JPH08172125A - 半導体装置、及び接続構造形成方法 - Google Patents
半導体装置、及び接続構造形成方法Info
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- JPH08172125A JPH08172125A JP18342091A JP18342091A JPH08172125A JP H08172125 A JPH08172125 A JP H08172125A JP 18342091 A JP18342091 A JP 18342091A JP 18342091 A JP18342091 A JP 18342091A JP H08172125 A JPH08172125 A JP H08172125A
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- Japan
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- connection
- metal silicide
- connection hole
- forming
- hole
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Abstract
(57)【要約】
【目的】コンタクト抵抗の低減を実現して素子の高速化
を図ることができる半導体装置、及び接続構造の形成方
法であって、接合リーク増大の問題や、不充分な抵抗低
減しかできないという問題なく、かつ、信頼性高く、容
易に実現可能な技術の提供。 【構成】本発明の半導体装置は、基板1上に形成した接
続孔21,22の底部に、接続孔21,22底部よりも
広い金属シリサイド部31,32を形成し、かつこの金
属シリサイド部31,32は、拡散領域41,42の一
部分に形成したものである構造を有する装置であり、本
発明の配線構造形成方法は、基板1上に接続孔21,2
2を形成し、この接続孔21,22に金属層51,52
を形成して、少なくとも接続孔21,22底部にシリサ
イド部31,32を形成し、その後、接続孔21,22
の側壁に絶縁膜61,62を形成し、この接続孔21,
22を導電材料71,72で埋め込み接続をとる構成と
したものであって、これにより容易に、コンタクト抵抗
の低減とそれによる素子の高速化を、信頼性良好に達成
するようにしたものである。
を図ることができる半導体装置、及び接続構造の形成方
法であって、接合リーク増大の問題や、不充分な抵抗低
減しかできないという問題なく、かつ、信頼性高く、容
易に実現可能な技術の提供。 【構成】本発明の半導体装置は、基板1上に形成した接
続孔21,22の底部に、接続孔21,22底部よりも
広い金属シリサイド部31,32を形成し、かつこの金
属シリサイド部31,32は、拡散領域41,42の一
部分に形成したものである構造を有する装置であり、本
発明の配線構造形成方法は、基板1上に接続孔21,2
2を形成し、この接続孔21,22に金属層51,52
を形成して、少なくとも接続孔21,22底部にシリサ
イド部31,32を形成し、その後、接続孔21,22
の側壁に絶縁膜61,62を形成し、この接続孔21,
22を導電材料71,72で埋め込み接続をとる構成と
したものであって、これにより容易に、コンタクト抵抗
の低減とそれによる素子の高速化を、信頼性良好に達成
するようにしたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本出願の発明は、半導体装置、及
びこの半導体装置の製造の際に用いることができる接続
構造形成方法に関する。
びこの半導体装置の製造の際に用いることができる接続
構造形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び解決すべき問題点】半導体装置や、そ
の他各種の電子素子は、更にその高速化を図るために、
拡散領域と配線(メタル配線等)との接続コンタクト抵
抗を一層低減化することが望まれている。
の他各種の電子素子は、更にその高速化を図るために、
拡散領域と配線(メタル配線等)との接続コンタクト抵
抗を一層低減化することが望まれている。
【0003】この要請を満たすために、メタル、例えば
いわゆるサリサイド等を張り付ける技術が知られている
が、しかしこの技術にあっては、素子分離のエッジ等か
らのメタルの拡散のために、接合リークが増大するとい
