JPH09199586A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH09199586A
JPH09199586A JP390096A JP390096A JPH09199586A JP H09199586 A JPH09199586 A JP H09199586A JP 390096 A JP390096 A JP 390096A JP 390096 A JP390096 A JP 390096A JP H09199586 A JPH09199586 A JP H09199586A
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JP
Japan
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layer
protective layer
thermal cvd
insulating film
conductive material
Prior art date
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Pending
Application number
JP390096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisaaki Kurihara
久明 栗原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09199586A publication Critical patent/JPH09199586A/en
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent undesirable oxidation and excessive overetching of the surface of substratum conductive material, by forming a protective layer in a thermal CVD process, and controlling the internal temperature of the thermal CVD equipment to be a temperature lower than or equal to a specified value when a substrate to be treated is carried in the thermal CVD equipment. SOLUTION: A plurality of substrates to be treated are mounted on a wafer board 15 of a low pressure CVD equipment, and inert gas like N2 is introduced into a bell-jar 16 while being purged. The temperature inside the bell-jar 16 is controlled to be 600 deg.C or lower. Thereby a thick natural oxide film can be prevented from being formed on the surface of a high melting point metal silicide layer, when atmosphere is somewhat introduced inevitably into the bell-jar 16 at the time of carrying-in. As a result, a manufacturing method excellent in throughput can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳しくは、多層配線における層間接続
構造を高信頼性をもって実現しうる工程を有する、半導
体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a process capable of highly reliably realizing an interlayer connection structure in a multilayer wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、MIS型トランジスタにおい
ては、ゲート電極や配線等のデザインルールもクォータ
ミクロンあるいはそれ以下に縮小されつつある。かかる
高集積度の半導体装置においては、多層配線における層
間接続構造にもその所要面積を低減するために、レイア
ウト上の工夫が採り込まれている。
2. Description of the Related Art With the progress of higher integration and higher performance of semiconductor devices such as LSI, design rules for gate electrodes, wirings, etc. in MIS transistors are being reduced to quarter micron or smaller. . In such a highly integrated semiconductor device, ingenuity in layout is also adopted in the interlayer connection structure in the multilayer wiring in order to reduce the required area.

【0003】その一例として、SRAM(Static
Randam Access Memory)におけ
るシェアードコンタクト(Shared Contac
t)構造があげられる。これを図3を参照して説明す
る。SRAMのメモリセルは、それぞれ一対のドライバ
トランジスタ、アクセストランジスタおよび負荷トラン
ジスタにより、フリップフロップ回路を構成している。
これらのトランジスタのうち、一方のドライバトランジ
スタのゲート電極は、他方のドライバトランジスタのド
レイン領域にシェアードコンタクト構造により接続され
る場合がある。図3はこのシェアードコンタクト構造の
概略断面図である。半導体基板1上の下層絶縁膜3上
に、多結晶シリコン層4および高融点金属シリサイド層
5からなる高融点金属ポリサイド層が形成されており、
この高融点金属ポリサイド層は一方のドライバトランジ
スタのゲート電極およびこのゲート電極から延在する配
線を構成している。半導体基板1および高融点金属シリ
サイド層5を覆って、平坦化された層間絶縁膜6が形成
され、半導体基板1に形成された不純物拡散層2および
高融点金属シリサイド層5に共に臨むシェアードコンタ
クト7が開口されている。不純物拡散層2は他方のドラ
イバトランジスタのドレイン領域に相当する。このシェ
アードコンタクト7内および層間絶縁膜6上には第2層
多結晶シリコン層9が形成されており、一方のドライバ
トランジスタのゲート電極・配線を構成する高融点金属
シリサイド層5と、他方のドライバトランジスタのドレ
イン領域を構成する不純物拡散層2とに、1つのシェア
ードコンタクト7により共通に接続している。
As an example thereof, SRAM (Static)
Shared Contact (Shared Contact) in Random Access Memory
t) A structure is mentioned. This will be described with reference to FIG. Each memory cell of SRAM constitutes a flip-flop circuit by a pair of driver transistor, access transistor and load transistor.
Of these transistors, the gate electrode of one driver transistor may be connected to the drain region of the other driver transistor by a shared contact structure. FIG. 3 is a schematic sectional view of this shared contact structure. A refractory metal polycide layer composed of a polycrystalline silicon layer 4 and a refractory metal silicide layer 5 is formed on the lower insulating film 3 on the semiconductor substrate 1,
This refractory metal polycide layer constitutes the gate electrode of one driver transistor and the wiring extending from this gate electrode. A flattened interlayer insulating film 6 is formed so as to cover the semiconductor substrate 1 and the refractory metal silicide layer 5, and the shared contact 7 that faces the impurity diffusion layer 2 and the refractory metal silicide layer 5 formed on the semiconductor substrate 1 together. Is opened. The impurity diffusion layer 2 corresponds to the drain region of the other driver transistor. A second-layer polycrystalline silicon layer 9 is formed in the shared contact 7 and on the interlayer insulating film 6, and the refractory metal silicide layer 5 forming the gate electrode / wiring of one driver transistor and the other driver. One shared contact 7 is commonly connected to the impurity diffusion layer 2 that forms the drain region of the transistor.

