JPH06333872A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH06333872A
JPH06333872A JP12224293A JP12224293A JPH06333872A JP H06333872 A JPH06333872 A JP H06333872A JP 12224293 A JP12224293 A JP 12224293A JP 12224293 A JP12224293 A JP 12224293A JP H06333872 A JPH06333872 A JP H06333872A
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film
wiring
contact hole
insulating film
conductivity type
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Abstract

PURPOSE:To suppress the lowering of density of impurities in a polycrystalline silicon film, and to prevent the increase in wiring resistance and contact resistance in a wiring at least having the contact hole part formed in polyside structure. CONSTITUTION:The surface of a tungsten polyside wiring 110a, to be connected to diffusion layers 102aa and 102ab through the intermediary of contact holes 104aa and 104ab, is coated with a phosphorus glass film 107a containing highly concentrated phosphorus. Besides, the surface of the phosphorus glass film 107a is coated with a silicon nitride film 108.

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およびその製
造方法に関し、特に、少なくともコンタクト孔の部分が
ポリサイド構造となる半導体装置の配線とその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a wiring of a semiconductor device having a polycide structure at least in a contact hole and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化の一部を担なう多
層配線化に伴ない、下層配線の構成材料として、高融点
金属シリサイド膜が注目されている。例えば、MOSト
ランジスタを含む半導体装置の場合、耐熱性が高いこと
と低抵抗であることと界面準位が安定していることとか
ら、ゲート電極およびこれと同層の配線には、多結晶シ
リコン膜と高融点金属シリサイド膜とを積層したポリサ
イド構造の配線(ポリサイド配線)が用いられている。
また、コンタクト孔のアスペクト比が高い場合には、耐
熱性が高いことと低抵抗であることととから、このコン
タクト孔に多結晶シリコン膜を埋設して平坦化し、この
多結晶シリコン膜に接続される高融点金属シリサイド配
線が用いられている。
2. Description of the Related Art With the development of multi-layered wiring which plays a part in high integration of semiconductor devices, attention has been paid to refractory metal silicide films as constituent materials of lower layer wiring. For example, in the case of a semiconductor device including a MOS transistor, since the heat resistance is high, the resistance is low, and the interface state is stable, polycrystalline silicon is used for the gate electrode and the wiring in the same layer. Wiring having a polycide structure (polycide wiring) in which a film and a refractory metal silicide film are laminated is used.
When the contact hole has a high aspect ratio, it has high heat resistance and low resistance. Therefore, the contact hole is filled with a polycrystalline silicon film to be flattened and connected to the polycrystalline silicon film. The refractory metal silicide wiring is used.

【0003】半導体装置の製造工程の断面図である図4
を参照すると、従来のポリサイド配線は、以下のように
形成される。まず、一導電型の半導体基板201の表面
に逆導電型の拡散層202aが形成され、全面に層間絶
縁膜203が形成される。この層間絶縁膜203に、拡
散層202aに達するコンタクト孔204aが形成され
る。減圧CVD法等により、全面に逆導電型の多結晶シ
リコン膜205が形成される。ここで、この多結晶シリ
コン膜205の膜厚に比べると上記コンタクト孔204
aのアスペクト比が大きなため、コンタクト孔204a
は多結晶シリコン膜205により埋設される〔図4
(a)〕。次に、スパッタ法等により、全面にシリサイ
ド膜206が形成される〔図4(b)〕。続いて、上記
シリサイド膜206および多結晶シリコン膜205が公
知のリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いてパ
ターニングされ、シリサイド膜206aと多結晶シリコ
ン膜205aとからなるポリサイド配線210aが形成
される。さらにシリサイド膜206aの活性化のため
に、窒素雰囲気での熱処理が行なわれ、多結晶シリコン
膜205a中の逆導電型不純物がシリサイド膜206a
中に拡散される〔図4(c)〕。
FIG. 4 is a sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device.
Referring to FIG. 1, the conventional polycide wiring is formed as follows. First, the opposite conductivity type diffusion layer 202a is formed on the surface of the one conductivity type semiconductor substrate 201, and the interlayer insulating film 203 is formed on the entire surface. A contact hole 204a reaching the diffusion layer 202a is formed in the interlayer insulating film 203. A polycrystalline silicon film 205 of the opposite conductivity type is formed on the entire surface by the low pressure CVD method or the like. Here, as compared with the film thickness of the polycrystalline silicon film 205, the contact hole 204
Since the aspect ratio of a is large, the contact hole 204a
Is buried by a polycrystalline silicon film 205 [FIG.
(A)]. Next, a silicide film 206 is formed on the entire surface by sputtering or the like [FIG. 4 (b)]. Subsequently, the silicide film 206 and the polycrystalline silicon film 205 are patterned by using a known lithography technique and etching technique to form a polycide wiring 210a composed of the silicide film 206a and the polycrystalline silicon film 205a. Further, in order to activate the silicide film 206a, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere so that impurities of the opposite conductivity type in the polycrystalline silicon film 205a are removed from the silicide film 206a.
It is diffused in [Fig. 4 (c)].

