JPH0722347A - コンタクト構造およびその形成方法 - Google Patents
コンタクト構造およびその形成方法Info
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- JPH0722347A JPH0722347A JP15738393A JP15738393A JPH0722347A JP H0722347 A JPH0722347 A JP H0722347A JP 15738393 A JP15738393 A JP 15738393A JP 15738393 A JP15738393 A JP 15738393A JP H0722347 A JPH0722347 A JP H0722347A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単にしかも良好なコンタクトがとれる埋込
プラグの形成方法を提供する。 【構成】 ｐ型Ｓｉ基板２１にｐウエル２２が形成さ
れ、フィールド酸化膜２３で素子間が絶縁分離される。
次に、ゲート酸化膜２４、ポリシリコン層２５、サイド
ウオール４２が形成された後、ｐウエル２２にドレイン
領域２６およびソース領域２７の拡散層が形成される。
次に、シリサイド膜２８ａ，ｂが形成される。次に、基
板表面に絶縁層２９が形成され、孔径が０．８μｍ以下
のコンタクト孔２９ａが開口される。次に、基板表面に
ＤＭＡＨガスが流され、選択ＣＶＤ法によりコンタクト
孔２９ａの内部にＡｌ金属膜が選択堆積され、埋込プラ
グ３０が形成される。最後に金属配線が形成され、コン
タクト構造を得る。
プラグの形成方法を提供する。 【構成】 ｐ型Ｓｉ基板２１にｐウエル２２が形成さ
れ、フィールド酸化膜２３で素子間が絶縁分離される。
次に、ゲート酸化膜２４、ポリシリコン層２５、サイド
ウオール４２が形成された後、ｐウエル２２にドレイン
領域２６およびソース領域２７の拡散層が形成される。
次に、シリサイド膜２８ａ，ｂが形成される。次に、基
板表面に絶縁層２９が形成され、孔径が０．８μｍ以下
のコンタクト孔２９ａが開口される。次に、基板表面に
ＤＭＡＨガスが流され、選択ＣＶＤ法によりコンタクト
孔２９ａの内部にＡｌ金属膜が選択堆積され、埋込プラ
グ３０が形成される。最後に金属配線が形成され、コン
タクト構造を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクト孔内にＡｌ
からなる埋込プラグを形成したコンタクト構造およびそ
の形成方法に関するものであり、特に、微細化が進んだ
場合にも低いコンタクト抵抗を持ち、かつ接合不良発生
のない、コンタクト構造およびその形成方法に関する。
からなる埋込プラグを形成したコンタクト構造およびそ
の形成方法に関するものであり、特に、微細化が進んだ
場合にも低いコンタクト抵抗を持ち、かつ接合不良発生
のない、コンタクト構造およびその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置において、ＭＯＳトランジス
タのソース、ドレイン領域と、トランジスタ間を相互に
接続する金属配線との間は、コンタクト構造によって接
続される。このコンタクト構造は従来、トランジスタが
形成されたＳｉ基板表面上にＳｉＯ2 などからなる層間
絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜の必要な部分を選択的
に除去してコンタクト孔を形成し、例えばＴｉ膜、Ｔｉ
Ｎ膜、Ａｌ合金膜からなる積層金属膜をこの順に、コン
タクト孔内および層間絶縁膜上を含めた基板表面全面
に、スパッタ法によって堆積し、その後、層間絶縁膜上
の積層金属膜を金属配線として必要なパターンに加工す
ることによって形成されていた。ここでＴｉ膜は、堆積
後の熱処理によって拡散層表面の半導体元素と反応して
シリサイド膜を形成し、拡散層と金属配線との間のコン
タクト抵抗を低減させる役目を果たす。ＴｉＮ膜は拡散
層の半導体元素と金属配線の金属元素の相互の移動を防
止し、拡散層と半導体基板との間に形成された接合が破
壊されることを防ぐ、拡散防止膜の役目を果たす。Ａｌ
合金膜は金属配線の主体として電流を流す役目を果た
す。
タのソース、ドレイン領域と、トランジスタ間を相互に
接続する金属配線との間は、コンタクト構造によって接
続される。このコンタクト構造は従来、トランジスタが
形成されたＳｉ基板表面上にＳｉＯ2 などからなる層間
絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜の必要な部分を選択的
に除去してコンタクト孔を形成し、例えばＴｉ膜、Ｔｉ
Ｎ膜、Ａｌ合金膜からなる積層金属膜をこの順に、コン
タクト孔内および層間絶縁膜上を含めた基板表面全面
に、スパッタ法によって堆積し、その後、層間絶縁膜上
の積層金属膜を金属配線として必要なパターンに加工す
ることによって形成されていた。ここでＴｉ膜は、堆積
後の熱処理によって拡散層表面の半導体元素と反応して
シリサイド膜を形成し、拡散層と金属配線との間のコン
タクト抵抗を低減させる役目を果たす。ＴｉＮ膜は拡散
層の半導体元素と金属配線の金属元素の相互の移動を防
止し、拡散層と半導体基板との間に形成された接合が破
壊されることを防ぐ、拡散防止膜の役目を果たす。Ａｌ
合金膜は金属配線の主体として電流を流す役目を果た
す。
【０００３】しかし、通常のスパッタ法では微細なコン
タクト孔内にＡｌ合金膜を堆積することはできないた
め、最小コンタクト孔寸法０．８μｍ程度以下に微細化
された半導体装置においては、コンタクト孔内と層間絶
縁膜上に同時に金属膜を堆積するのではなく、コンタク
ト孔内に埋込プラグを形成して、基板表面を概略平坦化
してから金属配線を形成するための金属膜を堆積する方
法が主流化しつつある。
タクト孔内にＡｌ合金膜を堆積することはできないた
め、最小コンタクト孔寸法０．８μｍ程度以下に微細化
された半導体装置においては、コンタクト孔内と層間絶
縁膜上に同時に金属膜を堆積するのではなく、コンタク
ト孔内に埋込プラグを形成して、基板表面を概略平坦化
してから金属配線を形成するための金属膜を堆積する方
法が主流化しつつある。
【０００４】またＭＯＳトランジスタ自体も、従来は半
導体基板表面に砒素、硼素等の不純物を拡散した拡散層
をソースおよびドレインに使用していたが、ゲート長
０．５μｍ程度以下に微細化されるとチャンネル抵抗に
比較して拡散層の抵抗が相対的に大きくなり、高速動作
を妨げることが問題になっている。このため、特に高速
論理回路用半導体集積回路等で使用するトランジスタで
は、拡散層の表面にＴｉＳｉ2 等の高融点金属シリサイ
ド膜を形成し、抵抗を下げた構造が採用されつつある。
導体基板表面に砒素、硼素等の不純物を拡散した拡散層
をソースおよびドレインに使用していたが、ゲート長
０．５μｍ程度以下に微細化されるとチャンネル抵抗に
比較して拡散層の抵抗が相対的に大きくなり、高速動作
を妨げることが問題になっている。このため、特に高速
論理回路用半導体集積回路等で使用するトランジスタで
は、拡散層の表面にＴｉＳｉ2 等の高融点金属シリサイ
ド膜を形成し、抵抗を下げた構造が採用されつつある。
【０００５】この高融点金属シリサイド膜を使用したＭ
ＯＳトランジスタに、埋込プラグを使用したコンタクト
構造を形成する工程の一例を図６に示す。
ＯＳトランジスタに、埋込プラグを使用したコンタクト
構造を形成する工程の一例を図６に示す。
【０００６】まず、フィールド酸化膜１で素子間が絶縁
分離されたＳｉ基板のウエル２にＭＯＳＦＥＴが形成さ
れる（図６（ａ）参照）。このＭＯＳＦＥＴのゲート部
には、ゲート酸化膜３、ポリシリコン層４およびＴｉＳ
ｉ2 からなるシリサイド膜５が形成されている。また、
このゲートの両側のＳｉ基板２にはドレイン領域６およ
びソース領域７となる拡散層が形成されており、これら
各領域６、７の表面にはＴｉＳｉ2 からなる高融点金属
シリサイド膜８が形成されている。この高融点金属シリ
サイド膜５、８の形成には、例えば、文献「C.Y.Ting
他、2nd International IEEE VLSI Multilened Interco
nnection Conference (1985) p.307」に記されたいわゆ
るサリサイド工程を使用する。
分離されたＳｉ基板のウエル２にＭＯＳＦＥＴが形成さ
れる（図６（ａ）参照）。このＭＯＳＦＥＴのゲート部
には、ゲート酸化膜３、ポリシリコン層４およびＴｉＳ
ｉ2 からなるシリサイド膜５が形成されている。また、
このゲートの両側のＳｉ基板２にはドレイン領域６およ
びソース領域７となる拡散層が形成されており、これら
各領域６、７の表面にはＴｉＳｉ2 からなる高融点金属
シリサイド膜８が形成されている。この高融点金属シリ
サイド膜５、８の形成には、例えば、文献「C.Y.Ting
他、2nd International IEEE VLSI Multilened Interco
nnection Conference (1985) p.307」に記されたいわゆ
るサリサイド工程を使用する。
【０００７】次に、基板表面に層間絶縁層９が形成さ
れ、この層間絶縁層９が選択的に除去されてコンタクト
孔１０が形成される。その後、基板全面に薄くＴｉ膜と
ＴｉＮ膜とをこの順に積層した金属膜（Ｔｉ／ＴｉＮ金
属膜）１１が形成される（同図（ｂ）参照）。次に、こ
のＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を密着層として、６フッ化タ
ングステン（ＷＦ6 ）ガスを原料とする化学気相成長
（ＣＶＤ）法により基板全面にタングステン（Ｗ）金属
膜１２が形成される（同図（ｃ）参照）。そして、この
Ｗ金属膜１２がエッチバックされることにより、コンタ
クト孔１０にプラグ１３が埋め込まれる（同図（ｄ）参
照）。次に、絶縁層９上に図示しない金属膜が形成さ
れ、この金属膜が金属配線に加工される。
れ、この層間絶縁層９が選択的に除去されてコンタクト
孔１０が形成される。その後、基板全面に薄くＴｉ膜と
ＴｉＮ膜とをこの順に積層した金属膜（Ｔｉ／ＴｉＮ金
属膜）１１が形成される（同図（ｂ）参照）。次に、こ
のＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を密着層として、６フッ化タ
ングステン（ＷＦ6 ）ガスを原料とする化学気相成長
（ＣＶＤ）法により基板全面にタングステン（Ｗ）金属
膜１２が形成される（同図（ｃ）参照）。そして、この
Ｗ金属膜１２がエッチバックされることにより、コンタ
クト孔１０にプラグ１３が埋め込まれる（同図（ｄ）参
照）。次に、絶縁層９上に図示しない金属膜が形成さ
れ、この金属膜が金属配線に加工される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の埋込プラグの形成方法においては、コンタクト孔１
０にプラグを形成するため、上述したように、層間絶縁
膜９の全面にＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を一旦形成した
後、このＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を密着膜として全面に
Ｗ金属膜１２を形成し、さらに、このＷ金属膜１２をエ
ッチバックする必要があり、工程が複雑であった。ま
た、このような従来の埋込プラグの形成方法において
は、コンタクト孔１０の側壁が順テーパに形成されてい
ないと、Ｗ金属膜１２を形成した時、コンタクト孔１０
の内部の中央部にシームが形成される。このため、この
シームが配線不良の原因になり、ＭＯＳＦＥＴの信頼性
が低下する。その上、ＷＦ6 ガスを原料として形成され
たＷ金属膜中には大量に弗素が含まれる。この弗素は強
い腐食性を持ち、金属配線の腐食や、トランジスタの特
性悪化等の問題も発生した。
来の埋込プラグの形成方法においては、コンタクト孔１
０にプラグを形成するため、上述したように、層間絶縁
膜９の全面にＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を一旦形成した
後、このＴｉ／ＴｉＮ金属膜１１を密着膜として全面に
Ｗ金属膜１２を形成し、さらに、このＷ金属膜１２をエ
ッチバックする必要があり、工程が複雑であった。ま
た、このような従来の埋込プラグの形成方法において
は、コンタクト孔１０の側壁が順テーパに形成されてい
ないと、Ｗ金属膜１２を形成した時、コンタクト孔１０
の内部の中央部にシームが形成される。このため、この
シームが配線不良の原因になり、ＭＯＳＦＥＴの信頼性
が低下する。その上、ＷＦ6 ガスを原料として形成され
たＷ金属膜中には大量に弗素が含まれる。この弗素は強
い腐食性を持ち、金属配線の腐食や、トランジスタの特
性悪化等の問題も発生した。
【０００９】一方、上記従来例のように、Ｔｉ／ＴｉＮ
金属膜１１を密着層としてＷ金属膜１２を基板全面に形
成するのでなく、選択ＣＶＤ法によって図７に示す埋込
プラグを形成し、工程を簡略化することも可能である。
つまり、ＷＦ6 ガスが基板表面に流され、コンタクト孔
の内部にのみＷ金属膜が選択堆積されることにより、埋
込プラグ１４が選択形成される。なお、同図において、
図６と同一部分については同符号を用いている。この方
法により、微細化が進んでも、また、側壁が順テーパに
形成されていなくても、シームの形成なく、完全にコン
タクト孔を埋込ことができる。しかしながら、このよう
な選択ＣＶＤ法により埋込プラグ１４を形成した場合に
も、Ｗ金属膜には大量に弗素が含まれる。その上、原料
ガスとして基板表面に流される弗素系ガスと、コンタク
ト孔の底面に露出するＴｉＳｉ2からなる高融点金属シ
リサイド膜８とが反応し、シリサイド膜８の表面にＴｉ
Ｆ3 粒１５が生じる。このため、埋込プラグ１４と拡散
層６との界面に存在するこのＴｉＦ3 粒１５が原因にな
り、コンタクト抵抗が増加した。
金属膜１１を密着層としてＷ金属膜１２を基板全面に形
成するのでなく、選択ＣＶＤ法によって図７に示す埋込
プラグを形成し、工程を簡略化することも可能である。
つまり、ＷＦ6 ガスが基板表面に流され、コンタクト孔
の内部にのみＷ金属膜が選択堆積されることにより、埋
込プラグ１４が選択形成される。なお、同図において、
図６と同一部分については同符号を用いている。この方
法により、微細化が進んでも、また、側壁が順テーパに
形成されていなくても、シームの形成なく、完全にコン
タクト孔を埋込ことができる。しかしながら、このよう
な選択ＣＶＤ法により埋込プラグ１４を形成した場合に
も、Ｗ金属膜には大量に弗素が含まれる。その上、原料
ガスとして基板表面に流される弗素系ガスと、コンタク
ト孔の底面に露出するＴｉＳｉ2からなる高融点金属シ
リサイド膜８とが反応し、シリサイド膜８の表面にＴｉ
Ｆ3 粒１５が生じる。このため、埋込プラグ１４と拡散
層６との界面に存在するこのＴｉＦ3 粒１５が原因にな
り、コンタクト抵抗が増加した。
【００１０】この問題の解決のために、コンタクト孔底
部に露出したシリサイド膜表面を窒化し、ＴｉＮ膜に変
換してからＷ金属膜の選択堆積を行う方法も提案されて
いた（S.Martin他、1991年、VLSI Technology Symposiu
m,p.41）。しかしこの方法でも、弗素による腐食や特性
悪化の問題は解決されない。
部に露出したシリサイド膜表面を窒化し、ＴｉＮ膜に変
換してからＷ金属膜の選択堆積を行う方法も提案されて
いた（S.Martin他、1991年、VLSI Technology Symposiu
m,p.41）。しかしこの方法でも、弗素による腐食や特性
悪化の問題は解決されない。
【００１１】また、埋込プラグをコンタクト孔に選択形
成するため、ＷＦ6 ガスを用いた選択ＣＶＤ法でなく、
特開平３−１１０８３８号公報に示されたような、アル
ミニウム（Ａｌ）元素を含む原料ガスを用いた選択ＣＶ
Ｄ法を用いると、次の問題が生じた。つまり、図８
（ａ）の断面図および同図（ｂ）の上面図に示すよう
に、シリサイド膜８上の絶縁膜９にコンタクト孔１６が
形成された状態で基板表面にＡｌ元素を含む原料ガスが
流され、選択ＣＶＤ法によって埋込プラグ１７が選択形
成される。しかし、コンタクト孔１６の孔径が大きい
と、コンタクト孔１６内部の埋込プラグ１７は図示のよ
うに複数のＡｌ粒によって形成され、埋込プラグ１７に
粒界が形成される。このため、埋込プラグ形成後に、ト
ランジスタの特性を向上させるための熱処理や、金属配
線上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤ成膜等のために、
基板が３５０℃程度以上の温度に加熱されると、ＴｉＳ
ｉ2 中はＳｉが容易に移動できるため、拡散層６からシ
リサイド膜８を介し、埋込プラグ１７のこの粒界に沿っ
てＳｉ原子が高速に吸い上げられる。この結果、Ｓｉ原
子が抜けたドレイン領域６には空洞が形成され、この空
洞にプラグからＡｌが移動する。
成するため、ＷＦ6 ガスを用いた選択ＣＶＤ法でなく、
特開平３−１１０８３８号公報に示されたような、アル
ミニウム（Ａｌ）元素を含む原料ガスを用いた選択ＣＶ
Ｄ法を用いると、次の問題が生じた。つまり、図８
（ａ）の断面図および同図（ｂ）の上面図に示すよう
に、シリサイド膜８上の絶縁膜９にコンタクト孔１６が
形成された状態で基板表面にＡｌ元素を含む原料ガスが
流され、選択ＣＶＤ法によって埋込プラグ１７が選択形
成される。しかし、コンタクト孔１６の孔径が大きい
と、コンタクト孔１６内部の埋込プラグ１７は図示のよ
うに複数のＡｌ粒によって形成され、埋込プラグ１７に
粒界が形成される。このため、埋込プラグ形成後に、ト
ランジスタの特性を向上させるための熱処理や、金属配
線上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤ成膜等のために、
基板が３５０℃程度以上の温度に加熱されると、ＴｉＳ
ｉ2 中はＳｉが容易に移動できるため、拡散層６からシ
リサイド膜８を介し、埋込プラグ１７のこの粒界に沿っ
てＳｉ原子が高速に吸い上げられる。この結果、Ｓｉ原
子が抜けたドレイン領域６には空洞が形成され、この空
洞にプラグからＡｌが移動する。
【００１２】特に、このような粒界を持つ埋込プラグ上
にＡｌ合金膜からなる金属配線１９を形成した場合、こ
の金属配線１９を構成するＡｌ合金膜内の粒界にそって
大量のＳｉ原子が高速に吸い上げられる。この結果、拡
散層を突き抜けてウエル２に到達するような大きな空洞
が拡散層に形成され、そしてこの空洞内に大量のＡｌ原
子が侵入するため、大きなスパイク１８が形成され、接
合不良が発生した。
にＡｌ合金膜からなる金属配線１９を形成した場合、こ
の金属配線１９を構成するＡｌ合金膜内の粒界にそって
大量のＳｉ原子が高速に吸い上げられる。この結果、拡
散層を突き抜けてウエル２に到達するような大きな空洞
が拡散層に形成され、そしてこの空洞内に大量のＡｌ原
子が侵入するため、大きなスパイク１８が形成され、接
合不良が発生した。
【００１３】この問題の対策として、埋込プラグ中にＳ
ｉを、加熱温度での固溶限界以上に添加する方法があ
る。これによって、埋込プラグ中にＳｉが吸い上げられ
る現象は抑制でき、接合不良発生は低減される。しか
し、良好な選択性をもってＡｌＳｉ合金膜のＣＶＤ堆積
を行うことは困難である。また逆に、高融点金属シリサ
イド表面にＳｉの析出粒が発生し、コンタクト抵抗が上
昇する問題も発生する。
ｉを、加熱温度での固溶限界以上に添加する方法があ
る。これによって、埋込プラグ中にＳｉが吸い上げられ
る現象は抑制でき、接合不良発生は低減される。しか
し、良好な選択性をもってＡｌＳｉ合金膜のＣＶＤ堆積
を行うことは困難である。また逆に、高融点金属シリサ
イド表面にＳｉの析出粒が発生し、コンタクト抵抗が上
昇する問題も発生する。
【００１４】また、ＴｉＣｌ4 ガスとＳｉＨ4 ガスとを
原料としたＣＶＤによってＴｉＳｉ2 膜を選択的に形成
する方法も提案されていた。しかし、この方法によるＴ
ｉＳｉ2 膜の形成は制御が難しく、拡散層内からＳｉ原
子がＴｉＳｉ2 膜内に吸い上げられて接合不良が発生し
たり、逆にＴｉＳｉ2 膜中にＳｉＨ4 ガスから供給され
たＳｉ原子が過剰に残留し、コンタクト抵抗が高くなっ
たりする場合がある。特に厚い膜を堆積する場合にはこ
のような不具合の発生を防止することが極めて困難であ