【0004】層間絶縁膜6は、その表面を平坦に形成す
ることが望まれることから、PSG等からなるリフロー
ガラス膜やSOG等の塗布絶縁膜が少なくともその1部
に用いられる。これらの材料層は周知のように耐湿性が
充分ではなく、水分等が透過してコンタクト抵抗が増大
する等の問題が発生する虞れが大きい。そこでシェアー
ドコンタクト7内に露出する層間絶縁膜6の側壁に側壁
保護層8を形成し、水分の影響を遮断する構造が採用さ
れる。
Since it is desired to form the surface of the interlayer insulating film 6 flat, a reflow glass film made of PSG or the like or a coating insulating film of SOG or the like is used for at least a part thereof. As is well known, these material layers do not have sufficient moisture resistance, and there is a high possibility that moisture or the like will penetrate and contact resistance will increase. Therefore, a structure in which a side wall protective layer 8 is formed on the side wall of the interlayer insulating film 6 exposed in the shared contact 7 to block the influence of moisture is adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】シェアードコンタクト
の側壁保護層は、水分のバリア性の高い窒化シリコン、
酸化シリコンあるいは酸窒化シリコン等の無機絶縁膜が
用いられ、その形成方法は緻密な膜質とコンフォーマリ
ティを両立しうる減圧CVD等の熱CVD法が適用され
る。
The side wall protective layer of the shared contact is made of silicon nitride having a high moisture barrier property.
An inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon oxynitride is used, and a thermal CVD method such as low pressure CVD that can achieve both dense film quality and conformality is applied as a method of forming the inorganic insulating film.

【0006】この減圧CVD装置の構成例を図4に示
す。同図は一般的なバッチ式縦型減圧CVD装置の概略
断面図である。石英等からなるべルジャ16はこれを取
り巻くヒータ17等により加熱され、例えば700℃〜
800℃程度の成膜温度に保持されている。不図示の被
処理基板は、これも石英等のウェハボート15に複数
枚、例えば60枚載置され、べルジャ16の下部解放端
より搬入・搬出される。
An example of the structure of this low pressure CVD apparatus is shown in FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of a general batch type vertical low pressure CVD apparatus. The bell jar 16 made of quartz or the like is heated by a heater 17 surrounding the bell jar 16, for example, 700 ° C.
The film formation temperature is kept at about 800 ° C. A plurality of (for example, 60) unillustrated substrates to be processed are also placed on the wafer boat 15 such as quartz, and are carried in and out from the lower open end of the bell jar 16.

【0007】つぎにシェアードコンタクト構造を有する
被処理基板に対し、図5に示す減圧CVD装置を用いて
側壁保護層を形成する工程を図6(a)〜(c)および
図7(d)〜(e)を参照して説明する。図6(a)に
示すシェアードコンタクト構造を有する被処理基板は、
先に図3で説明した構造を形成する中途段階の状態を示
し、図3と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、
その重複する説明は省略するものとする。この被処理基
板を載置したウェハボートのべルジャへの搬入時には、
2 等の不活性ガスをべルジャ内にパージしながら搬入
するが、この際に若干ではあるが周囲の空気がべルジャ
内に巻き込まれ、べルジャ内に搬入された被処理基板表
面と接触する。この際、べルジャ内部は例えば760℃
の高温に保持されているので、図6(b)に示すように
シェアードコンタクト7内に露出した導電材料層のう
ち、最も酸化され易い高融点金属シリサイド層5表面に
は厚い自然酸化膜5aが不所望に形成される。
Next, a step of forming a side wall protective layer on a substrate to be processed having a shared contact structure by using the low pressure CVD apparatus shown in FIG. 5 is shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c) and 7 (d). This will be described with reference to (e). The processed substrate having the shared contact structure shown in FIG.
3 shows a state at an intermediate stage of forming the structure described above with reference to FIG. 3, and the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals,
The overlapping description will be omitted. When carrying the wafer boat with the substrate to be processed into the bell jar,
The inert gas such as N 2 is carried into the bell jar while being purged. At this time, the ambient air is slightly caught in the bell jar and comes into contact with the surface of the substrate to be processed carried into the bell jar. To do. At this time, the inside of the bell jar is, for example, 760 ° C.
6B, a thick natural oxide film 5a is formed on the surface of the refractory metal silicide layer 5 that is most easily oxidized in the conductive material layer exposed in the shared contact 7 as shown in FIG. 6B. It is formed undesirably.