う問題を有している。即ち図3に示すように、基板1の
拡散領域41,42上にTiSi2 等の金属シリサイド
部31,32を形成すると、LDD部43,44と金属
シリサイド部31,32とが接しやすく、また、素子分
離領域であるロコス11,12のエッジに沿って、金属
部33,34であるTi等が拡散しやすい。このため接
合リークが増大するおそれが大きい。
いわゆるサリサイド等を張り付ける技術が知られている
が、しかしこの技術にあっては、素子分離のエッジ等か
らのメタルの拡散のために、接合リークが増大するとい
う問題を有している。即ち図3に示すように、基板1の
拡散領域41,42上にTiSi2 等の金属シリサイド
部31,32を形成すると、LDD部43,44と金属
シリサイド部31,32とが接しやすく、また、素子分
離領域であるロコス11,12のエッジに沿って、金属
部33,34であるTi等が拡散しやすい。このため接
合リークが増大するおそれが大きい。
【0004】その問題の解決方法として、あらかじめコ
ンタクトホール形成後、例えば全面にTiを堆積し、そ
の後RTA(Rapid Thermal Annea
l)により下地Siと接している部分のみをシリサイド
化し、アンモニア−過酸化水素水等で未反応Tiのエッ
チングを行う技術も提案されている(IEDM90(1
990 IEEE)47〜50頁所収のE.O.Tra
vis他「A SCALABLE SUBMICRON
CONTACT TECHNOLOGY USING
CONFORMAL LPCVD TiN」の記載参
照)。
ンタクトホール形成後、例えば全面にTiを堆積し、そ
の後RTA(Rapid Thermal Annea
l)により下地Siと接している部分のみをシリサイド
化し、アンモニア−過酸化水素水等で未反応Tiのエッ
チングを行う技術も提案されている(IEDM90(1
990 IEEE)47〜50頁所収のE.O.Tra
vis他「A SCALABLE SUBMICRON
CONTACT TECHNOLOGY USING
CONFORMAL LPCVD TiN」の記載参
照)。
【0005】しかしこのような技術を用いる場合、素子
の微細化に伴い、ULSI等においてコンタクトホール
も微細化している結果、図4(a)に示すように、コン
タクトホール内21,22にメタルの堆積を行っても、
ホール径が微細化するとTi等の金属が埋め込まれにく
くなり、符号2′で示すように充分なメタルのカバレー
ジが得られず、結局充分なサリサイド化が不可能で、図
4(b)に符号3′で示すように、コンタクトホール2
1,22の底部の一部分にのみ不充分なサリサイド部が
出来るのみに終わってしまう。図5にチタンのカバレー
ジを、横軸にホールのアスペクト比、縦軸に底部カバレ
ージをとって示すが、図示から、アスペクト比が大きく
なると、底部カバレージは悪くなることが理解されよ
う。
の微細化に伴い、ULSI等においてコンタクトホール
も微細化している結果、図4(a)に示すように、コン
タクトホール内21,22にメタルの堆積を行っても、
ホール径が微細化するとTi等の金属が埋め込まれにく
くなり、符号2′で示すように充分なメタルのカバレー
ジが得られず、結局充分なサリサイド化が不可能で、図
4(b)に符号3′で示すように、コンタクトホール2
1,22の底部の一部分にのみ不充分なサリサイド部が
出来るのみに終わってしまう。図5にチタンのカバレー
ジを、横軸にホールのアスペクト比、縦軸に底部カバレ
ージをとって示すが、図示から、アスペクト比が大きく
なると、底部カバレージは悪くなることが理解されよ
う。
【0006】
【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、コンタクト抵抗の低減を実現して素子の高速化を図
ることができる半導体装置、及び接続構造の形成方法で
あって、接合リーク増大の問題や、不充分な抵抗低減し
かできないという問題なく、かつ、信頼性高く、容易に
実現可能なこの種の技術を提供せんとするものである。
て、コンタクト抵抗の低減を実現して素子の高速化を図
ることができる半導体装置、及び接続構造の形成方法で
あって、接合リーク増大の問題や、不充分な抵抗低減し
かできないという問題なく、かつ、信頼性高く、容易に
実現可能なこの種の技術を提供せんとするものである。
【0007】
【問題点を解決するための手段】本発明の半導体装置
は、基板上に形成した接続孔の底部に、接続孔底部より