り、この方法で形成したＴｉＳｉ2 膜のみでコンタクト
孔を埋め込むことはできなかった。
原料としたＣＶＤによってＴｉＳｉ2 膜を選択的に形成
する方法も提案されていた。しかし、この方法によるＴ
ｉＳｉ2 膜の形成は制御が難しく、拡散層内からＳｉ原
子がＴｉＳｉ2 膜内に吸い上げられて接合不良が発生し
たり、逆にＴｉＳｉ2 膜中にＳｉＨ4 ガスから供給され
たＳｉ原子が過剰に残留し、コンタクト抵抗が高くなっ
たりする場合がある。特に厚い膜を堆積する場合にはこ
のような不具合の発生を防止することが極めて困難であ
り、この方法で形成したＴｉＳｉ2 膜のみでコンタクト
孔を埋め込むことはできなかった。
【００１５】さらにまた、スパッタ法でＡｌ合金膜を堆
積する際に基板を４５０℃程度以上の温度に加熱し、堆
積中のＡｌ合金を流動させることによってコンタクト孔
内にＡｌ合金を埋め込む方法も提案されている（例え
ば、T.Hariu 他、1989 International Reliabilty Phys
icis Symposium,p.200）。しかし、この方法でも、コン
タクト抵抗を低くし、Ａｌ合金膜堆積中の温度による接
合不良の発生を防止するために、Ｗ金属膜を全面に堆積
して埋込プラグを形成する場合と同様に、Ｔｉ／ＴｉＮ
金属膜を必要とする。しかも、この方法で容易に埋め込
めるコンタクト孔寸法は０．８μｍ程度以上であり、そ
れ以下の寸法のコンタクト孔を埋め込むためには、Ｔｉ
Ｎ膜上にさらにＴｉ金属膜を形成してからＡｌ合金膜の
堆積を行うなど、さらに複雑な工程を必要とし、実用的
でない。
積する際に基板を４５０℃程度以上の温度に加熱し、堆
積中のＡｌ合金を流動させることによってコンタクト孔
内にＡｌ合金を埋め込む方法も提案されている（例え
ば、T.Hariu 他、1989 International Reliabilty Phys
icis Symposium,p.200）。しかし、この方法でも、コン
タクト抵抗を低くし、Ａｌ合金膜堆積中の温度による接
合不良の発生を防止するために、Ｗ金属膜を全面に堆積
して埋込プラグを形成する場合と同様に、Ｔｉ／ＴｉＮ
金属膜を必要とする。しかも、この方法で容易に埋め込
めるコンタクト孔寸法は０．８μｍ程度以上であり、そ
れ以下の寸法のコンタクト孔を埋め込むためには、Ｔｉ
Ｎ膜上にさらにＴｉ金属膜を形成してからＡｌ合金膜の
堆積を行うなど、さらに複雑な工程を必要とし、実用的
でない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、半導体基板表面の一
部領域に形成された拡散層に、金属配線を電気的に接続
するコンタクト構造であって、拡散層上の層間絶縁膜に
コンタクト孔が形成されており、拡散層表面の、少なく
ともコンタクト孔底部に露出した領域に、高融点金属シ
リサイド膜が形成されており、このコンタクト孔内に、
Ａｌを含む金属からなる埋込プラグが形成されており、
かつ、このコンタクト孔の寸法が０．８μｍ以下である
ことを特徴とするものである。
を解消するためになされたもので、半導体基板表面の一
部領域に形成された拡散層に、金属配線を電気的に接続
するコンタクト構造であって、拡散層上の層間絶縁膜に
コンタクト孔が形成されており、拡散層表面の、少なく
ともコンタクト孔底部に露出した領域に、高融点金属シ
リサイド膜が形成されており、このコンタクト孔内に、
Ａｌを含む金属からなる埋込プラグが形成されており、
かつ、このコンタクト孔の寸法が０．８μｍ以下である
ことを特徴とするものである。
【００１７】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、０．８μｍ以下
の寸法にコンタクト孔を形成し、その底部に高融点金属
シリサイド膜を露出させる工程と、このコンタクト孔内
に、化学気相成長法を用いてＡｌを含む金属膜を選択的
に堆積することによって、埋込プラグを形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、０．８μｍ以下
の寸法にコンタクト孔を形成し、その底部に高融点金属
シリサイド膜を露出させる工程と、このコンタクト孔内
に、化学気相成長法を用いてＡｌを含む金属膜を選択的
に堆積することによって、埋込プラグを形成する工程を
含むことを特徴とするものである。
【００１８】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造であって、拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が
形成されており、拡散層表面の、少なくともコンタクト
孔底部に露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形
成されており、このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属
からなる埋込プラグが形成されており、かつ、この埋込
プラグと金属配線との間に、拡散防止膜が形成されてい
ることを特徴とするものである。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造であって、拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が
形成されており、拡散層表面の、少なくともコンタクト
孔底部に露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形
成されており、このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属
からなる埋込プラグが形成されており、かつ、この埋込
プラグと金属配線との間に、拡散防止膜が形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００１９】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を
形成し、その底部に高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、このコンタクト孔内に、化学気相成長法を用
いてＡｌを含む金属膜を選択的に堆積することによっ
て、埋込プラグを形成する工程と、この埋込プラグ上に
拡散防止膜を形成する工程と、この拡散防止膜上に、金
属配線を形成する工程を含むことを特徴とするものであ
る。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を
形成し、その底部に高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、このコンタクト孔内に、化学気相成長法を用
いてＡｌを含む金属膜を選択的に堆積することによっ
て、埋込プラグを形成する工程と、この埋込プラグ上に
拡散防止膜を形成する工程と、この拡散防止膜上に、金
属配線を形成する工程を含むことを特徴とするものであ
る。
【００２０】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造であって、拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が
形成されており、拡散層表面の、少なくともコンタクト
孔底部に露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形
成されており、このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属
からなる埋込プラグが形成されており、かつ、高融点金
属シリサイド膜と、埋込プラグとの間に拡散防止膜が形
成されていることを特徴とするものである。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造であって、拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が
形成されており、拡散層表面の、少なくともコンタクト
孔底部に露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形
成されており、このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属
からなる埋込プラグが形成されており、かつ、高融点金
属シリサイド膜と、埋込プラグとの間に拡散防止膜が形
成されていることを特徴とするものである。
【００２１】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を
形成し、その底部に高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、このコンタクト孔底部に露出した高融点金属
シリサイド膜の表面を窒化する工程と、このコンタクト
孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを含む金属膜を選
択的に堆積することによって、埋込プラグを形成する工
程を含むことを特徴とするものである。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、拡散層表面の少なくとも一部
領域に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、この
高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する工程
と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を
形成し、その底部に高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、このコンタクト孔底部に露出した高融点金属
シリサイド膜の表面を窒化する工程と、このコンタクト
孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを含む金属膜を選