【0008】この状態から窒化シリコン等の保護膜10
を熱CVD法でコンフォーマルに、すなわち下地材料層
の段差形状を反映した形状に形成した状態が図6(c)
である。この状態から全面エッチバックを施して、不純
物拡散層2表面から除去したジャストエッチングの状態
を図7(d)に示す。この状態では、層間絶縁膜6の側
壁に側壁保護層8が所望の形状で残されている。しかし
ながら、高融点金属シリサイド層5上には自然酸化膜5
aが依然として形成されたままである。したがって、高
融点金属シリサイド層5と第2層多結晶シリコン層との
良好なオーミックコンタクトをとるためには、さらにオ
ーバーエッチングを進めて自然酸化膜5aを除去する必
要がある。
From this state, the protective film 10 such as silicon nitride is formed.
FIG. 6C shows a state in which is formed conformally by the thermal CVD method, that is, a shape that reflects the stepped shape of the base material layer.
It is. FIG. 7D shows the just-etched state in which the entire surface is etched back from this state and removed from the surface of the impurity diffusion layer 2. In this state, the sidewall protection layer 8 is left in a desired shape on the sidewall of the interlayer insulating film 6. However, the natural oxide film 5 is formed on the refractory metal silicide layer 5.
a is still formed. Therefore, in order to obtain a good ohmic contact between the refractory metal silicide layer 5 and the second-layer polycrystalline silicon layer, it is necessary to further carry out overetching to remove the natural oxide film 5a.

【0009】図5はこのオーバーエッチング量とシェア
ードコンタクトの収率の関係を示すグラフである。横軸
にオーバーエッチング量(%)をとり、縦軸には例えば
3000個のコンタクトチェーンが所定のコンタクト抵
抗値内に収まる割合、すなわち収率をとってある。図中
の曲線Bが自然酸化膜5aが形成された従来例の場合で
ある。この図から明らかなように、所定内のコンタクト
抵抗値をほぼ100%達成するためには、100%以上
におよぶ長時間のオーバーエッチングが必要であること
が判る。しかしながら、かかる過度のオーバーエッチン
グを経たシェアードコンタクトにおいては、側壁保護層
8は図7(e)に示すようにその一部または全部がエッ
チオフされて消失する。したがって、所期の耐湿性保護
層としての機能の達成が不可能となる。またオーバーエ
ッチング工程中に、不純物拡散層2に不図示のダメージ
層が形成される虞れも大きい。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of overetching and the yield of shared contacts. The horizontal axis shows the over-etching amount (%), and the vertical axis shows the ratio of 3000 contact chains within a predetermined contact resistance value, that is, the yield. Curve B in the figure is the case of the conventional example in which the natural oxide film 5a is formed. As is clear from this figure, in order to achieve a contact resistance value within a predetermined range of almost 100%, it is necessary to perform overetching for 100% or more for a long time. However, in the shared contact that has undergone such excessive over-etching, the sidewall protection layer 8 is partly or wholly etched off and disappears as shown in FIG. Therefore, it becomes impossible to achieve the intended function as the moisture resistant protective layer. Further, there is a high possibility that a damage layer (not shown) is formed in the impurity diffusion layer 2 during the overetching process.

【0010】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
決することを課題とする。すなわち本発明の課題は、シ
ェアードコンタクトを始めとする接続孔の側壁に側壁保
護層を形成するにあたり、下地導電材料層表面の不所望
の酸化や過度のオーバーエッチングによるダメージを防
ぎ、耐湿性等の信頼性に優れた半導体装置の製造方法を
提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to prevent damage due to undesired oxidation or excessive overetching of the surface of the underlying conductive material layer when forming the sidewall protective layer on the sidewall of the contact hole including the shared contact, and to prevent moisture resistance and the like. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having excellent reliability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
達成するために創出されたものである。すなわち本発明
の半導体装置の製造方法は、被処理基板上の導電材料層
上に層間絶縁膜を形成する工程、この層間絶縁膜に、導
電材料層に臨む接続孔を開口する工程、この層間絶縁膜
上および接続孔内部に、保護層をコンフォーマルに形成
する工程、この保護層をエッチバックして少なくとも導
電材料層上から除去するとともに、接続孔側壁に残して
側壁保護層を形成する工程、を有する半導体装置の製造
方法であって、この保護層の形成工程は、熱CVD装置
を用いた熱CVD工程であり、被処理基板の熱CVD装
置への搬入時には、熱CVD装置の内部温度を600℃
以下に制御することを特徴とするものである。
The present invention was created to achieve the above-mentioned objects. That is, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming an interlayer insulating film on a conductive material layer on a substrate to be processed, a step of opening a connection hole facing the conductive material layer in the interlayer insulating film, A step of conformally forming a protective layer on the film and inside the contact hole; a step of etching back the protective layer and removing it from at least the conductive material layer, and forming a side wall protective layer remaining on the side wall of the contact hole; In the method for manufacturing a semiconductor device, the protective layer forming step is a thermal CVD step using a thermal CVD apparatus, and the internal temperature of the thermal CVD apparatus is controlled when the substrate to be processed is loaded into the thermal CVD apparatus. 600 ° C
It is characterized by the following control.