【0004】しかしながら、上記熱処理により、多結晶
シリコン膜の逆導電型の不純物濃度が低下し、特に、シ
リサイド膜との界面近傍の濃度は極端に低下する。この
ため、低抵抗化の目的に反してポリサイド配線全体の抵
抗が高くなる。この現象は、特にコンタクト孔において
重大な問題となる。この問題を解決するには、シリサイ
ド膜中に拡散される不純物を、別の方法により補償すれ
ばよい。この補償方法としては、従来、2通りの方法が
ある。
However, the heat treatment reduces the concentration of impurities of the opposite conductivity type in the polycrystalline silicon film, and particularly the concentration in the vicinity of the interface with the silicide film is extremely reduced. Therefore, contrary to the purpose of lowering the resistance, the resistance of the entire polycide wiring becomes high. This phenomenon becomes a serious problem especially in contact holes. To solve this problem, the impurities diffused in the silicide film may be compensated by another method. Conventionally, there are two methods for this compensation.

【0005】第1の方法は、上記パターニングの前に、
ポリサイド配線中のシリサイド膜と多結晶シリコン膜と
の界面近傍に逆導電型不純物をイオン注入する方法(イ
オン注入法)である。この方法は、上記熱処理による逆
導電型不純物量の低下をイオン注入により予じめ補償し
ておくものである。
In the first method, before the patterning,
This is a method (ion implantation method) of ion-implanting impurities of opposite conductivity type in the vicinity of the interface between the silicide film and the polycrystalline silicon film in the polycide wiring. This method preliminarily compensates for the decrease in the amount of impurities of opposite conductivity type due to the heat treatment by ion implantation.

【0006】第2の方法は、特開昭63−310138
号公報に開示された方法であり、ポリサイド配線を形成
した後、全面に逆導電型不純物を組成成分として含む絶
縁膜を形成し、続いて熱処理を行なう方法(不純物拡散
法)である。
The second method is disclosed in JP-A-63-310138.
This method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-242242, and is a method (impurity diffusion method) in which a polycide wiring is formed, an insulating film containing a reverse conductivity type impurity as a composition component is formed on the entire surface, and then heat treatment is performed.

【0007】半導体装置の断面図である図5を参照する
と、上記公報記載の方法は、以下のようになる。まず、
表面に逆導電型の拡散層202bが設けられた一導電型
の半導体基板201が層間絶縁膜203により覆われ、
この層間絶縁膜203には拡散層202bに達するコン
タクト孔204bが形成される。次に、逆導電型の多結
晶シリコン膜205bとシリサイド膜206bとからな
るポリサイド配線210bが形成される。さらに、全面
に(逆導電型不純物を組成成分として含む)拡散源とな
る絶縁膜207がCVD法等により形成される。続い
て、熱処理が行なわれる。この方法では、拡散源となる
絶縁膜207からの逆導電型不純物の熱拡散により、シ
リサイド膜206b中の逆導電型不純物濃度が飽和状態
にされ、多結晶シリコン膜205bからの不純物の拡散
が抑制される。その結果、上記ポリサイド配線210b
全体の抵抗の上昇が抑えられる。
Referring to FIG. 5, which is a sectional view of a semiconductor device, the method described in the above publication is as follows. First,
The semiconductor substrate 201 of one conductivity type having the diffusion layer 202b of the opposite conductivity type on the surface is covered with the interlayer insulating film 203,
A contact hole 204b reaching the diffusion layer 202b is formed in the interlayer insulating film 203. Next, a polycide wiring 210b including a reverse conductivity type polycrystalline silicon film 205b and a silicide film 206b is formed. Further, an insulating film 207 serving as a diffusion source (including an impurity of opposite conductivity type as a composition component) is formed on the entire surface by a CVD method or the like. Then, heat treatment is performed. In this method, the impurity concentration of the opposite conductivity type in the silicide film 206b is saturated by the thermal diffusion of the opposite conductivity type impurity from the insulating film 207 serving as a diffusion source, and the diffusion of the impurity from the polycrystalline silicon film 205b is suppressed. To be done. As a result, the polycide wiring 210b
The rise in overall resistance is suppressed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入法は、
ポリサイド配線が概略平坦な面上にのみ形成されている
場合には問題ないが、段部を横断して形成されている場
合には好ましくない問題が生じる。
The above-mentioned ion implantation method is
There is no problem when the polycide wiring is formed only on a substantially flat surface, but an unfavorable problem occurs when the polycide wiring is formed across the step.