も広い金属シリサイド部を形成し、かつこの金属シリサ
イド部は、拡散領域の一部分に形成したものである構造
を有する半導体装置であって、これにより上記目的を達
成するものである。
は、基板上に形成した接続孔の底部に、接続孔底部より
も広い金属シリサイド部を形成し、かつこの金属シリサ
イド部は、拡散領域の一部分に形成したものである構造
を有する半導体装置であって、これにより上記目的を達
成するものである。
【0008】本発明の接続構造の形成方法は、基板上に
接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成して、少な
くとも接続孔底部にシリサイド部を形成し、その後、接
続孔の側壁に絶縁膜を形成し、この接続孔を導電材料で
埋め込み接続をとる構成とした接続構造形成方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
接続孔を形成し、この接続孔に金属層を形成して、少な
くとも接続孔底部にシリサイド部を形成し、その後、接
続孔の側壁に絶縁膜を形成し、この接続孔を導電材料で
埋め込み接続をとる構成とした接続構造形成方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【0009】本発明の半導体装置について、後記詳述す
るこの発明の一実施例を示す図1の例示を用いて説明す
ると、次のとおりである。本発明の半導体装置は、図1
に例示のように、基板1上に形成した接続孔21,22
の底部に、接続孔21,22底部よりも広い金属シリサ
イド部31,32を形成し、かつこの金属シリサイド部
31,32は、拡散領域41,42の一部分に形成した
ものである構造を有する装置である。
るこの発明の一実施例を示す図1の例示を用いて説明す
ると、次のとおりである。本発明の半導体装置は、図1
に例示のように、基板1上に形成した接続孔21,22
の底部に、接続孔21,22底部よりも広い金属シリサ
イド部31,32を形成し、かつこの金属シリサイド部
31,32は、拡散領域41,42の一部分に形成した
ものである構造を有する装置である。
【0010】また、本発明の配線構造形成方法につい
て、同じく図2(及び図1)の例示を用いて説明する
と、次のとおりである。本発明の配線構造形成方法は、
基板1上に接続孔21,22を形成し、この接続孔2
1,22に金属層51,52を形成して(図2
(c))、少なくとも接続孔21,22底部にシリサイ
ド部31,32を形成し(図2(d))、その後、接続
孔21,22の側壁に絶縁膜61,62を形成し(図2
(f))、この接続孔21,22を導電材料71,72
で埋め込み図1に例示のような構造として接続をとる構
成としたものである。
て、同じく図2(及び図1)の例示を用いて説明する
と、次のとおりである。本発明の配線構造形成方法は、
基板1上に接続孔21,22を形成し、この接続孔2
1,22に金属層51,52を形成して(図2
(c))、少なくとも接続孔21,22底部にシリサイ
ド部31,32を形成し(図2(d))、その後、接続
孔21,22の側壁に絶縁膜61,62を形成し(図2
(f))、この接続孔21,22を導電材料71,72
で埋め込み図1に例示のような構造として接続をとる構
成としたものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、接合リーク増大の問題や、不
充分な抵抗低減しかできないという問題なく、コンタク
ト抵抗の低減を実現して、高速化を図ることができる半
導体装置、及び接続構造の形成方法を提供できる。
充分な抵抗低減しかできないという問題なく、コンタク
ト抵抗の低減を実現して、高速化を図ることができる半
導体装置、及び接続構造の形成方法を提供できる。
【0012】
【実施例】以下本出願の発明の実施例について説明す
る。但し当然のことではあるが、本発明は以下に記載す
る実施例により限定されるものではない。
る。但し当然のことではあるが、本発明は以下に記載す
る実施例により限定されるものではない。
【0013】実施例1 本実施例は、MIS型トランジスタ、特にMOS型トラ
ンジスタ及びその製造に本出願の発明を具体化したもの
である。図1に本実施例の半導体装置の構造を示し、図
2各図に、その製造工程を示す。
ンジスタ及びその製造に本出願の発明を具体化したもの
である。図1に本実施例の半導体装置の構造を示し、図
2各図に、その製造工程を示す。