択的に堆積することによって、埋込プラグを形成する工
程を含むことを特徴とするものである。
【００２２】また、半導体基板表面の一部領域に形成さ
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、この拡散層上に層間絶縁膜を
形成する工程と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コ
ンタクト孔を形成する工程と、このコンタクト孔内に化
学気相成長法を用いて高融点金属シリサイド膜を選択的
に堆積する工程と、この高融点金属シリサイド膜の表面
を窒化する工程と、コンタクト孔内に、化学気相成長法
を用いてＡｌを含む金属膜を選択的に堆積することによ
って、埋込プラグを形成する工程を含むことを特徴とす
るものである。
れた拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト
構造の形成方法であって、この拡散層上に層間絶縁膜を
形成する工程と、この層間絶縁膜を選択的に除去し、コ
ンタクト孔を形成する工程と、このコンタクト孔内に化
学気相成長法を用いて高融点金属シリサイド膜を選択的
に堆積する工程と、この高融点金属シリサイド膜の表面
を窒化する工程と、コンタクト孔内に、化学気相成長法
を用いてＡｌを含む金属膜を選択的に堆積することによ
って、埋込プラグを形成する工程を含むことを特徴とす
るものである。
【００２３】
【作用】コンタクト孔へのプラグ形成は、選択ＣＶＤに
より、Ａｌを含む原料ガスを基板表面に流す工程のみに
よって行われる。また、コンタクト孔の孔径が０．８μ
ｍ以下の大きさに形成されると、コンタクト孔の内部に
形成される埋込プラグは単一のＡｌ粒によって形成さ
れ、埋込プラグ内に粒界は存在しなくなる。
より、Ａｌを含む原料ガスを基板表面に流す工程のみに
よって行われる。また、コンタクト孔の孔径が０．８μ
ｍ以下の大きさに形成されると、コンタクト孔の内部に
形成される埋込プラグは単一のＡｌ粒によって形成さ
れ、埋込プラグ内に粒界は存在しなくなる。
【００２４】また、埋込プラグと金属配線との間に拡散
防止膜が形成されていると、拡散層から金属配線へのＳ
ｉ原子の移動、ならびに金属配線から拡散層へのＡｌ原
子の移動がこの拡散防止膜によって防止される。
防止膜が形成されていると、拡散層から金属配線へのＳ
ｉ原子の移動、ならびに金属配線から拡散層へのＡｌ原
子の移動がこの拡散防止膜によって防止される。
【００２５】また、高融点金属シリサイド膜と埋込プラ
グとの間に拡散防止膜が形成されていると、拡散層から
金属配線へのＳｉ原子の移動、ならびに金属配線から拡
散層へのＡｌ原子の移動がこの拡散防止膜によって防止
される。そしてまた、この拡散防止膜は、高融点金属シ
リサイド膜表面を窒化することによって容易に形成でき
るし、また、選択ＣＶＤによって高融点金属シリサイド
膜を堆積し、その表面を窒化することによって、十分な
効果を持つに必要な膜厚に形成することができる。
グとの間に拡散防止膜が形成されていると、拡散層から
金属配線へのＳｉ原子の移動、ならびに金属配線から拡
散層へのＡｌ原子の移動がこの拡散防止膜によって防止
される。そしてまた、この拡散防止膜は、高融点金属シ
リサイド膜表面を窒化することによって容易に形成でき
るし、また、選択ＣＶＤによって高融点金属シリサイド
膜を堆積し、その表面を窒化することによって、十分な
効果を持つに必要な膜厚に形成することができる。
【００２６】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例によるコンタク
ト構造およびその形成方法を示す工程断面図であり、Ｍ
ＯＳＦＥＴにおけるドレイン領域の拡散層と金属配線と
の電気的接続がコンタクト構造でとられる場合について
説明する。
ト構造およびその形成方法を示す工程断面図であり、Ｍ
ＯＳＦＥＴにおけるドレイン領域の拡散層と金属配線と
の電気的接続がコンタクト構造でとられる場合について
説明する。
【００２７】まず、ｐ型Ｓｉ基板２１にｐウエル２２が
形成され、引き続いてフィールド酸化膜２３が形成され
て素子間が絶縁分離される。次に、ＳｉＯ2 からなるゲ
ート酸化膜２４、ポリシリコン層２５が形成され、Ｓｉ
Ｏ2 からなるサイドウオール４２が形成された後、ｐウ
エル２２に砒素（Ａｓ）が拡散されてｎ+ 拡散層である
ドレイン領域２６およびソース領域２７が形成される。
接合深さは約０．１２μｍである。次に、公知のＴｉサ
リサイドプロセスを使用してポリシリコン層２５上に高
融点金属シリサイド膜２８ａ、ドレイン領域２６および
ソース領域２７上に高融点金属シリサイド膜２８ｂが形
成される（図１（ａ）参照）。ＴｉＳｉ2 膜の厚さは約
７０ｎｍである。
形成され、引き続いてフィールド酸化膜２３が形成され
て素子間が絶縁分離される。次に、ＳｉＯ2 からなるゲ
ート酸化膜２４、ポリシリコン層２５が形成され、Ｓｉ
Ｏ2 からなるサイドウオール４２が形成された後、ｐウ
エル２２に砒素（Ａｓ）が拡散されてｎ+ 拡散層である
ドレイン領域２６およびソース領域２７が形成される。
接合深さは約０．１２μｍである。次に、公知のＴｉサ
リサイドプロセスを使用してポリシリコン層２５上に高
融点金属シリサイド膜２８ａ、ドレイン領域２６および
ソース領域２７上に高融点金属シリサイド膜２８ｂが形
成される（図１（ａ）参照）。ＴｉＳｉ2 膜の厚さは約
７０ｎｍである。
【００２８】次に、基板表面にＳｉＯ2 からなる層間絶
縁層２９が１μｍの厚さに形成され、この層間絶縁層２
９上に図示しないホトレジストが形成される。そして、
このホトレジストがホトリソグラフィ技術によりパター
ニングされ、パターニングされたホトレジストをマスク
に層間絶縁層２９が反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
される。このＲＩＥにより層間絶縁膜２９が選択的に除
去されてコンタクト孔２９ａが開口される（同図（ｂ）
参照）。コンタクト孔２９ａの底面には高融点金属シリ
サイド膜２８ｂが露出する。次に、ホトレジストが除去
された後、基板表面にジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）ガスが流され、選択ＣＶＤ法によりコン
タクト孔２９ａの内部にＡｌ金属膜が選択堆積される。
この選択ＣＶＤによってコンタクト孔２９ａに埋込プラ
グ３０が選択形成される（同図（ｃ）参照）。
縁層２９が１μｍの厚さに形成され、この層間絶縁層２
９上に図示しないホトレジストが形成される。そして、
このホトレジストがホトリソグラフィ技術によりパター
ニングされ、パターニングされたホトレジストをマスク
に層間絶縁層２９が反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
される。このＲＩＥにより層間絶縁膜２９が選択的に除
去されてコンタクト孔２９ａが開口される（同図（ｂ）
参照）。コンタクト孔２９ａの底面には高融点金属シリ
サイド膜２８ｂが露出する。次に、ホトレジストが除去
された後、基板表面にジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）ガスが流され、選択ＣＶＤ法によりコン
タクト孔２９ａの内部にＡｌ金属膜が選択堆積される。
この選択ＣＶＤによってコンタクト孔２９ａに埋込プラ
グ３０が選択形成される（同図（ｃ）参照）。
【００２９】ＤＭＡＨの他に使用可能な有機Ａｌ化合物
としては、トリメチルアミンアラン、ジメチルエチルア
ミンアラン、トリエチルアミンアラン、トリイソブチル
アルミニウム、トリメチルアルミニウム、ＤＭＡＨとト
リメチルアルミニウムとの分子間化合物などがある。
としては、トリメチルアミンアラン、ジメチルエチルア
ミンアラン、トリエチルアミンアラン、トリイソブチル
アルミニウム、トリメチルアルミニウム、ＤＭＡＨとト
リメチルアルミニウムとの分子間化合物などがある。
【００３０】また、シクロペンタジエニル・トリエチル
フォスフィン銅等の銅を含むガスを同時に供給してＡｌ
−Ｃｕ合金を選択堆積することや、その他のアルミ膜質
改善に有効な不純物を含むガスを供給して、Ａｌ−Ｔ
ｉ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｃ等の合金を選択堆積するこ
とも可能である。
フォスフィン銅等の銅を含むガスを同時に供給してＡｌ
−Ｃｕ合金を選択堆積することや、その他のアルミ膜質
改善に有効な不純物を含むガスを供給して、Ａｌ−Ｔ
ｉ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｃ等の合金を選択堆積するこ
とも可能である。
【００３１】続いて、この埋込プラグ３０が形成された
基板上にＡｌＣｕ合金膜４１を０．８μｍの厚さに堆積
し、本発明のコンタクト構造を形成した。その後、ＲＩ
Ｅによって所定のパターンに加工し、金属配線４１ａを
形成し（図１（ｄ）参照）、トランジスタ特性を安定さ
せるために４５０℃、３０分の熱処理を窒素と水素の混
合雰囲気中で行い、コンタクト特性の測定を行った。
基板上にＡｌＣｕ合金膜４１を０．８μｍの厚さに堆積
し、本発明のコンタクト構造を形成した。その後、ＲＩ
Ｅによって所定のパターンに加工し、金属配線４１ａを
形成し（図１（ｄ）参照）、トランジスタ特性を安定さ
せるために４５０℃、３０分の熱処理を窒素と水素の混
合雰囲気中で行い、コンタクト特性の測定を行った。
【００３２】このような本実施例によれば、コンタクト
孔２９ａへの埋込プラグ３０の形成は、ＤＭＡＨガスを
基板表面に流す選択ＣＶＤ工程のみによって行われる。
従って、従来のように、プラグ形成のために、Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ金属膜を基板全面に一旦形成した後、このＴｉ／Ｔ
ｉＮ金属膜を密着膜としてＷ金属膜を基板全面に形成
し、さらに、このＷ金属膜をエッチバックするといった
複雑な工程を経る必要はなく、プラグ形成は極めて簡単
に行える。
孔２９ａへの埋込プラグ３０の形成は、ＤＭＡＨガスを
基板表面に流す選択ＣＶＤ工程のみによって行われる。