【0009】半導体装置の断面図である図6を参照する
と、上記問題は例えば拡散層202cに達するコンタク
ト孔204cにおいて生じる。このコンタクト孔204
cのアスペクト比が逆導電型の多結晶シリコン膜205
cとシリサイド膜206cとからなるポリサイド配線2
10cの膜厚に比べて低いため、コンタクト孔204c
はポリサイド配線210cにより埋設されない。このた
め、このコンタクト孔204c側壁を覆う部分のシリサ
イド膜206c表面は概略垂直になる。この部分のシリ
サイド膜206cには、イオン注入が充分に行なわれ
ず、この部分でポリサイド配線210cの抵抗が高くな
る。さらにこのポリサイド配線206cによりゲート電
極が形成されているならば、このイオン注入によるチャ
ネル領域へのダメージによりトランジスタ特性が劣化
し、半導体装置の信頼性が低下するという深刻な問題も
生じる。
Referring to FIG. 6 which is a cross-sectional view of the semiconductor device, the above problem occurs in the contact hole 204c reaching the diffusion layer 202c, for example. This contact hole 204
A polycrystalline silicon film 205 having an inverse conductivity type of the aspect ratio of c
c and the silicide film 206c, the polycide wiring 2
Since it is smaller than the film thickness of 10c, the contact hole 204c
Are not buried by the polycide wiring 210c. Therefore, the surface of the silicide film 206c in the portion covering the side wall of the contact hole 204c becomes substantially vertical. Ions are not sufficiently implanted into the silicide film 206c in this portion, and the resistance of the polycide wiring 210c increases in this portion. Further, if the gate electrode is formed by the polycide wiring 206c, the transistor characteristics are deteriorated due to the damage to the channel region due to the ion implantation, which causes a serious problem that the reliability of the semiconductor device is lowered.

【0010】一方、上記不純物拡散法は、イオン注入法
と異なり、ポリサイド配線が段部を横断していてもこの
部分での抵抗値が上昇することはない。また、MOSト
ランジスタのゲート電極がこのポリサイド配線により形
成されていても、チャネル領域へのダメージは与えられ
ず、信頼性の低下を招くことはない。しかしながらこの
不純物拡散法では、拡散源となる絶縁膜からの不純物は
この膜の表面から外部にも拡散される。そのため、熱処
理中に不純物が拡散されたシリサイド膜中の不純物濃度
が低下してしまい、効率良くシリサイド膜と多結晶シリ
コン膜との界面に不純物をドーピングすることが困難に
なる。
On the other hand, unlike the ion implantation method, the impurity diffusion method does not increase the resistance value in this portion even if the polycide wiring crosses the step portion. Further, even if the gate electrode of the MOS transistor is formed of this polycide wiring, the channel region is not damaged and the reliability is not lowered. However, in this impurity diffusion method, the impurities from the insulating film, which is the diffusion source, are diffused from the surface of this film to the outside. Therefore, the impurity concentration in the silicide film in which the impurities are diffused decreases during the heat treatment, and it becomes difficult to efficiently dope the interface between the silicide film and the polycrystalline silicon film with the impurity.

【0011】半導体装置の断面図である図7を参照する
と、この半導体装置は、逆導電型の拡散層202dに達
するコンタクト孔204dのアスペクト比が高く,コン
タクト孔204dに逆導電型の多結晶シリコン膜205
dが埋設され,この多結晶シリコン膜205dにシリサ
イド配線220が接続された構造(すなわち、コンタク
ト孔近傍のみがポリサイド構造)となり、ポリサイド配
線220を含めて層間絶縁膜203の表面は(逆導電型
の不純物を組成成分として含む)拡散源となる絶縁膜2
07aにより覆われている。このような構造の半導体装
置でも、上述の現象が起る。この場合、拡散源となる絶
縁膜207aにより覆われるシリサイド配線220の表
面積がシリサイド配線220と多結晶シリコン膜205
dとの界面の面積に比べて充分に広いため、シリサイド
配線220への熱処理による不純物拡散は拡散源となる
絶縁膜207aからの拡散が支配的となり、上述の現象
が顕著になる。その結果、シリサイド配線220のそれ
ぞれの部分の抵抗値を均一に低下させることが困難とな
る。さらに、シリサイド配線220と多結晶シリコン膜
205dとの界面近傍の多結晶シリコン膜205dへの
ドーピングも困難になり、コンタクト抵抗を上昇させる
ことになる。
Referring to FIG. 7 which is a sectional view of the semiconductor device, in this semiconductor device, the contact hole 204d reaching the diffusion layer 202d of the opposite conductivity type has a high aspect ratio, and the contact hole 204d has a polycrystalline silicon of the opposite conductivity type. Membrane 205
d has been embedded and the silicide wiring 220 has been connected to the polycrystalline silicon film 205d (that is, the polycide structure only in the vicinity of the contact hole), and the surface of the interlayer insulating film 203 including the polycide wiring 220 has Insulating film 2 serving as a diffusion source
It is covered with 07a. The above phenomenon also occurs in the semiconductor device having such a structure. In this case, the surface area of the silicide wiring 220 covered with the insulating film 207a serving as a diffusion source is the silicide wiring 220 and the polycrystalline silicon film 205.
Since the area of the interface with d is sufficiently large, the impurity diffusion due to the heat treatment to the silicide wiring 220 is dominated by the diffusion from the insulating film 207a serving as the diffusion source, and the above phenomenon becomes remarkable. As a result, it becomes difficult to uniformly reduce the resistance value of each portion of the silicide wiring 220. Further, it becomes difficult to dope the polycrystalline silicon film 205d in the vicinity of the interface between the silicide wiring 220 and the polycrystalline silicon film 205d, which increases the contact resistance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一導電型の半導体基板の表面に設けられた逆導電型の拡
散層と、上記半導体基板を覆う層間絶縁膜に設けられた
コンタクト孔を介して上記拡散層に接続され,少なくと
もこのコンタクト孔において逆導電型の多結晶シリコン
膜と高融点金属シリサイド膜とが積層されてなるこの層
間絶縁膜上に設けられた配線と、少なくとも上記コンタ
クト孔の上部において上記配線を覆う逆導電型不純物を
組成成分として含む絶縁膜と、少なくとも上記絶縁膜を
覆うシリコン窒化膜とを具備している。
The semiconductor device of the present invention comprises:
A diffusion layer of opposite conductivity type provided on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type and a diffusion layer connected to the diffusion layer through a contact hole provided in an interlayer insulating film covering the semiconductor substrate. A wiring provided on this interlayer insulating film formed by laminating a conductive type polycrystalline silicon film and a refractory metal silicide film, and an impurity of opposite conductivity type covering the wiring at least above the contact hole as a composition component. An insulating film including the insulating film and a silicon nitride film covering at least the insulating film are provided.