【0012】本発明の1実施態様において、導電材料層
として少なくともWSi2 、MoSi2 やTiSi2
の高融点金属シリサイド層を含む場合に特に好ましく適
用することができる。また本発明で採用する保護層とし
ては、減圧CVD等の熱CVDで緻密な膜が形成される
窒化シリコン層、酸窒化シリコン層および窒化シリコン
層のうちの少なくともいずれか1種からなることが好ま
しい。
In one embodiment of the present invention, it can be particularly preferably applied when the conductive material layer includes at least a refractory metal silicide layer such as WSi 2 , MoSi 2 or TiSi 2 . Further, the protective layer employed in the present invention is preferably made of at least one of a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, and a silicon nitride layer on which a dense film is formed by thermal CVD such as low pressure CVD. .

【0013】つぎに作用の説明に移る。本発明の要旨
は、従来一定の熱CVD温度、例えば700℃〜800
℃の高温に定常的保持されていた熱CVD装置のべルジ
ャ16内温度を、被処理基板の搬入時に限り600℃以
下に制御する点にある。これにより、搬入時にべルジャ
16内に大気が巻き込まれた場合においても、高融点金
属シリサイド層等の酸化され易い導電材料層表面に自然
酸化膜が形成される虞れは解消される。搬入時のべルジ
ャ16内温度の下限は特に制限はないが、搬入後に熱C
VD温度まで昇温する加熱時間を考慮すれば、不必要に
低い温度にべルジャ16内温度を低下させることはスル
ープットの低下をもたらす。また不必要な低温度に冷却
し、緻密な保護膜を形成しうる熱CVD温度までの昇温
サイクルを繰り返すと、べルジャ16内に堆積した保護
膜材料が剥離してパーティクルレベルを悪化する虞れが
ある。したがって、べルジャ16内温度を例えば400
℃以上600℃以下に設定すれば、自然酸化膜の発生が
なく、スループットの高い製造方法とすることができ
る。
Next, the operation will be described. The gist of the present invention is that the conventional constant thermal CVD temperature, for example, 700 ° C. to 800 ° C.
The point is to control the temperature inside the bell jar 16 of the thermal CVD apparatus, which was constantly maintained at a high temperature of ℃ to 600 ℃ or less only when the substrate to be processed is loaded. This eliminates the possibility that a natural oxide film will be formed on the surface of the conductive material layer, such as the refractory metal silicide layer, which is easily oxidized even when the atmosphere is caught in the bell jar 16 at the time of loading. The lower limit of the temperature inside the bell jar 16 at the time of loading is not particularly limited, but the heat C
Considering the heating time for raising the temperature to the VD temperature, lowering the temperature inside the belger 16 to an unnecessarily low temperature causes a decrease in throughput. Further, if the temperature rising cycle up to the thermal CVD temperature capable of forming a dense protective film by cooling to an unnecessarily low temperature is repeated, the protective film material deposited in the bell jar 16 may be peeled off to deteriorate the particle level. There is Therefore, the temperature inside the bell jar 16 is, for example, 400
When the temperature is set to be not lower than 600 ° C. and not higher than 600 ° C., it is possible to obtain a manufacturing method with high throughput without generation of a natural oxide film.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0015】実施例1 本実施例は、SRAMの一方のドライバトランジスタの
ゲート電極・配線と、他方のドライバトランジスタのド
レイン領域とのシェアードコンタクトに本発明を適用し
た例であり、これを図1(a)〜(c)および図2
(d)〜(e)を参照して説明する。なお従来例の説明
で参照した図6〜図7中の構成要素と同様の構成部分に
は同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
Embodiment 1 This embodiment is an example in which the present invention is applied to the shared contact between the gate electrode / wiring of one driver transistor of the SRAM and the drain region of the other driver transistor, which is shown in FIG. a) to (c) and FIG.
This will be described with reference to (d) to (e). The same components as those in FIGS. 6 to 7 referred to in the description of the conventional example are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0016】図1(a)に示すように、被処理基板とし
てシリコン等の半導体基板1上の下層絶縁膜3上に、多
結晶シリコン層4および高融点金属シリサイド層5から
なる高融点金属ポリサイド層が形成されており、この高
融点金属ポリサイド層は一方のドライバトランジスタの
ゲート電極およびこのゲート電極から延在する配線を構
成している。この下層絶縁膜3は、選択酸化法等により
形成された素子間分離領域等であってもよい。半導体基
板1および高融点金属シリサイド層5を覆って、リフロ
ー熱処理等で平坦化されたPSG等の層間絶縁膜6が形
成され、半導体基板1に形成された不純物拡散層2およ
び高融点金属シリサイド層5に共に臨むシェアードコン
タクト7が開口されている。不純物拡散層2は他方のド
ライバトランジスタのドレイン領域に相当する。ここま
での段階までは、常法に準拠して形成することができ
る。
As shown in FIG. 1A, a refractory metal polycide composed of a polycrystalline silicon layer 4 and a refractory metal silicide layer 5 is formed on a lower insulating film 3 on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like as a substrate to be processed. A layer is formed, and the refractory metal polycide layer constitutes the gate electrode of one driver transistor and a wiring extending from this gate electrode. The lower insulating film 3 may be an element isolation region formed by a selective oxidation method or the like. The impurity diffusion layer 2 and the refractory metal silicide layer formed on the semiconductor substrate 1 are formed by covering the semiconductor substrate 1 and the refractory metal silicide layer 5 with the interlayer insulating film 6 such as PSG planarized by reflow heat treatment or the like. A shared contact 7 facing each other is opened. The impurity diffusion layer 2 corresponds to the drain region of the other driver transistor. The steps up to this point can be formed according to a conventional method.