従って、従来のように、プラグ形成のために、Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ金属膜を基板全面に一旦形成した後、このＴｉ／Ｔ
ｉＮ金属膜を密着膜としてＷ金属膜を基板全面に形成
し、さらに、このＷ金属膜をエッチバックするといった
複雑な工程を経る必要はなく、プラグ形成は極めて簡単
に行える。
【００３３】また、本実施例によるＡｌ選択ＣＶＤ法に
よれば、コンタクト孔の形状にかかわらず、コンタクト
孔内にプラグ形成をすることが可能である。つまり、図
３の一部拡大断面図に示すように、シリサイド膜２８ｂ
上の絶縁層２９に形成されるコンタクト孔が同図（ａ）
に示すように逆テーパ状のコンタクト孔２９ｃであって
も、また、同図（ｂ）に示すように極めて孔径の小さい
コンタクト孔２９ｄであっても、各コンタクト孔２９
ｃ，ｄ内にＡｌ金属膜が選択堆積される。つまり、順テ
ーパ状のコンタクト孔に制約された従来と異なり、本実
施例による埋込プラグ形成方法によればコンタクト孔の
形状にかかわらずプラグ形成が可能である。
よれば、コンタクト孔の形状にかかわらず、コンタクト
孔内にプラグ形成をすることが可能である。つまり、図
３の一部拡大断面図に示すように、シリサイド膜２８ｂ
上の絶縁層２９に形成されるコンタクト孔が同図（ａ）
に示すように逆テーパ状のコンタクト孔２９ｃであって
も、また、同図（ｂ）に示すように極めて孔径の小さい
コンタクト孔２９ｄであっても、各コンタクト孔２９
ｃ，ｄ内にＡｌ金属膜が選択堆積される。つまり、順テ
ーパ状のコンタクト孔に制約された従来と異なり、本実
施例による埋込プラグ形成方法によればコンタクト孔の
形状にかかわらずプラグ形成が可能である。
【００３４】ここで実験のために、以下の２種の試料を
作製した。第１は、拡散層および高融点金属シリサイド
膜の面積および形状を一定にして、コンタクト孔の寸法
を０．４μｍから１．６μｍまで変化させ、コンタクト
孔の個数を調整することによって合計のコンタクト面積
を同一にした試料、第２は、ＡｌＣｕ合金膜の下に拡散
防止膜として膜厚１００ｎｍのＴｉ膜を形成した場合
と、形成しなかった場合とを比較する試料である。な
お、金属配線の面積と合計コンタクト面積との比は５０
で一定である。またコンタクト孔マスクパターンは正方
形であり、実際の加工仕上がり後の平面形状は０．８μ
ｍ以下ではほぼ円形、１．２μｍ以上ではほぼ正方形で
あった。
作製した。第１は、拡散層および高融点金属シリサイド
膜の面積および形状を一定にして、コンタクト孔の寸法
を０．４μｍから１．６μｍまで変化させ、コンタクト
孔の個数を調整することによって合計のコンタクト面積
を同一にした試料、第２は、ＡｌＣｕ合金膜の下に拡散
防止膜として膜厚１００ｎｍのＴｉ膜を形成した場合
と、形成しなかった場合とを比較する試料である。な
お、金属配線の面積と合計コンタクト面積との比は５０
で一定である。またコンタクト孔マスクパターンは正方
形であり、実際の加工仕上がり後の平面形状は０．８μ
ｍ以下ではほぼ円形、１．２μｍ以上ではほぼ正方形で
あった。
【００３５】図２に作製した試料の接合不良発生率とコ
ンタクト孔径との関係をグラフに示した。ここで縦軸
は、合計４１２個の試料に対して接合不良を起こした試
料の割合を示す。なお、標準試料としてＷの全面堆積技
術を使用してプラグを作製したコンタクト寸法０．８μ
ｍの試料を作製し、この標準試料の逆方向リーク電流の
平均値（測定値をそのまま使用して得た平均値に対して
３０倍以上のデータは除外して、再度計算した値）に対
して、３０倍以上のリーク電流が測定された試料を不良
と判定した。標準試料の不良発生率は３％程度であり、
主として拡散層形成工程およびサリサイド工程に起因す
る。
ンタクト孔径との関係をグラフに示した。ここで縦軸
は、合計４１２個の試料に対して接合不良を起こした試
料の割合を示す。なお、標準試料としてＷの全面堆積技
術を使用してプラグを作製したコンタクト寸法０．８μ
ｍの試料を作製し、この標準試料の逆方向リーク電流の
平均値（測定値をそのまま使用して得た平均値に対して
３０倍以上のデータは除外して、再度計算した値）に対
して、３０倍以上のリーク電流が測定された試料を不良
と判定した。標準試料の不良発生率は３％程度であり、
主として拡散層形成工程およびサリサイド工程に起因す
る。
【００３６】このグラフから、まず、ＡｌＣｕ合金膜の
下に拡散防止膜を形成しなかった場合について、コンタ
クト孔径が０．８μｍ以下の場合にはほとんど接合不良
は発生しないが、０．８μｍを越えると急激に不良発生
率が増大することが分かる。これは、コンタクト孔径
０．８μｍ以下では埋込プラグが単一のＡｌ粒によって
形成されるのに対して、０．８μｍを越えると複数の粒
から形成されるために起きた現象である。すなわち、
０．８μｍ以下では埋込プラグが単一のＡｌ粒によって
形成されるため、プラグ内をＳｉやＡｌが移動する速度
が極めて遅くなり、界面状態に変化が起きない。それに
対して、０．８μｍを越えると、複数の粒から形成さ
れ、この粒界ならびにそれにつながったＡｌＣｕ膜中の
粒界に沿ってＳｉおよびＡｌが高速に移動できるため、
拡散層中のＳｉがプラグおよび金属配線中に高速に移動
し、拡散層中に形成された空洞にプラグおよび金属配線
からＡｌが侵入し、スパイクが形成されるために、接合
不良が発生する。なお、コンタクト孔径０．８μｍ以下
の場合にも標準試料に比較して僅かに高い不良率が測定
されている。この不良を起こした試料について解析を行
ったところ、いくつかの試料については埋込プラグが複
数の粒から構成されていることが観察された。これは、
Ａｌの選択ＣＶＤを行う際に、コンタクト孔底部に露出
したＴｉＳｉ2 膜表面に何等かの汚染物が残留してお
り、この汚染物を核にして、０．８μｍ以下の場合にも
プラグ内に粒界が発生したと考えられる。従って、選択
ＣＶＤを行う基板の清浄化技術がさらに向上すれば、標
準試料と同程度の不良率になるものと考えられる。
下に拡散防止膜を形成しなかった場合について、コンタ
クト孔径が０．８μｍ以下の場合にはほとんど接合不良
は発生しないが、０．８μｍを越えると急激に不良発生
率が増大することが分かる。これは、コンタクト孔径
０．８μｍ以下では埋込プラグが単一のＡｌ粒によって
形成されるのに対して、０．８μｍを越えると複数の粒
から形成されるために起きた現象である。すなわち、
０．８μｍ以下では埋込プラグが単一のＡｌ粒によって
形成されるため、プラグ内をＳｉやＡｌが移動する速度
が極めて遅くなり、界面状態に変化が起きない。それに
対して、０．８μｍを越えると、複数の粒から形成さ
れ、この粒界ならびにそれにつながったＡｌＣｕ膜中の
粒界に沿ってＳｉおよびＡｌが高速に移動できるため、
拡散層中のＳｉがプラグおよび金属配線中に高速に移動
し、拡散層中に形成された空洞にプラグおよび金属配線
からＡｌが侵入し、スパイクが形成されるために、接合
不良が発生する。なお、コンタクト孔径０．８μｍ以下
の場合にも標準試料に比較して僅かに高い不良率が測定
されている。この不良を起こした試料について解析を行
ったところ、いくつかの試料については埋込プラグが複
数の粒から構成されていることが観察された。これは、
Ａｌの選択ＣＶＤを行う際に、コンタクト孔底部に露出
したＴｉＳｉ2 膜表面に何等かの汚染物が残留してお
り、この汚染物を核にして、０．８μｍ以下の場合にも
プラグ内に粒界が発生したと考えられる。従って、選択
ＣＶＤを行う基板の清浄化技術がさらに向上すれば、標
準試料と同程度の不良率になるものと考えられる。
【００３７】次にＡｌＣｕ合金膜の下に拡散防止膜を形
成した場合について、コンタクト孔径が０．８μｍ以下
の場合には、拡散防止膜がない場合に比較してさらに不
良率が減少し、０．８μｍを越えても、拡散防止膜が無
い場合ほどには不良発生率が増大しないことが分かる。
これは、金属配線のＡｌＣｕ膜との間に拡散防止膜が形
成されているため、埋込プラグ内に粒界が存在しても、
ＳｉおよびＡｌの移動が拡散層と埋込プラグ間のみに限
定され、ＡｌＣｕ膜には及ばないため、同様に粒界が存
在する場合にも形成されるスパイクが小さくなり、接合
不良発生に至らない場合が多くなるためである。
成した場合について、コンタクト孔径が０．８μｍ以下
の場合には、拡散防止膜がない場合に比較してさらに不
良率が減少し、０．８μｍを越えても、拡散防止膜が無
い場合ほどには不良発生率が増大しないことが分かる。
これは、金属配線のＡｌＣｕ膜との間に拡散防止膜が形
成されているため、埋込プラグ内に粒界が存在しても、
ＳｉおよびＡｌの移動が拡散層と埋込プラグ間のみに限
定され、ＡｌＣｕ膜には及ばないため、同様に粒界が存
在する場合にも形成されるスパイクが小さくなり、接合
不良発生に至らない場合が多くなるためである。
【００３８】なお、高融点金属シリサイド膜を形成しな
い拡散層に直接選択Ａｌ−ＣＶＤによる埋込プラグを形
成した試料も作製したが、この場合には熱処理を行う以
前から９０％以上の不良率が観察された。これはＣＶＤ
によるＡｌ膜堆積中に拡散層とＡｌとの直接の反応が発
生し、スパイクが発生したためである。
い拡散層に直接選択Ａｌ−ＣＶＤによる埋込プラグを形
成した試料も作製したが、この場合には熱処理を行う以
前から９０％以上の不良率が観察された。これはＣＶＤ
によるＡｌ膜堆積中に拡散層とＡｌとの直接の反応が発
生し、スパイクが発生したためである。
【００３９】この結果により、コンタクト孔寸法を０．
８μｍ以下にすることによって接合不良発生率を低くす
ることができることが明確になった。また、埋込プラグ
と金属配線との間に拡散防止膜を形成することも接合不
良発生率を低くするために有効であることが明確になっ
た。
８μｍ以下にすることによって接合不良発生率を低くす
ることができることが明確になった。また、埋込プラグ
と金属配線との間に拡散防止膜を形成することも接合不
良発生率を低くするために有効であることが明確になっ
た。
【００４０】なお、金属配線に使用するＡｌ合金膜にＳ
ｉを１．０ｗｔ％添加し、ＡｌＳｉＣｕ合金にしたとこ
ろ、拡散防止膜を形成しない場合の不良率が減少し、拡
散防止膜を使用した場合と同程度になった。１．０ｗｔ