【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
一導電型の半導体基板の表面に逆導電型の拡散層を形成
し,全面に層間絶縁膜を形成し,この拡散層に達するコ
ンタクト孔をこの層間絶縁膜に形成する工程と、少なく
とも上記コンタクト孔において逆導電型の多結晶シリコ
ン膜と高融点金属シリサイド膜とが積層された配線を上
記層間絶縁膜上に形成する工程と、逆導電型不純物を組
成成分として含む絶縁膜を少なくとも上記コンタクト孔
における上記配線の上部に形成し,少なくとも上記絶縁
膜を覆うシリコン窒化膜を形成する工程と、熱処理する
工程とを有している。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
A step of forming a diffusion layer of opposite conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, forming an interlayer insulating film on the entire surface, and forming a contact hole reaching this diffusion layer in the interlayer insulating film; A step of forming a wiring in which a reverse conductivity type polycrystalline silicon film and a refractory metal silicide film are laminated on the interlayer insulating film, and an insulating film containing a reverse conductivity type impurity as a composition component in at least the contact hole. The method includes a step of forming a silicon nitride film formed on the wiring and covering at least the insulating film, and a step of heat treatment.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】半導体装置の断面図である図1を参照する
と、本発明の第1の実施例の半導体装置の構成は、以下
のようになっている。
Referring to FIG. 1 which is a sectional view of the semiconductor device, the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is as follows.

【0016】N+ 型の拡散層102aa,102abを
有するP型の半導体基板101の表面は、膜厚1μm程
度の層間絶縁膜103により覆われている。層間絶縁膜
103には、それぞれ拡散層102aa,102abに
達するコンタクト孔104aa,104abが設けられ
ている。コンタクト孔104aa,104abの口径の
実測値はそれぞれ約0.4μm,0.8μmであり、コ
ンタクト孔104aa,104abの口径の設計値はそ
れぞれ0.6μm,1.0μmである。タングステンポ
リサイド配線110aは、膜厚200nm程度のN+
の多結晶シリコン膜105aと膜厚100nm程度のタ
ングステンシリサイド膜106aとが積層されてなる。
タングステンポリサイド配線110aは、コンタクト孔
104aa,104ab等を介して、それぞれ拡散層1
02aa,102ab等に接続されている。タングステ
ンポリサイド配線110aを含めて層間絶縁膜103の
表面は、リンガラス膜107aにより覆われている。こ
のリンガラス膜107aのリン濃度は10mol%程度
である。リンガラス膜107aの表面は、膜厚10nm
程度のシリコン窒化膜108aにより覆われている。
The surface of the P type semiconductor substrate 101 having the N + type diffusion layers 102aa and 102ab is covered with an interlayer insulating film 103 having a film thickness of about 1 μm. The interlayer insulating film 103 is provided with contact holes 104aa and 104ab reaching the diffusion layers 102aa and 102ab, respectively. The measured diameters of the contact holes 104aa and 104ab are about 0.4 μm and 0.8 μm, respectively, and the designed diameters of the contact holes 104aa and 104ab are 0.6 μm and 1.0 μm, respectively. The tungsten polycide wiring 110a is formed by laminating an N + -type polycrystalline silicon film 105a having a film thickness of about 200 nm and a tungsten silicide film 106a having a film thickness of about 100 nm.
The tungsten polycide wiring 110a is formed in the diffusion layer 1 via the contact holes 104aa, 104ab and the like.
02aa, 102ab, etc. are connected. The surface of the interlayer insulating film 103 including the tungsten polycide wiring 110a is covered with the phosphor glass film 107a. The phosphorus concentration of this phosphorus glass film 107a is about 10 mol%. The surface of the phosphor glass film 107a has a film thickness of 10 nm.
It is covered with a silicon nitride film 108a.