【0014】図2を参照する。本実施例においては、素
子分離領域11,12をなすLOCOSを形成後、ゲー
ト領域13及び拡散領域41,42(ソース領域41,
ドレイン領域42)を形成し、MOSトランジスタを作
る。これにより図1(a)の構造を得る。
子分離領域11,12をなすLOCOSを形成後、ゲー
ト領域13及び拡散領域41,42(ソース領域41,
ドレイン領域42)を形成し、MOSトランジスタを作
る。これにより図1(a)の構造を得る。
【0015】その後、層間膜8を例えばTEOS(テト
ラエトキシオキシシラン)を用いたCVD酸化膜81
(SiO2 膜)等で平坦化膜として、及びBPSG(ホ
ウ素リン含有不純物ガラス)等の膜82で形成する。こ
の層間膜の形成はその他のDADBS、TMCTS、D
ES等の含シリコン有機ガスを用いたり、AsSG、B
SGやPSG等の不純物ガラスを用いるなど、どのよう
な手段でもよく、任意である。次いで、コンタクトホー
ル21,22形成のためのフォトレジストパターン14
を通常のフォトリソグラフィー技術を用いたパターニン
グにより形成する。これにより、図2(b)の構造を得
る。
ラエトキシオキシシラン)を用いたCVD酸化膜81
(SiO2 膜)等で平坦化膜として、及びBPSG(ホ
ウ素リン含有不純物ガラス)等の膜82で形成する。こ
の層間膜の形成はその他のDADBS、TMCTS、D
ES等の含シリコン有機ガスを用いたり、AsSG、B
SGやPSG等の不純物ガラスを用いるなど、どのよう
な手段でもよく、任意である。次いで、コンタクトホー
ル21,22形成のためのフォトレジストパターン14
を通常のフォトリソグラフィー技術を用いたパターニン
グにより形成する。これにより、図2(b)の構造を得
る。
【0016】続けてCHF3 等のガスにより下地層間膜
8(酸化膜)の異方エッチングを行い、コンタクトホー
ルである接続孔21,22を形成する。例えばg線で露
光可能な0.8μm程度のコンタクトホールを形成す
る。このときのコンタクトホール形成条件は、例えば次
の条件を採用できる。 C4 F8 =50sccm、RFパワー:1200W、圧
力:2Pa
8(酸化膜)の異方エッチングを行い、コンタクトホー
ルである接続孔21,22を形成する。例えばg線で露
光可能な0.8μm程度のコンタクトホールを形成す
る。このときのコンタクトホール形成条件は、例えば次
の条件を採用できる。 C4 F8 =50sccm、RFパワー:1200W、圧
力:2Pa
【0017】次に、金属層5を形成する。例えばTiを
全面に形成する。この段階では、ホール径は充分大きい
ために、Tiは充分ホール底部に堆積する。これにより
図2(c)の構造が得られる。ホール21,22の底部
の金属層(Ti層)を、符号51,52で示す。このと
きのTiの堆積条件は、例えば次のとおりにすることが
できる。 (Ti堆積条件) Ar=40sccm、圧力:0.4Pa、DC=1k
W、温度:200℃、形成速度:900Å/min.そ
して、第1段アニールとして、600℃(ランプアニー
ルで約30秒程度行う)でモノシリサイド化し、次いで
アンモニア−過酸化水素水により未反応Tiのエッチン
グを行う。続いて第2段アニール900℃(30秒程度
行う)により安定したダイシリサイドを接続孔21,2
2の底部のみに形成する。これにより接続孔21,22
の底部に金属シリサイド部31,32を有する図2
(d)の構造が得られる。
全面に形成する。この段階では、ホール径は充分大きい
ために、Tiは充分ホール底部に堆積する。これにより
図2(c)の構造が得られる。ホール21,22の底部
の金属層(Ti層)を、符号51,52で示す。このと
きのTiの堆積条件は、例えば次のとおりにすることが
できる。 (Ti堆積条件) Ar=40sccm、圧力:0.4Pa、DC=1k
W、温度:200℃、形成速度:900Å/min.そ
して、第1段アニールとして、600℃(ランプアニー
ルで約30秒程度行う)でモノシリサイド化し、次いで
アンモニア−過酸化水素水により未反応Tiのエッチン
グを行う。続いて第2段アニール900℃(30秒程度
行う)により安定したダイシリサイドを接続孔21,2
2の底部のみに形成する。これにより接続孔21,22
の底部に金属シリサイド部31,32を有する図2
(d)の構造が得られる。
【0018】次に、接続孔21,22の側壁に絶縁膜6
1,62を形成して、接続孔21,22の開口径を狭め
るが、ここではまず、カバレージの良いCVD−TEO