％は４５０℃での固溶限界を越えるため、埋込プラグ内
に粒界が存在しても、ＳｉおよびＡｌの移動がＡｌＳｉ
Ｃｕ膜には及ばないため、形成されるスパイクが小さく
なり、接合不良発生に至らない場合が多くなるためであ
る。このように金属配線にＳｉを添加したＡｌ合金膜を
使用することも接合不良発生抑制のために有効である。
ただし、このようにＳｉを固溶限界以上に添加した場合
には熱処理によって金属配線中にＳｉ粒の析出が発生す
る。微細化が進んだ半導体装置では、このようなＳｉ粒
析出による金属配線の抵抗増大や信頼性の劣化が問題に
なるので注意が必要である。
ｉを１．０ｗｔ％添加し、ＡｌＳｉＣｕ合金にしたとこ
ろ、拡散防止膜を形成しない場合の不良率が減少し、拡
散防止膜を使用した場合と同程度になった。１．０ｗｔ
％は４５０℃での固溶限界を越えるため、埋込プラグ内
に粒界が存在しても、ＳｉおよびＡｌの移動がＡｌＳｉ
Ｃｕ膜には及ばないため、形成されるスパイクが小さく
なり、接合不良発生に至らない場合が多くなるためであ
る。このように金属配線にＳｉを添加したＡｌ合金膜を
使用することも接合不良発生抑制のために有効である。
ただし、このようにＳｉを固溶限界以上に添加した場合
には熱処理によって金属配線中にＳｉ粒の析出が発生す
る。微細化が進んだ半導体装置では、このようなＳｉ粒
析出による金属配線の抵抗増大や信頼性の劣化が問題に
なるので注意が必要である。
【００４１】また、ここでは正方形のマスクパターンを
使用してコンタクト孔を形成した場合についての実験結
果を示したが、必ずしも正方形である必要はなく、例え
ば長方形のマスクパターンを使用してもよい。この場合
は、面積が０．８×０．８＝０．６４μｍ2 以下であれ
ば接合不良発生率は低くできる。
使用してコンタクト孔を形成した場合についての実験結
果を示したが、必ずしも正方形である必要はなく、例え
ば長方形のマスクパターンを使用してもよい。この場合
は、面積が０．８×０．８＝０．６４μｍ2 以下であれ
ば接合不良発生率は低くできる。
【００４２】ここでは高融点金属シリサイド膜としてサ
リサイド工程によって形成したＴｉＳｉ2 膜を使用した
が、他の方法で形成することも、他の材料を使用するこ
も可能である。例えば基板全面にＴｉＳｉ2 膜をスパッ
タ法で堆積し、不要な部分をエッチング除去する方法、
ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 とを混合した雰囲気中でＴｉＳｉ
2 膜を拡散層表面上にのみ選択ＣＶＤ堆積する方法など
が可能である。材料としては、ＣｏＳｉ2 ，ＮｉＳｉ2
等についてはＴｉと同様のサリサイド工程による形成が
可能である。その他ＷＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 等がＣＶＤも
しくはスパッタによる堆積が可能である。
リサイド工程によって形成したＴｉＳｉ2 膜を使用した
が、他の方法で形成することも、他の材料を使用するこ
も可能である。例えば基板全面にＴｉＳｉ2 膜をスパッ
タ法で堆積し、不要な部分をエッチング除去する方法、
ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4 とを混合した雰囲気中でＴｉＳｉ
2 膜を拡散層表面上にのみ選択ＣＶＤ堆積する方法など
が可能である。材料としては、ＣｏＳｉ2 ，ＮｉＳｉ2
等についてはＴｉと同様のサリサイド工程による形成が
可能である。その他ＷＳｉ2 ，ＴａＳｉ2 等がＣＶＤも
しくはスパッタによる堆積が可能である。
【００４３】拡散防止膜としてはＴｉＮ以外に、ＷＮ，
ＴａＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の高融点金属窒化物、ＴｉＯ
Ｎ等の高融点金属酸窒化物、ＴｉＢ等の高融点金属硼化
物等が使用できる。またここではｎ+ 拡散層に金属配線
を電気的に接続するコンタクト構造を形成した例を示し
たが、ｐ+ 拡散層に接続するコンタクト構造を形成する
場合にも本発明の構造および形成方法は有効である。
ＴａＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の高融点金属窒化物、ＴｉＯ
Ｎ等の高融点金属酸窒化物、ＴｉＢ等の高融点金属硼化
物等が使用できる。またここではｎ+ 拡散層に金属配線
を電気的に接続するコンタクト構造を形成した例を示し
たが、ｐ+ 拡散層に接続するコンタクト構造を形成する
場合にも本発明の構造および形成方法は有効である。
【００４４】次に、本発明の第２の実施例によるコンタ
クト構造およびその形成方法について説明する。図４は
本実施例によるコンタクト構造の形成方法を示す工程断
面図であり、図１と同一または相当する部分については
同符号を用いてその説明は省略する。
クト構造およびその形成方法について説明する。図４は
本実施例によるコンタクト構造の形成方法を示す工程断
面図であり、図１と同一または相当する部分については
同符号を用いてその説明は省略する。
【００４５】まず、上記第１の実施例と同様にＳｉ基板
２１にＭＯＳＦＥＴが形成される（図２（ａ）参照）。
次に、このＭＯＳＦＥＴ上に絶縁膜２９が形成され、こ
の絶縁膜２９がホトリソグラフィ技術およびＲＩＥエッ
チング技術を用いてパターニングされ、コンタクト孔３
１が開口される（同図（ｂ）参照）。次に、アンモニア
ガス雰囲気中で７５０℃で１分間の加熱処理、つまり、
ラピッド・サーマル・ナイトライゼーション（ＲＴＮ）
処理が実施され、コンタクト孔３１の底面に露出する高
融点金属シリサイド膜２８ｂが窒化される。このＲＴＮ
処理により、ＴｉＳｉ2 からなるシリサイド膜２８ｂは
ＴｉＮからなる窒化膜３２に変換される（同図（ｃ）参
照）。次に、基板表面にＤＭＡＨガスが流され、選択Ｃ
ＶＤ法によりコンタクト孔３１の底面に形成された窒化
膜３２上にＡｌ金属膜が選択堆積され、埋込プラグ３３
が形成される（同図（ｄ）参照）。そして、この埋込プ
ラグ上に金属配線を形成して、本発明のコンタクト構造
を得る。
２１にＭＯＳＦＥＴが形成される（図２（ａ）参照）。
次に、このＭＯＳＦＥＴ上に絶縁膜２９が形成され、こ
の絶縁膜２９がホトリソグラフィ技術およびＲＩＥエッ
チング技術を用いてパターニングされ、コンタクト孔３
１が開口される（同図（ｂ）参照）。次に、アンモニア
ガス雰囲気中で７５０℃で１分間の加熱処理、つまり、
ラピッド・サーマル・ナイトライゼーション（ＲＴＮ）
処理が実施され、コンタクト孔３１の底面に露出する高
融点金属シリサイド膜２８ｂが窒化される。このＲＴＮ
処理により、ＴｉＳｉ2 からなるシリサイド膜２８ｂは
ＴｉＮからなる窒化膜３２に変換される（同図（ｃ）参
照）。次に、基板表面にＤＭＡＨガスが流され、選択Ｃ
ＶＤ法によりコンタクト孔３１の底面に形成された窒化
膜３２上にＡｌ金属膜が選択堆積され、埋込プラグ３３
が形成される（同図（ｄ）参照）。そして、この埋込プ
ラグ上に金属配線を形成して、本発明のコンタクト構造
を得る。
【００４６】このような第２の実施例によれば、コンタ
クト孔３１の孔径は上記第１の実施例のように０．８μ
ｍ以下に限定されることはなく、任意の孔径であってよ
い。つまり、埋込プラグ３３が複数のＡｌ粒から形成さ
れ、埋込プラグ３３の内部にＡｌ粒界が存在しても、埋
込プラグ３３と拡散層２６との間に窒化膜３２が存在
し、拡散防止膜として機能するため、Ｓｉ基板２１中の
Ｓｉ原子の移動はこの窒化膜３２によって阻止される。
このため、従来のようにＳｉ基板中のＳｉ原子が埋込プ
ラグ内のＡｌ粒界に吸い取られることはなく、Ｓｉ基板
中に空洞が形成され、埋込プラグおよび金属配線からＡ
ｌが移動してスパイクが形成されることはない。このよ
うな第２の実施例においては、接合不良発生率は上記の
第１実施例の場合より低下し、標準試料と同程度になっ
た。従って、ＭＯＳＦＥＴの信頼性はさらに向上する。
クト孔３１の孔径は上記第１の実施例のように０．８μ
ｍ以下に限定されることはなく、任意の孔径であってよ
い。つまり、埋込プラグ３３が複数のＡｌ粒から形成さ
れ、埋込プラグ３３の内部にＡｌ粒界が存在しても、埋
込プラグ３３と拡散層２６との間に窒化膜３２が存在
し、拡散防止膜として機能するため、Ｓｉ基板２１中の
Ｓｉ原子の移動はこの窒化膜３２によって阻止される。
このため、従来のようにＳｉ基板中のＳｉ原子が埋込プ
ラグ内のＡｌ粒界に吸い取られることはなく、Ｓｉ基板
中に空洞が形成され、埋込プラグおよび金属配線からＡ
ｌが移動してスパイクが形成されることはない。このよ
うな第２の実施例においては、接合不良発生率は上記の
第１実施例の場合より低下し、標準試料と同程度になっ
た。従って、ＭＯＳＦＥＴの信頼性はさらに向上する。
【００４７】次に、本発明の第３の実施例について、図
５の工程断面図を用いて説明する。なお、図１と同一ま
たは相当する部分について同符号を用いる。
５の工程断面図を用いて説明する。なお、図１と同一ま
たは相当する部分について同符号を用いる。
【００４８】まず、ｐ型Ｓｉ基板２１にｐウエル２２が
形成され、フィールド酸化膜２３により素子間が絶縁分
離される。次に、ゲート酸化膜２４、ポリシリコン層２
５が形成された後、ＳｉＯ2 からなるサイドウオール４
２が形成され、ｐウエル２２にドレイン領域２６および
ソース領域２７となる拡散層が形成される。本実施例に
おいてはこの段階では拡散層表面にシリサイド膜は形成
されない（図１（ａ）参照）。
形成され、フィールド酸化膜２３により素子間が絶縁分
離される。次に、ゲート酸化膜２４、ポリシリコン層２
５が形成された後、ＳｉＯ2 からなるサイドウオール４
２が形成され、ｐウエル２２にドレイン領域２６および
ソース領域２７となる拡散層が形成される。本実施例に
おいてはこの段階では拡散層表面にシリサイド膜は形成
されない（図１（ａ）参照）。
【００４９】次に、基板表面に絶縁層２９が形成され、
この絶縁層２９はホトリソグラフィ技術およびＲＩＥ技
術を用いてパターニングされ、コンタクト孔３４が開口
される（同図（ｂ）参照）。次に、ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ
4 との混合ガスが、７５０℃に加熱された基板表面に流