【0017】コンタクト孔104aaのアスペクト比が
(ポリサイド配線110aの膜厚に比べて)大きいた
め、コンタクト孔104aaは多結晶シリコン膜105
aにより埋設されている。一方、コンタクト孔104a
bの表面(側壁および底面)はポリサイド配線110a
により覆われているが、コンタクト孔104abはポリ
サイド配線110aにより埋設されてはいない。
Since the aspect ratio of the contact hole 104aa is large (compared to the film thickness of the polycide wiring 110a), the contact hole 104aa is formed in the polycrystalline silicon film 105.
It is buried by a. On the other hand, the contact hole 104a
The surface (side wall and bottom surface) of b is polycide wiring 110a.
However, the contact hole 104ab is not buried by the polycide wiring 110a.

【0018】さらに図1の参照すると、上記第1の実施
例の半導体装置の製造方法は、以下の通りになる。
Further referring to FIG. 1, the method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment is as follows.

【0019】まず、P型の半導体基板101の表面にN
+ 型の拡散層102aa,102ab等が形成され、全
面に層間絶縁膜103が形成される。それぞれ拡散層1
02aa,102abに達するコンタクト孔104a
a,104abが層間絶縁膜103に形成された後、減
圧CVD法等により全面にリンを含んだN+ 型の多結晶
シリコン膜が形成され、さらに、スパッタ法等により全
面にタングステンシリサイド膜が形成される。これらタ
ングステンシリサイド膜および多結晶シリコン膜が公知
のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパタ
ーニングされ、多結晶シリコン膜105aとタングステ
ンシリサイド膜106aとからなるポリサイド配線11
0aが形成される。次に、テトラエトキシシランとホス
フィンもしくはトリメトキシホスフィンとを用いた減圧
CVD法により、全面にリンガラス膜107aが形成さ
れる。さらに減圧CVD法等により、全面にシリコン窒
化膜108aが形成される。その後、所定温度の窒素雰
囲気で所定時間の熱処理が行なわれる。
First, N is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 101.
The + type diffusion layers 102aa and 102ab are formed, and the interlayer insulating film 103 is formed on the entire surface. Diffusion layer 1
Contact holes 104a reaching 02aa and 102ab
After a and 104ab are formed on the interlayer insulating film 103, an N + -type polycrystalline silicon film containing phosphorus is formed on the entire surface by a low pressure CVD method or the like, and a tungsten silicide film is formed on the entire surface by a sputtering method or the like. To be done. The tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film are patterned by a known lithography technique and etching technique to form a polycide wiring 11 including a polycrystalline silicon film 105a and a tungsten silicide film 106a.
0a is formed. Next, a phosphorus glass film 107a is formed on the entire surface by a low pressure CVD method using tetraethoxysilane and phosphine or trimethoxyphosphine. Further, the silicon nitride film 108a is formed on the entire surface by the low pressure CVD method or the like. Then, heat treatment is performed for a predetermined time in a nitrogen atmosphere at a predetermined temperature.

【0020】上記第1の実施例におけるコンタクト孔1
04aa,104abでのコンタクト抵抗は、それぞれ
約380Ω,130Ωである。また実測値が約0.15
μmの口径(設計値口径0.4μm)のコンタクト孔で
のコンタクト抵抗は約800Ωとなる。本実施例と同様
にポリサイド配線までを形成し、その後イオン注入法を
採用した場合には、コンタクト孔が約0.15μm,
0.4μm,0.8μmの場合のコンタクト抵抗は、そ
れぞれ約1050Ω,580Ω,370Ωである。ま
た、リンガラス膜の形成までは本実施例と同様に形成し
た不純物拡散法の場合には、コンタクト孔が約0.15
μm,0.4μm,0.8μmの場合のコンタクト抵抗
は、それぞれ約1500Ω,570Ω,170Ωであ
る。これらの結果から明らかなように、本実施例の採用
により、コンタクト抵抗を含めて従来より低抵抗のポリ
サイド配線が得られる。
Contact hole 1 in the first embodiment
The contact resistances at 04aa and 104ab are about 380Ω and 130Ω, respectively. The measured value is about 0.15
The contact resistance in a contact hole having a diameter of μm (designed value 0.4 μm) is about 800Ω. When the polycide wiring is formed in the same manner as in the present embodiment and then the ion implantation method is adopted, the contact hole is about 0.15 μm,
The contact resistances in the case of 0.4 μm and 0.8 μm are approximately 1050Ω, 580Ω and 370Ω, respectively. Further, in the case of the impurity diffusion method formed in the same manner as this example until the formation of the phosphorus glass film, the contact hole is about 0.15.
The contact resistances in the case of μm, 0.4 μm and 0.8 μm are approximately 1500Ω, 570Ω and 170Ω, respectively. As is clear from these results, by adopting this embodiment, it is possible to obtain a polycide wiring having a lower resistance than the conventional one including the contact resistance.