S等によるSiO2 形成で、全面の堆積を行い、図2
(e)の構造を得る。全面に形成した酸化膜(絶縁膜)
を符号6で示す。例えば0.3μmの膜厚、側壁には左
右0.2μmの酸化膜を堆積して形成する。その後、ド
ライエッチングによりCVD−TEOSを堆積した膜厚
分だけエッチバックを行う。これにより微細コンタクト
ホールを形成する。例えば0.3ないし0.4μmのコ
ンタクトホール径を形成できる。これにより絶縁膜6
1,62でホール径が狭められた図2(f)の構造が得
られる。TEOSのCVDによるSiO2 形成は、例え
ば次の条件を採用できる。 (CVD−TEOS条件) TEOS=50sccm、温度:720℃、圧力:40
Pa、形成速度:110Å/min.
1,62を形成して、接続孔21,22の開口径を狭め
るが、ここではまず、カバレージの良いCVD−TEO
S等によるSiO2 形成で、全面の堆積を行い、図2
(e)の構造を得る。全面に形成した酸化膜(絶縁膜)
を符号6で示す。例えば0.3μmの膜厚、側壁には左
右0.2μmの酸化膜を堆積して形成する。その後、ド
ライエッチングによりCVD−TEOSを堆積した膜厚
分だけエッチバックを行う。これにより微細コンタクト
ホールを形成する。例えば0.3ないし0.4μmのコ
ンタクトホール径を形成できる。これにより絶縁膜6
1,62でホール径が狭められた図2(f)の構造が得
られる。TEOSのCVDによるSiO2 形成は、例え
ば次の条件を採用できる。 (CVD−TEOS条件) TEOS=50sccm、温度:720℃、圧力:40
Pa、形成速度:110Å/min.
【0019】この時に、下地にあらかじめシリサイドが
形成しているために、2度目のドライエッチングによる
基板1へのアタックは与えられない。なお最初のコンタ
クトホール形成時のドライエッチングアタックされたS
iは、シリサイド化反応に用いられる。ドライエッチン
グによるSi結晶欠陥は生じない。
形成しているために、2度目のドライエッチングによる
基板1へのアタックは与えられない。なお最初のコンタ
クトホール形成時のドライエッチングアタックされたS
iは、シリサイド化反応に用いられる。ドライエッチン
グによるSi結晶欠陥は生じない。
【0020】続いて、例えばブランケットCVD−Wを
堆積させ、Wのパターニングを行い配線層を形成する。
もしくはブランケットCVD−Wのエッチバックを行
い、Wプラグを形成させる。更にCVDもしくはスパッ
タ等でW等のメタルデボを行い配線を形成させる。これ
によりW等の導電材料71,72で接続孔21,22が
埋め込まれ、かつ配線層9を有する図1の構造が得られ
る。
堆積させ、Wのパターニングを行い配線層を形成する。
もしくはブランケットCVD−Wのエッチバックを行
い、Wプラグを形成させる。更にCVDもしくはスパッ
タ等でW等のメタルデボを行い配線を形成させる。これ
によりW等の導電材料71,72で接続孔21,22が
埋め込まれ、かつ配線層9を有する図1の構造が得られ
る。
【0021】本実施例によれば、従来の信頼性のあるプ
ロセスをそのまま使えるので、信頼性は低下せず、か
つ、プロセスは簡便で有利である。また、再現性に優
れ、信頼性が高い。更に、ドライエッチングによるSi
結晶欠陥は発生せず、下地にドライエッチングによるダ
メージを与えないために、最終的に形成するトランジス
タのリークは低下しないという利点がある。
ロセスをそのまま使えるので、信頼性は低下せず、か
つ、プロセスは簡便で有利である。また、再現性に優
れ、信頼性が高い。更に、ドライエッチングによるSi
結晶欠陥は発生せず、下地にドライエッチングによるダ
メージを与えないために、最終的に形成するトランジス
タのリークは低下しないという利点がある。
【0022】上記実施例により形成したシリサイド部3
1,32は、50〜300Å膜厚のシリコン酸化物、窒
化物等のシリコン化合物(ここではSiO2 )膜上にT
i、Mo、W、Niやこれらの合金等の金属膜(ここで
はTi)を形成して金属シリサイド膜を得る技術を適用
して形成したもので、この技術は、本出願人において提
案をなしたものであり、得られた金属シリサイド膜構造
は、SITOX構造と称している。これについては、本
出願人の特開平2−260630号公報は、また、IE
DM90(1990 IEEE)249〜252頁のH
irofumiSumi.他、「New Silici
dation Technologyby SITOX