【0017】次工程が本実施例の要部を占める工程であ
る。図1(a)に示すシェアードコンタクトが形成され
た被処理基板を、図4に示した減圧CVD装置のウェハ
ボート15上に複数枚載置し、N2 等の不活性ガスをパ
ージしつつべルジャ16内に搬入する。この時、べルジ
ャ16内温度は500℃に制御しておいた。このため、
搬入時に若干の大気がべルジャ16内に不可避的に巻き
込まれた場合においても、高融点金属シリサイド層5表
面に厚い自然酸化膜が形成されることはなかった。
The next step is the step that occupies the main part of this embodiment. A plurality of substrates to be processed having the shared contact shown in FIG. 1A are placed on the wafer boat 15 of the low pressure CVD apparatus shown in FIG. 4 and purged with an inert gas such as N 2. Carry it into Luja 16. At this time, the temperature inside the bell jar 16 was controlled to 500 ° C. For this reason,
Even if some air was inevitably caught in the bell jar 16 during the loading, a thick natural oxide film was not formed on the surface of the refractory metal silicide layer 5.

【0018】ウェハボート15を搬入しべルジャ16が
気密状態となってから、そのままN2 やAr等の不活性
ガスをパージしつつ、あるいは不図示の真空ポンプで高
真空に排気しながらべルジャ16内温度を成膜温度であ
る例えば760℃に昇温する。この後、下記減圧CVD
条件によりSi3 4 からなる緻密な保護層を例えば7
0nmの厚さに形成する。 保護層の減圧CVD条件 SiH2 Cl2 流量 70 sccm NH3 流量 700 sccm ガス圧力 73 Pa 被処理基板温度 760 ℃ 保護層10は図1(b)に示すようにシェアードコンタ
クト7の形状を反映してコンフォーマルに形成される。
After the wafer boat 15 is carried in and the bell jar 16 becomes airtight, the bell jar 16 is purged with an inert gas such as N 2 or Ar or is evacuated to a high vacuum with a vacuum pump (not shown). The internal temperature of 16 is increased to a film forming temperature of 760 ° C. After this, the following low pressure CVD
Depending on the conditions, a dense protective layer made of Si 3 N 4 may be formed,
It is formed to a thickness of 0 nm. Low-pressure CVD condition for protective layer SiH 2 Cl 2 flow rate 70 sccm NH 3 flow rate 700 sccm Gas pressure 73 Pa Processed substrate temperature 760 ° C. The protective layer 10 reflects the shape of the shared contact 7 as shown in FIG. Formed conformally.

【0019】つぎに保護層10が形成された被処理基板
を例えば平行平板型RIE装置に搬送し、下記エッチバ
ック条件により保護層10をエッチングし、側壁保護層
8を形成する。 CF4 流量 20 sccm Ar流量 400 sccm ガス圧力 20 Pa RFパワー 150 W 被処理基板温度 20 ℃ 本エッチバック条件におけるオーバーエッチング量とコ
ンタクトチェーンの収率の関係を、同じく図5に示した
曲線Aに示す。コンタクトチェーンの収率の定義は、従
来例の説明で前述した通りである。同図から明らかなよ
うに、オーバーエッチング量が20%を超えればほぼ1
00%の収率が得られる。本実施例では30%のオーバ
ーエッチングをおこなった。
Next, the substrate to be processed having the protective layer 10 formed thereon is conveyed to, for example, a parallel plate type RIE apparatus, and the protective layer 10 is etched under the following etch back conditions to form the side wall protective layer 8. CF 4 flow rate 20 sccm Ar flow rate 400 sccm Gas pressure 20 Pa RF power 150 W Substrate temperature 20 ° C. The relationship between the overetching amount and the yield of contact chains under this etchback condition is shown in the curve A shown in FIG. Show. The definition of contact chain yield is as described above in the description of the conventional example. As is clear from the figure, almost 1 when the overetching amount exceeds 20%.
A yield of 00% is obtained. In this example, 30% over-etching was performed.