【0021】上述の結果は、以下のように説明できる。
上記第1の実施例によれば、シリコン窒化膜108aが
リンガラス膜107aを覆っているため、ポリサイド配
線110aの上面を構成するタングステンシリサイド膜
106aにリンを拡散するための熱処理に際して、リン
ガラス膜107a中のリンの外部への拡散が阻止され、
リンガラス膜107aのリン濃度の急減な低下は起ら
ず、タングステンシリサイド膜106aのリン濃度の飽
和は確実に行なわれる。そのため、タングステンシリサ
イド膜106aと多結晶シリコン膜105aとの界面近
傍での多結晶シリコン膜105aのリン濃度の低下が阻
止され、コンタクト抵抗の急減な上昇等が阻止できる。
さらに本実施例によれば、イオン注入法でみられたダメ
ージによる半導体装置の信頼性の劣化等は、回避でき
る。
The above results can be explained as follows.
According to the first embodiment, since the silicon nitride film 108a covers the phosphorus glass film 107a, during the heat treatment for diffusing phosphorus into the tungsten silicide film 106a forming the upper surface of the polycide wiring 110a, the phosphorus glass film is formed. Diffusion of phosphorus in 107a to the outside is blocked,
The phosphorus concentration of the phosphorus glass film 107a does not suddenly decrease, and the phosphorus concentration of the tungsten silicide film 106a is surely saturated. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the phosphorus concentration of the polycrystalline silicon film 105a in the vicinity of the interface between the tungsten silicide film 106a and the polycrystalline silicon film 105a, and to prevent a sudden increase in contact resistance.
Further, according to the present embodiment, it is possible to avoid the deterioration of the reliability of the semiconductor device due to the damage which is observed in the ion implantation method.

【0022】半導体装置の断面図である図2を参照する
と、本発明の第2の実施例の半導体装置は、以下のよう
になっている。N+ 型の拡散層102bに達するコンタ
クト孔104b,N+ 型の多結晶シリコン膜105b,
タングステンシリサイド膜106bおよびタングステン
ポリサイド配線110bは、それぞれ上記第1の実施例
のコンタクト孔104ab,多結晶シリコン膜105
a,タングステンシリサイド膜106aおよびタングス
テンポリサイド配線110aと同じである。リンガラス
膜107bは、コンタクト孔104bにおけるタングス
テンポリサイド配線110bの窪みにのみ形成されれい
る。また、このリンガラス膜107bとタングステンポ
リサイド配線110bとの表面を含めて層間絶縁膜10
3の表面は、シリコン窒化膜108bにより覆われてい
る。
Referring to FIG. 2 which is a sectional view of the semiconductor device, the semiconductor device of the second embodiment of the present invention is as follows. A contact hole 104b reaching the N + type diffusion layer 102b, an N + type polycrystalline silicon film 105b,
The tungsten silicide film 106b and the tungsten polycide wiring 110b are respectively the contact hole 104ab and the polycrystalline silicon film 105 of the first embodiment.
a, the same as the tungsten silicide film 106a and the tungsten polycide wiring 110a. The phosphorus glass film 107b is formed only in the depression of the tungsten polycide wiring 110b in the contact hole 104b. The interlayer insulating film 10 including the surfaces of the phosphor glass film 107b and the tungsten polycide wiring 110b is also included.
The surface of No. 3 is covered with the silicon nitride film 108b.

【0023】上記第2の実施例の半導体装置の製造方法
の要点は、以下の通りである。まず、上記第1の実施例
と同様の方法により、N+ 型の拡散層102bに達する
コンタクト孔104bが層間絶縁膜103に形成され
る。減圧CVD法等により全面にリンを含んだN+ 型の
多結晶シリコン膜が形成され、スパッタ法等により全面
にタングステンシリサイド膜が形成され、さらに減圧C
VD法により全面にリン濃度10mol%程度のリンガ
ラス膜が形成される。次に、等方性ドライエッチンによ
り、上記リンガラス膜が選択的にエッチバックされ、コ
ンタクト孔104bのタングステンシリサイド膜の窪み
にリンガラス膜107bが形成される。続いて、上記第
1の実施例と同様の方法により、上記タングステンシリ
サイド膜と多結晶シリコン膜とがパターニングされ、多
結晶シリコン膜105bとタングステンシリサイド膜1
06bとが積層されてなるタングステンポリサイド配線
110bが形成される。その後、全面にシリコン窒化膜
108bが形成され、所定の熱処理が行なわれる。
The main points of the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment are as follows. First, a contact hole 104b reaching the N + type diffusion layer 102b is formed in the interlayer insulating film 103 by the same method as in the first embodiment. An N + -type polycrystalline silicon film containing phosphorus is formed on the entire surface by the low pressure CVD method, and a tungsten silicide film is formed on the entire surface by the sputtering method.
A phosphorus glass film having a phosphorus concentration of about 10 mol% is formed on the entire surface by the VD method. Next, the phosphorus glass film is selectively etched back by isotropic dry etching, and the phosphorus glass film 107b is formed in the depression of the tungsten silicide film in the contact hole 104b. Then, the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film are patterned by the same method as that of the first embodiment, and the polycrystalline silicon film 105b and the tungsten silicide film 1 are patterned.
Then, a tungsten polycide wiring 110b is formed by stacking the same with 06b. Then, a silicon nitride film 108b is formed on the entire surface and a predetermined heat treatment is performed.

