方法を示
す。図3において、図3(a)は、半導体基板301内に
N−well302及びP−well303を形成後、P+拡
散層304及びN+拡散層305を形成し、層間絶縁膜306を
形成する工程である。図3(b)は、該層間絶縁膜306
にコンタクトホール307を開け、P+拡散領域のみをマ
スク308により選択し、ボロンをイオンインプラする工
程である。図3(c)は、マスクを除去後、イオン注入
されたボロンを活性化するためのランプアニール(10
00℃以上)を行い、Ti/TiN等のバリア層309を
スパッタ法で形成後、Al−Si等で金属配線310を形
成する工程である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、コンタクト開口後にP+拡散領域を選択するフォト
工程、イオンインプラ工程、インプラされたドーパント
を活性化する工程が必要であり、工程が煩雑であった。
さらに、活性化のために、高温の熱処理が必要なことか
ら、不純物の再分布、熱ストレスによるダメージ等を生
じ、サブミクロン、さらにはハーフミクロン以下のデバ
イスにおいては、大きな問題となっている。
【0005】そこで、本発明は、このような問題を解決
するもので、より簡便なプロセスで、しかも、600℃
〜700℃程度以下の低温で、低いコンタクト抵抗を実
現するためのコンタクト構造及びその製造方法を提供す
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、 (1) 半導体基板と、該半導体基板の所定領域に形成
された不純物領域と、該不純物領域の上部に開孔部を有
する層間絶縁膜と、該開孔部内に被着した不純物をドー
プした多結晶シリコン層を少なくとも有することを特徴
とする。
【0007】(2) 該不純物をドープした多結晶シリ
コン層が、ボロンを0.5〜4モル%含むことを特徴と
する。
【0008】(3) 該不純物をドープした多結晶シリ
コン層が、結晶粒径0.5μm以上の結晶粒を含む多結
晶シリコンであることを特徴とする。
【0009】また、本発明の半導体装置の製造方法は、 (4) 半導体基板にP型の拡散層を形成する工程と、
該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該拡散層
上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工程と、少なく
とも該コンタクト孔内にP型不純物をドープした非単結
晶シリコン層を被着する工程と、該非単結晶シリコンを
熱処理により多結晶化する工程と、金属配線層を形成す
る工程を少なくとも有することを特徴とする。
【0010】(5) 前記非単結晶シリコン層がP型不
純物をドープした非晶質シリコンであることを特徴とす
る。
【0011】(6) 半導体基板にP型の拡散層を形成
する工程と、該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程
と、該拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工
程と、少なくとも該コンタクト孔内に、P型不純物をド
ープした非単結晶シリコン層を被着する工程と、該非単
結晶シリコン上に金属層を形成する工程と、熱処理によ
り、該非単結晶シリコンを多結晶化すると同時に、該金
属層と該非単結晶シリコン層を反応させシリサイド層を
形成する工程と、金属配線層を形成する工程を少なくと
も有することを特徴とする。
【0012】(7) 前記非単結晶シリコン層がP型不
純物をドープした非晶質シリコンであることを特徴とす
る。
【0013】(8) 半導体基板にP型拡散層を形成す
る工程と、該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程
と、該拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工
程と、少なくとも該コンタクト孔内にP型不純物をドー
プした多結晶シリコン層を被着する工程と、金属配線層
を形成する工程を少なくとも有することを特徴とする。
【0014】(9) 前記P型不純物をドープした多結
晶シリコン層を、CVD法でP型不純物をその場ドーピ
ングしながら成膜することを特徴とする。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の実施例における半導体装置
の断面図の一例である。
【0016】図1において、101はN−well、102は
P+拡散層、103は層間絶縁膜、104はコンタクト
部、105はボロンをドープしたP+poly−Si
層、106はバリア層、107はコンタクトプラグ、108は金
属配線である。
【0017】図2は、本発明の実施例における半導体装
置の製造方法の一例である。
【0018】図2において、(a)は、半導体基板201
内にN−well202及びP−well203を形成後、P
+拡散層204及びN+拡散層205を形成し、層間絶縁膜20
6を形成する工程である。図2(b)は、該層間絶縁膜2
06にP+拡散領域上のコンタクトホール207を開け、ボ
ロンをドープしたP+poly−Si層208を200Å
〜2000Å程度形成する工程である。P+poly−
Si層の形成方法としては、CVD法、プラズマCVD