される。この選択ＣＶＤ法により、コンタクト孔３４の
底面に露出するドレイン領域２６の表面に、ＴｉＳｉ2
からなるシリサイド膜３５が１００ｎｍの厚さに選択堆
積される。引き続き、アンモニア雰囲気中において７５
０℃で１分間のＲＴＮ処理が施され、コンタクト孔３４
の底面に露出するシリサイド膜３５の表面がナイトライ
ズ化され、シリサイド膜３５の表面の一部が窒化膜３６
に変換される（同図（ｃ）参照）。次に、基板表面にＤ
ＭＡＨガスが流され、選択ＣＶＤ法によってコンタクト
孔３４の底面に露出する窒化膜３６の表面にＡｌ金属膜
が選択堆積され、埋込プラグ３７が形成される（同図
（ｄ）参照）。
この絶縁層２９はホトリソグラフィ技術およびＲＩＥ技
術を用いてパターニングされ、コンタクト孔３４が開口
される（同図（ｂ）参照）。次に、ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ
4 との混合ガスが、７５０℃に加熱された基板表面に流
される。この選択ＣＶＤ法により、コンタクト孔３４の
底面に露出するドレイン領域２６の表面に、ＴｉＳｉ2
からなるシリサイド膜３５が１００ｎｍの厚さに選択堆
積される。引き続き、アンモニア雰囲気中において７５
０℃で１分間のＲＴＮ処理が施され、コンタクト孔３４
の底面に露出するシリサイド膜３５の表面がナイトライ
ズ化され、シリサイド膜３５の表面の一部が窒化膜３６
に変換される（同図（ｃ）参照）。次に、基板表面にＤ
ＭＡＨガスが流され、選択ＣＶＤ法によってコンタクト
孔３４の底面に露出する窒化膜３６の表面にＡｌ金属膜
が選択堆積され、埋込プラグ３７が形成される（同図
（ｄ）参照）。
【００５０】このような第３の実施例によれば、上記第
２の実施例と同様な効果が奏される。つまり、埋込プラ
グ３７とドレイン領域２６との間に窒化膜３６が存在す
るため、Ｓｉ基板２１中のＳｉ原子の移動はこの窒化膜
３６が拡散防止膜として機能することによって阻止さ
れ、コンタクト孔３４の孔径にかかわらず、良好なコン
タクトをとることが可能となる。さらに、この第３の実
施例においては、コンタクト孔３４の底面に所望厚の高
融点金属シリサイド膜３５を堆積し、この表面の一部を
窒化膜３６に変換することが可能である。これに対し、
上記第２の実施例においては、Ｓｉ原子の移動を阻止す
る窒化膜３２は、拡散層２６の表面に形成された高融点
金属シリサイド膜２８ｂが窒化されて形成される。
２の実施例と同様な効果が奏される。つまり、埋込プラ
グ３７とドレイン領域２６との間に窒化膜３６が存在す
るため、Ｓｉ基板２１中のＳｉ原子の移動はこの窒化膜
３６が拡散防止膜として機能することによって阻止さ
れ、コンタクト孔３４の孔径にかかわらず、良好なコン
タクトをとることが可能となる。さらに、この第３の実
施例においては、コンタクト孔３４の底面に所望厚の高
融点金属シリサイド膜３５を堆積し、この表面の一部を
窒化膜３６に変換することが可能である。これに対し、
上記第２の実施例においては、Ｓｉ原子の移動を阻止す
る窒化膜３２は、拡散層２６の表面に形成された高融点
金属シリサイド膜２８ｂが窒化されて形成される。
【００５１】従って、窒化膜３２の膜厚は高融点金属シ
リサイド膜２８ｂの膜厚によって制限される。ところ
が、トランジスタの微細化が進むにつれて拡散層は薄く
なり、それに従って高融点金属シリサイド膜の膜厚も薄
くなる。従って第２の実施例では半導体装置の微細化が
進行するにつれて適用が困難になる。それに対して第３
の実施例では、高融点金属シリサイド膜はトランジスタ
の寸法に関係なく設定できるため、微細化が進んでも適
用できなくなることはない。
リサイド膜２８ｂの膜厚によって制限される。ところ
が、トランジスタの微細化が進むにつれて拡散層は薄く
なり、それに従って高融点金属シリサイド膜の膜厚も薄
くなる。従って第２の実施例では半導体装置の微細化が
進行するにつれて適用が困難になる。それに対して第３
の実施例では、高融点金属シリサイド膜はトランジスタ
の寸法に関係なく設定できるため、微細化が進んでも適
用できなくなることはない。
【００５２】なおここでは、サリサイド工程を使用して
トランジスタを形成した第１、第２の実施例と異なり、
拡散層表面の、コンタクト孔底部に露出した領域にのみ
高融点金属シリサイド膜を形成したが、第１、第２の実
施例と同様にサリサイド工程を使用して、拡散層表面上
全面に高融点金属シリサイド膜を形成してから層間絶縁
膜、コンタクト孔の形成を行い、コンタクト孔底部に露
出した高融点金属シリサイド表面に、ＴｉＳｉ2 のＣＶ
Ｄ堆積を行うことも可能である。この方がトランジスタ
のソース、ドレイン拡散層の抵抗が低減され、高速動作
が可能になる。また他の形成方法で、拡散層表面上に部
分的に高融点金属シリサイド膜を形成してから層間絶縁
膜、コンタクト孔の形成を行い、ＴｉＳｉ2 のＣＶＤ堆
積を行っても良い。
トランジスタを形成した第１、第２の実施例と異なり、
拡散層表面の、コンタクト孔底部に露出した領域にのみ
高融点金属シリサイド膜を形成したが、第１、第２の実
施例と同様にサリサイド工程を使用して、拡散層表面上
全面に高融点金属シリサイド膜を形成してから層間絶縁
膜、コンタクト孔の形成を行い、コンタクト孔底部に露
出した高融点金属シリサイド表面に、ＴｉＳｉ2 のＣＶ
Ｄ堆積を行うことも可能である。この方がトランジスタ
のソース、ドレイン拡散層の抵抗が低減され、高速動作
が可能になる。また他の形成方法で、拡散層表面上に部
分的に高融点金属シリサイド膜を形成してから層間絶縁
膜、コンタクト孔の形成を行い、ＴｉＳｉ2 のＣＶＤ堆
積を行っても良い。
【００５３】またここでは、コンタクト孔内に選択堆積
したＴｉＳｉ2 膜表面を窒化して拡散防止膜を形成した
後に、Ａｌの選択ＣＶＤを行って埋込プラグを形成した
場合の例を示したが、コンタクト孔寸法が０．８μｍ以
下である場合は、拡散防止膜の形成を行わずに埋込プラ
グの形成を行っても、第１の実施例の場合と同様に良好
なコンタクト特性を得ることができる。
したＴｉＳｉ2 膜表面を窒化して拡散防止膜を形成した
後に、Ａｌの選択ＣＶＤを行って埋込プラグを形成した
場合の例を示したが、コンタクト孔寸法が０．８μｍ以
下である場合は、拡散防止膜の形成を行わずに埋込プラ
グの形成を行っても、第１の実施例の場合と同様に良好
なコンタクト特性を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンタクト孔への埋込プラグ形成は、Ａｌを含む原料ガス
を基板表面に流す工程のみによって行われる。このた
め、埋込プラグは極めて簡単に形成される。しかも、コ
ンタクト孔の形状にかかわらずプラグを埋め込むことが
可能となる。また、拡散層と埋込プラグとの間に高融点
金属シリサイド膜が形成されているため、埋込プラグの
形成の際に拡散層中のＳｉとＡｌとの反応が起きて接合
不良が発生することもない。そして、コンタクト孔の孔
径が０．８μｍ以下の寸法に形成されると、コンタクト
孔の内部に形成される埋込プラグは単一のＡｌ粒によっ
て形成され、埋込プラグ内に粒界は存在しなくなる。こ
のため、拡散層と埋込プラグおよび金属配線との間のＳ
ｉおよびＡｌの原子移動はなくなり、スパイクの発生に
よる接合不良の発生は起きず、良好なコンタクトが形成
される。また、埋込プラグと金属配線の間に拡散層防止
膜が形成されていれば、ＳｉおよびＡｌ原子の移動が拡
散層と埋込プラグとの間に制限されるため、さらに接合
不良の発生は減少する。
ンタクト孔への埋込プラグ形成は、Ａｌを含む原料ガス
を基板表面に流す工程のみによって行われる。このた
め、埋込プラグは極めて簡単に形成される。しかも、コ
ンタクト孔の形状にかかわらずプラグを埋め込むことが
可能となる。また、拡散層と埋込プラグとの間に高融点
金属シリサイド膜が形成されているため、埋込プラグの
形成の際に拡散層中のＳｉとＡｌとの反応が起きて接合
不良が発生することもない。そして、コンタクト孔の孔
径が０．８μｍ以下の寸法に形成されると、コンタクト
孔の内部に形成される埋込プラグは単一のＡｌ粒によっ
て形成され、埋込プラグ内に粒界は存在しなくなる。こ
のため、拡散層と埋込プラグおよび金属配線との間のＳ
ｉおよびＡｌの原子移動はなくなり、スパイクの発生に
よる接合不良の発生は起きず、良好なコンタクトが形成
される。また、埋込プラグと金属配線の間に拡散層防止
膜が形成されていれば、ＳｉおよびＡｌ原子の移動が拡
散層と埋込プラグとの間に制限されるため、さらに接合
不良の発生は減少する。
【００５５】また、拡散層と埋込プラグと導体との間に
拡散防止膜が形成されていると、拡散層から埋込プラグ
へのＳｉ原子の移動はこの窒化された拡散防止膜によっ
て阻止される。このため、コンタクト孔の孔径にかかわ
らず、拡散層から埋込プラグへのＳｉ原子移動を阻止で
き、良好なコンタクトが得られる。
拡散防止膜が形成されていると、拡散層から埋込プラグ
へのＳｉ原子の移動はこの窒化された拡散防止膜によっ
て阻止される。このため、コンタクト孔の孔径にかかわ
らず、拡散層から埋込プラグへのＳｉ原子移動を阻止で
き、良好なコンタクトが得られる。
【図１】本発明の第１の実施例によるコンタクト構造の
形成方法を示す工程断面図である。
形成方法を示す工程断面図である。
【図２】コンタクト孔の孔径と接合不良発生率との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】コンタクト孔の種々の断面形状を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２の実施例によるコンタクト構造の
形成方法を示す工程断面図である。
形成方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例によるコンタクト構造の
形成方法を示す工程断面図である。
形成方法を示す工程断面図である。
【図６】全面ＣＶＤ法を用いた従来のコンタクト構造の
形成方法を示す工程断面図である。
形成方法を示す工程断面図である。
【図７】選択ＣＶＤ法を用いた従来の埋込プラグ形成方
法で得られたコンタクト構造の断面図である。
法で得られたコンタクト構造の断面図である。