【0024】上記第2の実施例によると、コンタクト孔
近傍でのタングステンポリサイド配線の抵抗値の上昇が
抑制される。本実施例は、タングステンポリサイド配線
の膜厚に比べてコンタクト孔のアスペクト比が小さな場
合に有効である。
According to the second embodiment, the increase in the resistance value of the tungsten polycide wiring in the vicinity of the contact hole is suppressed. This embodiment is effective when the aspect ratio of the contact hole is smaller than the film thickness of the tungsten polycide wiring.

【0025】半導体装置の断面図である図3を参照する
と、本発明の第3の実施例の半導体装置は、以下のよう
になっている。N+ 型の拡散層102cに達するアスペ
クト比の高いコンタクト孔104cには、N+ 型の多結
晶シリコン膜105cが埋設されている。タングステン
シリサイド配線120は、この多結晶シリコン膜105
cを介して、上記拡散層102cに接続される。コンタ
クト孔104cにおいて、この配線はポリサイド構造を
採っている。タングステンシリサイド配線120を含め
て層間絶縁膜103の表面はリン濃度の高いリンガラス
膜107cにより覆われ、さらにリンガラス膜107c
の表面はシリコン窒化膜108cにより覆われている。
Referring to FIG. 3, which is a sectional view of the semiconductor device, the semiconductor device of the third embodiment of the present invention is as follows. The higher the contact hole 104c aspect ratio to reach the N + -type diffusion layer 102c, an N + -type polycrystalline silicon film 105c is buried. The tungsten silicide wiring 120 is formed on the polycrystalline silicon film 105.
It is connected to the diffusion layer 102c via c. In the contact hole 104c, this wiring has a polycide structure. The surface of the interlayer insulating film 103 including the tungsten silicide wiring 120 is covered with a phosphorus glass film 107c having a high phosphorus concentration.
Is covered with a silicon nitride film 108c.

【0026】上記第3の実施例の半導体装置の製造方法
の要点は、以下の通りである。まず、上記第1の実施例
と同様の方法により、N+ 型の拡散層102cに達する
コンタクト孔104cが層間絶縁膜103に形成され
る。減圧CVD法等により全面にリンを含んだN+ 型の
多結晶シリコン膜が形成される。その後、この多結晶シ
リコン膜が等方性ドライエッチングにより選択的にエッ
チバックされ、コンタクト孔104cの部分にのみ多結
晶シリコン膜105cが残される。続いて、全面に所定
膜厚のタングステンシリサイド膜が形成され、このタン
グステンシリサイド膜がパターニングされてタングステ
ンシリサイド配線120が形成される。以降の工程は上
記第1の実施例と同じである。
The main points of the method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment are as follows. First, a contact hole 104c reaching the N + type diffusion layer 102c is formed in the interlayer insulating film 103 by the same method as in the first embodiment. An N + -type polycrystalline silicon film containing phosphorus is formed on the entire surface by the low pressure CVD method or the like. Then, this polycrystalline silicon film is selectively etched back by isotropic dry etching, leaving the polycrystalline silicon film 105c only in the contact hole 104c. Then, a tungsten silicide film having a predetermined thickness is formed on the entire surface, and the tungsten silicide film is patterned to form a tungsten silicide wiring 120. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

【0027】上記第3の実施例は、アスペクト比の高い
コンタクト高を有する半導体装置に対して特に有効であ
る。また、シリサイド配線の下地の平坦性が優れている
ことから、シリサイド配線の膜厚を厚くして配線の抵抗
をさらにさげることが可能となる。
The third embodiment is particularly effective for a semiconductor device having a contact height with a high aspect ratio. In addition, since the underlying flatness of the silicide wiring is excellent, it is possible to increase the film thickness of the silicide wiring to further reduce the resistance of the wiring.

【0028】なお、上記第1,第2および第3の実施例
では、P型の半導体基板,N+ 型の拡散層,N+ 型の多
結晶シリコン膜およびリンガラス膜を採用したが、これ
らに限定されるものではく、N型の半導体基板,P+
の拡散層,P+ 型の多結晶シリコン膜およびボロンガラ
ス膜の場合でも本発明は適用できる。また、高融点金属
としてはタングステンを例にしたが、モリブデン,タン
タルあるいはチタンでも本発明を適用することは可能で
ある。
In the first, second and third embodiments, the P type semiconductor substrate, the N + type diffusion layer, the N + type polycrystalline silicon film and the phosphorus glass film are used. However, the present invention can be applied to an N type semiconductor substrate, a P + type diffusion layer, a P + type polycrystalline silicon film and a boron glass film. Although tungsten is taken as an example of the refractory metal, the present invention can also be applied to molybdenum, tantalum or titanium.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一導電型の半導体基板の表面に設けられた逆導電型の拡
散層に達するコンタクト孔を介してこの拡散層に接続さ
れる配線が少なくともコンタクト孔においてポリサイド
構造となことと、高融点金属シリサイド膜を含んだ配線
であることと、少なくとも上記コンタクト孔の上部にお
いて上記配線を覆う逆導電型不純物を組成成分として含
む絶縁膜と少なくとも上記絶縁膜を覆うシリコン窒化膜
とを有することと、シリコン窒化膜を形成した後に熱処
理を行なうこととから、この配線の抵抗値は高くならな
い。さらに、MOSトランジスタのゲート電極として用
いられるポリサイド配線の場合、本発明によればイオン
注入によるチャネル領域へのダメージの導入が回避さ
れ、信頼性の高い半導体装置が得られる。
As described above, according to the present invention,
That the wiring connected to this diffusion layer through the contact hole reaching the diffusion layer of the opposite conductivity type provided on the surface of the semiconductor substrate of one conductivity type has a polycide structure at least in the contact hole; And a silicon nitride film covering at least the insulating film containing an impurity having a reverse conductivity type as a composition component for covering the wire at least above the contact hole, and a silicon nitride film. Since the heat treatment is performed after forming the, the resistance value of this wiring does not increase. Further, in the case of the polycide wiring used as the gate electrode of the MOS transistor, according to the present invention, introduction of damage to the channel region due to ion implantation can be avoided, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施例の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置の製造工程の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device manufacturing process.