法、ECR−CVD法等で、ボロンをその場ドーピング
しながらP+poly−Si層、もしくはP+a−Si
層(成膜後、熱処理によって多結晶化する)を形成する
方法が、低抵抗のpoly−Si層を低温形成できる点
で優れている。poly−Si層の形成方法の一例とし
ては、CVD法で540℃〜630℃で、SiH4(モ
ノシラン)等のシラン系のガスにB2H6(ジボラン)
等のドーピングガスを混合し成膜する方法がある。成膜
温度が570℃〜580℃程度以下では成膜したシリコ
ンは多結晶ではなく非晶質である。一方、成膜温度58
0℃〜590℃程度以上では結晶相からのピークが観測
され(X線回折等)多結晶シリコン(もしくは微結晶シ
リコン)となっている。多結晶シリコン中の不純物濃度
は、コンタクト抵抗を低くするために、0.5〜4原子
数%程度が望ましい。成膜温度570℃〜580℃程度
以下で非晶質シリコンを成膜する場合は、単結晶シリコ
ンに対するボロンの固溶限界(〜2%)を上回る高濃度
のドーピングが可能であり、成膜後、600℃程度以上
で数分から数時間アニールし、多結晶化することで、ボ
ロンを高濃度ドーピングした比較的粒径の大きい多結晶
シリコン層を形成できる。アニール温度としては600
℃〜800℃程度が望ましく、特に、600℃〜700
℃程度の低温でアニールした場合、粒径0.5μm以上
の結晶粒を含む低抵抗で不純物濃度の高い(2〜4原子
数%)多結晶シリコンを形成できた。この時のP+po
ly−Siの抵抗率は1×10−3〜3×10−3Ω・
cm程度であり、十分な低抵抗化が図れる。上記のCV
D法で成膜する方法以外にも、プラズマCVD法やEC
R−CVD法で、P+a−Siを成膜する方法も、低温
で高濃度に不純物をドープしたa−Siを容易に形成で
きる点で優れている。図2(c)は、該層間絶縁膜206
にN+拡散領域上のコンタクトホール209を開け、Ti
N、TiWもしくはTi/TiN、Ti/TiW等のバ
リア層210をスパッタ法もしくはCVD法等で形成後、
ブランケットCVD等によりW等の金属層211を全面形
成する工程である。該バリア層はコンタクト抵抗を下げ
るためのTi等のコンタクトメタル上に、TiN等のバ
リアメタルを設けた構造を例としている。コンタクトメ
タル及びバリアメタルを成膜後、550℃〜700℃程
度で不活性ガスもしくは水素ガス雰囲気中で炉アニール
を施すか、800℃〜850℃程度のランプアニールを
施すことで、さらにコンタクト抵抗を下げ、0.5μm
径で30Ω〜50Ω(P+拡散層)程度にすることがで
きた。又、工程(b)で非晶質シリコンを成膜した場合
必要となる多結晶化のためのアニールを、工程(c)の
上記アニールで兼ねることもできる。この場合、Ti等
のコンタクトメタルと下地の高濃度にボロンをドープし
た非晶質シリコン層が反応し、シリサイド層を形成しな
がら、下地の非晶質シリコン層が多結晶化するため、よ
り低温でシリサイド化反応が進み、コンタクト抵抗の基
板面内のばらつきや基板間の再現性が向上するほか、コ
ンタクト抵抗値自身も、0.5μm径で20Ω〜40Ω
程度が実現された。尚、本実施例ではブランケットCV
D法でW等を全面形成する場合を例としたが、本発明は
これに限定されるものではない。又、N+拡散層とのコ
ンタクト抵抗は、不純物の表面濃度を高めなくても十分
低い値を示すため、N+拡散領域にN型不純物をドープ
した多結晶シリコンを形成する必要はない。図2(d)
は、該金属層を全面エッチバックして、コンタクトプラ
グ212を形成後、Al−Cu等で金属配線213を形成する
工程である。
【0019】本発明に基づく半導体装置の電気的特性に
関し、以下に述べる。本発明によれば、例えば、層間絶
縁膜の膜厚1.5μm、コンタクト径0.5μmのアス
ペクト比3のコンタクトホールにおいて、コンタクト抵
抗20〜50Ω(P+拡散層)、20〜30Ω(N+拡
散層)を実現できた。また、Al配線後525℃30分
のアニールを施しても、接合リーク等の特性劣化を生ず
ることもなく。熱的にも安定なコンタクト構造を実現で
きた。
【0020】以上述べたように、本発明に基づく半導体
装置及びその製造方法によれば、P+拡散層、N+拡散
層共、優れたコンタクト特性を有する半導体装置を簡便
なプロセスでしかも低温形成することができた。
【0021】尚、本発明は、図1及び図2の実施例に限
らず、半導体素子のコンタクト構造全般に広く応用でき
る。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればコン
タクト径がサブミクロン以下でアスペクト比が高いコン
タクトホールに対して、P+拡散層、N+拡散層共、低
抵抗でオーミック性の優れたコンタクト構造が形成可能
となった。更に本発明によれば、従来のようなコンタク
トホール開孔後の、イオンインプラ工程や不純物の活性
化のための高温アニール工程が不要となり、より簡便な
プロセスで、600℃〜700℃程度以下の低温プロセ
スで優れたコンタクト特性を実現できるようになった。
更に、不純物の再分布、熱ストレスによるダメージ等を
生ずることもなく、優れた特性を再現良く実現できるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体装置の断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例における半導体装置の製造工程