【0020】この結果、図1(c)に示すようにシェア
ードコンタクト7の側面には側壁保護層8が形成され、
導電材料層である不純物拡散層2および高融点金属シリ
サイド層5表面からは保護層10を除去することができ
た。また不純物拡散層2にダメージ部分が形成されるこ
とはなかった。
As a result, a side wall protective layer 8 is formed on the side surface of the shared contact 7 as shown in FIG.
It was possible to remove the protective layer 10 from the surfaces of the impurity diffusion layer 2 and the refractory metal silicide layer 5 which are conductive material layers. Further, no damaged portion was formed in the impurity diffusion layer 2.

【0021】本実施例によれば、シェアードコンタクト
構造が採用され、酸化され易い導電材料層が露出した被
処理基板に熱CVDにより保護層を形成する場合におい
ても、導電材料層表面に自然酸化膜が厚く形成されるこ
とがない。したがって、側壁保護層形成のためのエッチ
バックにおいて過度のオーバーエッチングを施す必要は
なく、耐湿性に優れた半導体装置を制御性よく製造する
ことができる。本実施例の側壁保護層の製造工程は、多
結晶シリコン層4が直接不純物拡散層2表面に延在する
構造、すなわちシェアードダイレクトコンタクト構造に
も同様に適用することが可能である。
According to the present embodiment, the shared contact structure is adopted, and even when the protective layer is formed by thermal CVD on the substrate to be processed in which the conductive material layer which is easily oxidized is exposed, the natural oxide film is formed on the surface of the conductive material layer. Is not formed thick. Therefore, it is not necessary to perform excessive over-etching in the etch back for forming the sidewall protection layer, and a semiconductor device having excellent moisture resistance can be manufactured with good controllability. The manufacturing process of the sidewall protective layer of this embodiment can be similarly applied to a structure in which the polycrystalline silicon layer 4 extends directly on the surface of the impurity diffusion layer 2, that is, a shared direct contact structure.

【0022】実施例2 本発明はシェアードコンタクトに限らず、一般的な接続
孔構造にも適用することができる。その一例として、下
層配線により段差が形成され、この段差を吸収するため
にSOG等の平坦化層間絶縁膜が形成された積層構造の
層間絶縁膜にヴァイアホールを形成する場合がある。こ
れを図3に示す概略断面図を参照して説明する。
Embodiment 2 The present invention is not limited to shared contacts and can be applied to general connection hole structures. As an example thereof, there is a case where a via hole is formed in an interlayer insulating film having a laminated structure in which a step is formed by the lower layer wiring and a flattening interlayer insulating film such as SOG is formed to absorb the step. This will be described with reference to the schematic sectional view shown in FIG.

【0023】下層絶縁膜3上には多結晶シリコン層4お
よび高融点金属シリサイド層5からなるポリサイド構造
の下層配線層が形成され、これにより段差が発生してい
る。つぎに減圧CVD等により下層層間絶縁膜11、S
OG(Spin on glass)の塗布・焼成等に
より平坦化層間絶縁膜12、および減圧CVD等により
上層層間絶縁膜13を順次形成して、平坦な表面を有す
る積層層間絶縁膜を形成する。この積層層間絶縁膜に、
下層配線に臨むヴァイアホール14を開口すると、その
側壁には平坦化層間絶縁膜12の側面が露出する。
On the lower insulating film 3, a lower wiring layer of a polycide structure composed of a polycrystalline silicon layer 4 and a refractory metal silicide layer 5 is formed, which causes a step. Next, the lower interlayer insulating film 11, S is formed by low pressure CVD or the like.
A flattened interlayer insulating film 12 is formed by coating and firing OG (Spin on glass), and an upper interlayer insulating film 13 is sequentially formed by low pressure CVD or the like to form a laminated interlayer insulating film having a flat surface. In this laminated interlayer insulating film,
When the via hole 14 facing the lower layer wiring is opened, the side surface of the planarizing interlayer insulating film 12 is exposed on the side wall thereof.