【図5】従来の別の半導体装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of another conventional semiconductor device.

【図6】従来の半導体装置の問題点を説明するための断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a problem of a conventional semiconductor device.

【図7】従来の別の半導体装置の問題点を説明するため
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a problem of another conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201 半導体基板 102aa,102ab,102b,102c,202
a,202b,202c,202d 拡散層 103,203 層間絶縁膜 104aa,104ab,104b,104c,204
a,204b,204c,204d コンタクト孔 105a,105b,105c,205a,205b,
205c,205d多結晶シリコン膜 106a,106b,106c タングステンシリサ
イド膜 107a,107b,107c リンガラス膜 108a,108b,108c シリコン窒化膜 110a,110b タングステンポリサイド配線 120 タングステンシリサイド配線 206,206a,206b,206c シリサイド
膜 207,207a 拡散源となる絶縁膜 210a,210b ポリサイド配線 220 シリサイド配線
101, 201 semiconductor substrate 102aa, 102ab, 102b, 102c, 202
a, 202b, 202c, 202d Diffusion layer 103, 203 Interlayer insulating film 104aa, 104ab, 104b, 104c, 204
a, 204b, 204c, 204d contact holes 105a, 105b, 105c, 205a, 205b,
205c, 205d Polycrystalline silicon film 106a, 106b, 106c Tungsten silicide film 107a, 107b, 107c Phosphor glass film 108a, 108b, 108c Silicon nitride film 110a, 110b Tungsten polycide wiring 120 Tungsten silicide wiring 206, 206a, 206b, 206c Silicide Films 207 and 207a Insulating films 210a and 210b serving as diffusion sources Polycide wiring 220 Silicide wiring

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板の表面に設けられ
た逆導電型の拡散層と、 前記半導体基板を覆う層間絶縁膜に設けられたコンタク
ト孔を介して前記拡散層に接続され,少なくとも該コン
タクト孔において逆導電型の多結晶シリコン膜と高融点
金属シリサイド膜とが積層されてなる該層間絶縁膜上に
設けられた配線と、 前記コンタクト孔を介して前記拡散層と接続し,少なく
とも該コンタクト孔の上部において前記配線を覆う逆導
電型不純物を組成成分として含む絶縁膜と、 少なくとも前記絶縁膜を覆うシリコン窒化膜とを具備す
ることを特徴とする半導体装置。
1. A diffusion layer of opposite conductivity type provided on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a diffusion layer which is connected to the diffusion layer through a contact hole provided in an interlayer insulating film covering the semiconductor substrate, A wiring provided on the interlayer insulating film, which is formed by laminating a reverse conductivity type polycrystalline silicon film and a refractory metal silicide film in the contact hole, and is connected to the diffusion layer through the contact hole, A semiconductor device, comprising: an insulating film that covers the wiring above the contact hole and contains an impurity of opposite conductivity type as a composition component; and a silicon nitride film that covers at least the insulating film.
【請求項2】 一導電型の半導体基板の表面に逆導電型
の拡散層を形成し、全面に層間絶縁膜を形成し、該拡散
層に達するコンタクト孔を該層間絶縁膜に形成する工程
と、 前記コンタクト孔を介して前記拡散層と接続し,少なく
とも該コンタクト孔において逆導電型の多結晶シリコン
膜と高融点金属シリサイド膜とが積層された配線を前記
層間絶縁膜上に形成する工程と、 逆導電型不純物を組成成分として含む絶縁膜を少なくと
も前記コンタクト孔における前記配線の上部に形成し、
少なくとも前記絶縁膜を覆うシリコン窒化膜を形成する
工程と、 熱処理する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
2. A step of forming a diffusion layer of opposite conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, forming an interlayer insulating film on the entire surface, and forming a contact hole reaching the diffusion layer in the interlayer insulating film. Forming a wiring on the interlayer insulating film, which is connected to the diffusion layer through the contact hole, and in which at least a polycrystalline silicon film of an opposite conductivity type and a refractory metal silicide film are laminated in the contact hole. An insulating film containing a reverse conductivity type impurity as a composition component is formed at least above the wiring in the contact hole,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a silicon nitride film that covers at least the insulating film; and performing a heat treatment.
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