図である。
【図3】従来の半導体装置の製造工程図である。
【符号の説明】
101,202,302 ・・・ N−well 102,304 ・・・ P+拡散層 103,206,306 ・・・ 層間絶縁膜 104 ・・・ コンタクト部 105,208 ・・・ P+poly−Si層 107 ・・・ コンタクトプラグ 108,213,310 ・・・ 金属配線 201,301 ・・・ 半導体基板 203,303 ・・・ P−well 205,305 ・・・ N+拡散層 207,209,307 ・・・ コンタクトホール 212 ・・・ コンタクトプラグ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板の所定領域
    に形成された不純物領域と、該不純物領域の上部に開孔
    部を有する層間絶縁膜と、該開孔部内に被着した不純物
    をドープした多結晶シリコン層を少なくとも有すること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 該不純物をドープした多結晶シリコン層
    が、ボロンを0.5〜4原子数%含むことを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 該不純物をドープした多結晶シリコン層
    が、結晶粒径0.5μm以上の結晶粒を含む多結晶シリ
    コンであることを特徴とする請求項1または請求項2記
    載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板にP型の拡散層を形成する工
    程と、該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該
    拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工程と、
    少なくとも該コンタクト孔内にP型不純物をドープした
    非単結晶シリコン層を被着する工程と、該非単結晶シリ
    コンを熱処理により多結晶化する工程と、金属配線層を
    形成する工程を少なくとも有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記非単結晶シリコン層がP型不純物を
    ドープした非晶質シリコンであることを特徴とする請求
    項4記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板にP型の拡散層を形成する工
    程と、該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該
    拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工程と、
    少なくとも該コンタクト孔内に、P型不純物をドープし
    た非単結晶シリコン層を被着する工程と、該非単結晶シ
    リコン上に金属層を形成する工程と、熱処理により、該
    非単結晶シリコンを多結晶化すると同時に、該金属層と
    該非単結晶シリコン層を反応させシリサイド層を形成す
    る工程と、金属配線層を形成する工程を少なくとも有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記非単結晶シリコン層がP型不純物を
    ドープした非晶質シリコンであることを特徴とする請求
    項6記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板にP型拡散層を形成する工程
    と、該拡散層を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該拡
    散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔を開ける工程と、少
    なくとも該コンタクト孔内にP型不純物をドープした多
    結晶シリコン層を被着する工程と、金属配線層を形成す
    る工程を少なくとも有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記P型不純物をドープした多結晶シリ
    コン層を、CVD法でP型不純物をその場ドーピングし
    ながら成膜することを特徴とする請求項8記載の半導体
    装置の製造方法。
JP17788792A 1992-07-06 1992-07-06 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0620991A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5487225A (en) * 1994-11-14 1996-01-30 The Conair Group, Inc. Apparatus and method for controlled drying of plastic pellets
JP2010517264A (ja) * 2007-01-18 2010-05-20 株式会社テラセミコン 半導体素子の製造方法

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