【図８】拡散層と埋込プラグおよび金属配線との間のＳ
ｉおよびＡｌ原子の移動と、それによるスパイク形成を
示す図である。
ｉおよびＡｌ原子の移動と、それによるスパイク形成を
示す図である。
２１…Ｓｉ基板、２２…ｐウエル、２３…フィールド酸
化膜、２４…ゲート酸化膜、２５…ポリシリコン層、２
６…ドレイン領域、２７…ソース領域、２８ａ，ｂ、３
５…高融点シリサイド膜、２９…絶縁層、２９ａ、３
１、３４…コンタクト孔、３０、３３、３７…埋込プラ
グ、３２、３６…窒化膜、４２…サイドウオール。
化膜、２４…ゲート酸化膜、２５…ポリシリコン層、２
６…ドレイン領域、２７…ソース領域、２８ａ，ｂ、３
５…高融点シリサイド膜、２９…絶縁層、２９ａ、３
１、３４…コンタクト孔、３０、３３、３７…埋込プラ
グ、３２、３６…窒化膜、４２…サイドウオール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/768
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
であって、 前記拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が形成されて
おり、 前記拡散層表面の、少なくとも前記コンタクト孔底部に
露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形成されて
おり、 このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属からなる埋込プ
ラグが形成されており、かつ、このコンタクト孔の寸法
が０．８μｍ以下であることを特徴とする、コンタクト
構造。 - 【請求項２】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
の形成方法であって、 前記拡散層表面の少なくとも一部領域に高融点金属シリ
サイド膜を形成する工程と、 この高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 この層間絶縁膜を選択的に除去し、０．８μｍ以下の寸
法にコンタクト孔を形成し、その底部に前記高融点金属
シリサイド膜を露出させる工程と、 このコンタクト孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを
含む金属膜を選択的に堆積することによって、埋込プラ
グを形成する工程を含むことを特徴とする、コンタクト
構造の形成方法。 - 【請求項３】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
であって、 前記拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が形成されて
おり、 前記拡散層表面の、少なくとも前記コンタクト孔底部に
露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形成されて
おり、 このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属からなる埋込プ
ラグが形成されており、かつ、この埋込プラグと前記金
属配線との間に、拡散防止膜が形成されていることを特
徴とする、コンタクト構造。 - 【請求項４】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
の形成方法であって、 前記拡散層表面の少なくとも一部領域に高融点金属シリ
サイド膜を形成する工程と、 この高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を形成
し、その底部に前記高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、 このコンタクト孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを
含む金属膜を選択的に堆積することによって、埋込プラ
グを形成する工程と、 この埋込プラグ上に拡散防止膜を形成する工程と、 この拡散防止膜上に、前記金属配線を形成する工程を含
むことを特徴とする、コンタクト構造の形成方法。 - 【請求項５】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
であって、 前記拡散層上の層間絶縁膜にコンタクト孔が形成されて
おり、 前記拡散層表面の、少なくとも前記コンタクト孔底部に
露出した領域に、高融点金属シリサイド膜が形成されて
おり、 このコンタクト孔内に、Ａｌを含む金属からなる埋込プ
ラグが形成されており、かつ、前記高融点金属シリサイ
ド膜と、前記埋込プラグとの間に拡散防止膜が形成され
ていることを特徴とする、コンタクト構造。 - 【請求項６】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
の形成方法であって、 前記拡散層表面の少なくとも一部領域に高融点金属シリ
サイド膜を形成する工程と、 この高融点金属シリサイド膜上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を形成
し、その底部に前記高融点金属シリサイド膜を露出させ
る工程と、 このコンタクト孔底部に露出した前記高融点金属シリサ
イド膜の表面を窒化する工程と、 このコンタクト孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを
含む金属膜を選択的に堆積することによって、埋込プラ
グを形成する工程を含むことを特徴とする、コンタクト
構造の形成方法。 - 【請求項７】 半導体基板表面の一部領域に形成された
拡散層に、金属配線を電気的に接続するコンタクト構造
の形成方法であって、 この拡散層上に層間絶縁膜を形成する工程と、 この層間絶縁膜を選択的に除去し、コンタクト孔を形成
する工程と、 このコンタクト孔内に化学気相成長法を用いて高融点金
属シリサイド膜を選択的に堆積する工程と、 この高融点金属シリサイド膜の表面を窒化する工程と、 前記コンタクト孔内に、化学気相成長法を用いてＡｌを
含む金属膜を選択的に堆積することによって、埋込プラ
グを形成する工程を含むことを特徴とする、コンタクト
構造の形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15738393A JPH0722347A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | コンタクト構造およびその形成方法 |
| US08/264,928 US5652180A (en) | 1993-06-28 | 1994-06-24 | Method of manufacturing semiconductor device with contact structure |
| CN94109012.4A CN1110007A (zh) | 1993-06-28 | 1994-06-27 | 具有接触结构的半导体器件及其制造方法 |
| EP94304660A EP0631309A3 (en) | 1993-06-28 | 1994-06-27 | Semiconductor device with contact structure and its manufacturing process. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15738393A JPH0722347A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | コンタクト構造およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722347A true JPH0722347A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15648451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15738393A Pending JPH0722347A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | コンタクト構造およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459930B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-12-03 | 동부전자 주식회사 | 부분적으로 셀프 얼라인 된 살리사이드 콘택 형성 방법 |
| US7709376B2 (en) | 2007-07-18 | 2010-05-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for fabricating semiconductor device and semiconductor device |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15738393A patent/JPH0722347A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459930B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-12-03 | 동부전자 주식회사 | 부분적으로 셀프 얼라인 된 살리사이드 콘택 형성 방법 |
| US7709376B2 (en) | 2007-07-18 | 2010-05-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for fabricating semiconductor device and semiconductor device |
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