(Silicidation Through Oxi
de)and Its Impact on Sub−
half Micron MOS Devices」に
詳しい記載がある。
1,32は、50〜300Å膜厚のシリコン酸化物、窒
化物等のシリコン化合物(ここではSiO2 )膜上にT
i、Mo、W、Niやこれらの合金等の金属膜(ここで
はTi)を形成して金属シリサイド膜を得る技術を適用
して形成したもので、この技術は、本出願人において提
案をなしたものであり、得られた金属シリサイド膜構造
は、SITOX構造と称している。これについては、本
出願人の特開平2−260630号公報は、また、IE
DM90(1990 IEEE)249〜252頁のH
irofumiSumi.他、「New Silici
dation Technologyby SITOX
(Silicidation Through Oxi
de)and Its Impact on Sub−
half Micron MOS Devices」に
詳しい記載がある。
【0023】
【発明の効果】本発明の半導体装置、及び接続構造形成
方法によれば、容易で簡便な工程により、コンタクト抵
抗の低減とそれによる素子の高速化を、信頼性、再現性
良好に達成することができる。
方法によれば、容易で簡便な工程により、コンタクト抵
抗の低減とそれによる素子の高速化を、信頼性、再現性
良好に達成することができる。
【図1】実施例1の半導体装置の断面図である。
【図2】実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る。
る。
【図3】従来技術の問題点を示す図である。
【図4】従来技術の問題点を示す図である。
【図5】チタンのカバレージを示す図である。
1 基板 21,22 接続孔 31,32 シリサイド部 41,42 拡散領域 51,52 金属層 61,62 絶縁膜 71,72 導電材料
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年10月24日
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
Claims (2)
- 【請求項1】基板上に形成した接続孔の底部に、接続孔
底部よりも広い金属シリサイド部を形成し、 かつこの金属シリサイド部は、拡散領域の一部分に形成
したものである構造を有する半導体装置。 - 【請求項2】基板上に接続孔を形成し、 この接続孔に金属層を形成して、少なくとも接続孔底部
にシリサイド部を形成し、 その後、接続孔の側壁に絶縁膜を形成し、 この接続孔を導電材料で埋め込み接続をとる構成とした
接続構造形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03183420A JP3104193B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体装置の接続構造形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03183420A JP3104193B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体装置の接続構造形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08172125A true JPH08172125A (ja) | 1996-07-02 |
JP3104193B2 JP3104193B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=16135471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03183420A Expired - Fee Related JP3104193B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体装置の接続構造形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3104193B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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