【0024】SOGやポリイミド等の塗布絶縁膜は平坦
性に優れるものの、耐湿性に問題があり、このままヴァ
イアプラグを埋め込んだ場合にはポイズンドヴァイアに
よるコンタクト抵抗の劣化が懸念される。そこでかかる
構造においても全面にSi34 等の保護層(図示せ
ず)を形成し、エッチバックにより側壁保護層8を形成
することがおこなわれる。この際膜質のよい熱CVDに
より保護層を形成すると、酸化され易い高融点金属シリ
サイド層5表面に厚い自然酸化膜が形成される虞れがあ
る。
Although a coating insulating film such as SOG or polyimide has excellent flatness, it has a problem in moisture resistance, and if the via plug is buried as it is, there is a concern that the contact resistance may be deteriorated by the poisoned via. Therefore, also in such a structure, a protective layer (not shown) such as Si 3 N 4 is formed on the entire surface, and the sidewall protective layer 8 is formed by etchback. At this time, if the protective layer is formed by thermal CVD with a good film quality, a thick natural oxide film may be formed on the surface of the refractory metal silicide layer 5 that is easily oxidized.

【0025】そこで本実施例においても、減圧CVD等
の熱CVD装置に被処理基板を搬入する際に、チャンバ
内温度を600℃以下に制御し、しかる後に減圧CVD
温度まで昇温することにより、かかる不都合を回避する
ことが可能である。減圧CVD条件およびエッチバック
条件等は前実施例1と同様でよい。
Therefore, also in this embodiment, when the substrate to be processed is loaded into a thermal CVD apparatus such as low pressure CVD, the temperature inside the chamber is controlled to 600 ° C. or lower, and then the low pressure CVD is performed.
By raising the temperature, it is possible to avoid such inconvenience. The low pressure CVD condition and the etch back condition may be the same as in the first embodiment.

【0026】以上、本発明を2例の実施例により詳細に
説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるも
のではない。
Although the present invention has been described in detail with reference to the two examples, the present invention is not limited to these examples.

【0027】例えば、導電材料層として半導体基板に形
成された不純物拡散層、あるいは多結晶シリコンと高融
点金属シリサイド層が積層された高融点金属ポリサイド
層を例示したが、高融点金属シリサイド単層や高融点金
属、あるいは銅系金属等、自然酸化膜が形成され易い導
電材料層に適用して効果を納めることができる。
For example, the impurity diffusion layer formed on the semiconductor substrate as the conductive material layer or the refractory metal polycide layer in which the polycrystalline silicon and the refractory metal silicide layer are laminated has been exemplified. The effect can be achieved by applying it to a conductive material layer such as a refractory metal or a copper-based metal in which a natural oxide film is easily formed.

【0028】また保護層として窒化シリコンを例示した
が、熱CVDにより緻密な膜質を得ることができる酸化
シリコン、酸窒化シリコン等を任意に用いてよい。
Although silicon nitride is used as an example of the protective layer, silicon oxide, silicon oxynitride or the like, which can obtain a dense film quality by thermal CVD, may be optionally used.

【0029】さらに、減圧CVD等の熱CVD装置に被
処理基板を搬入する際に、そのバッチ数を重ねた場合に
装置内壁に堆積した膜が剥離して被処理基板に付着する
虞れがある場合には、搬入前にNF3 、ClF3 あるい
はC2 6 等のフッ素系ガスによるin−situのガ
スエッチングによるチャンバクリーニングを施せばよ
い。かかる工程の追加によりパーティクル汚染が回避さ
れ、またさらに低温で熱CVD装置へ被処理基板を搬入
することが可能となるので、導電材料層上の自然酸化膜
形成の回避効果が徹底される。
Further, when the substrates to be processed are carried into a thermal CVD device such as low pressure CVD, when the batches are piled up, the film deposited on the inner wall of the device may peel off and adhere to the substrate to be processed. In this case, before carrying in, chamber cleaning may be performed by in-situ gas etching with a fluorine-based gas such as NF 3 , ClF 3 or C 2 F 6 . By adding such a step, particle contamination can be avoided, and the substrate to be processed can be carried into the thermal CVD apparatus at a lower temperature, so that the effect of avoiding the formation of a natural oxide film on the conductive material layer is thoroughly achieved.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体装置の製造方法によれば、接続孔の側壁に耐湿
性向上等の目的で側壁保護層を熱CVD法で形成するに
あたり、下地の導電材料層表面の不所望の酸化を防止す
ることができる。したがって、過度のオーバーエッチン
グの必要はなく、側壁保護層のエッチオフによる消失
や、不純物拡散層等の導電材料層のダメージを防止する
ことができる。本発明は特にSRAMのシェアードコン
タクト構造の形成に採用して効果が大きい。
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in forming the side wall protective layer on the side wall of the connection hole by the thermal CVD method for the purpose of improving moisture resistance, etc. Undesired oxidation of the surface of the underlying conductive material layer can be prevented. Therefore, excessive over-etching is not necessary, and it is possible to prevent disappearance of the sidewall protective layer due to etch-off and damage to the conductive material layer such as the impurity diffusion layer. The present invention is particularly effective when used for forming a shared contact structure of SRAM.

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

【図1】本発明を適用した実施例1を、その工程順に説
明する概略断面図であり、(a)はシェアードコンタク
トを開口した状態、(b)は保護層を全面に形成した状
態、(c)は保護層をエッチバックして側壁保護層を形
成した状態をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a first embodiment to which the present invention is applied in the order of steps, in which (a) is a state in which a shared contact is opened, (b) is a state in which a protective layer is formed on the entire surface, c) shows the state that the side wall protective layer is formed by etching back the protective layer.

【図2】本発明を適用した実施例2のヴァイアホール形
状を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a via hole shape of Example 2 to which the present invention is applied.

【図3】シェアードコンタクト構造を示す概略断面図で
ある。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a shared contact structure.

【図4】熱CVD装置の一例の、縦型減圧CVD装置の
構成例を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a vertical decompression CVD apparatus as an example of a thermal CVD apparatus.

【図5】シェアードコンタクト構造に側壁保護層をエッ
チバックにより形成する場合のオーバーエッチング量と
コンタクトチェーンの収率を示すグラフであり、Aは本
発明を、Bは従来例を示す。
FIG. 5 is a graph showing the amount of overetching and the yield of contact chains when a sidewall protective layer is formed by etchback in a shared contact structure, where A is the present invention and B is a conventional example.

【図6】従来例の前半の工程を、その工程順に説明する
概略断面図であり、(a)はシェアードコンタクトを開
口した状態、(b)は熱CVD装置への搬入時に、高融
点金属シリサイド層上に不所望の自然酸化膜が厚く形成
された状態、(c)保護層を全面に形成した状態であ
る。
6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the first half of the steps of the conventional example in the order of the steps, where FIG. 6A is a state in which a shared contact is opened, and FIG. 6B is a refractory metal silicide when being carried into a thermal CVD apparatus. An undesired natural oxide film is formed thick on the layer, and (c) a protective layer is formed on the entire surface.

【図6】従来例の後半の工程を、その工程順に説明する
概略断面図であり、(d)は保護層エッチバックして側
壁保護層を形成した状態、(e)は過度のオーバーエッ
チングにより側壁保護層の1部が消失した状態である。
6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating the latter half of the steps of the conventional example in the order of the steps. FIG. 6D is a state in which the sidewall protective layer is formed by etching back the protective layer, and FIG. This is a state in which a part of the side wall protective layer has disappeared.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 不純物拡散層 3 下層絶縁層 4 多結晶シリコン層 5 高融点金属シリサイド層 5a 自然酸化膜 6 層間絶縁膜 7 シェアードコンタクト 8 側壁保護層 9 第2層多結晶シリコン層 10 保護層 11 下層層間絶縁膜 12 平坦化層間絶縁膜 13 上層層間絶縁膜 14 ヴァイアホール 15、15’ウェハボート 16 べルジャ 17 ヒータ 1 semiconductor substrate 2 impurity diffusion layer 3 lower insulating layer 4 polycrystalline silicon layer 5 refractory metal silicide layer 5a natural oxide film 6 interlayer insulating film 7 shared contact 8 sidewall protective layer 9 second layer polycrystalline silicon layer 10 protective layer 11 lower layer Interlayer insulating film 12 Flattening interlayer insulating film 13 Upper interlayer insulating film 14 Via hole 15, 15 'Wafer boat 16 Belleger 17 Heater

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/31 H01L 21/90 C 21/95 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/31 H01L 21/90 C 21/95

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板上の導電材料層上に層間絶縁
膜を形成する工程、 前記層間絶縁膜に、前記導電材料層に臨む接続孔を開口
する工程、 前記層間絶縁膜上および前記接続孔内部に、保護層をコ
ンフォーマルに形成する工程、 前記保護層をエッチバックして少なくとも前記導電材料
層上から除去するとともに、前記接続孔側壁に残して側
壁保護層を形成する工程、 を有する半導体装置の製造方法であって、 前記保護層の形成工程は、 熱CVD装置を用いた熱CVD工程であり、 前記被処理基板の前記熱CVD装置への搬入時には、 前記熱CVD装置の内部温度を600℃以下に制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of forming an interlayer insulating film on a conductive material layer on a substrate to be processed, a step of opening a connection hole facing the conductive material layer in the interlayer insulating film, the interlayer insulating film and the connection. A step of conformally forming a protective layer inside the hole, a step of etching back the protective layer to remove it from at least the conductive material layer, and a sidewall protective layer remaining on the sidewall of the connection hole. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the protective layer forming step is a thermal CVD step using a thermal CVD apparatus, and when the substrate to be processed is carried into the thermal CVD apparatus, an internal temperature of the thermal CVD apparatus is set. Is controlled to be 600 ° C. or lower.
【請求項2】 導電材料層は、少なくとも高融点金属シ
リサイド層を含むことを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive material layer includes at least a refractory metal silicide layer.
【請求項3】 保護層は、窒化シリコン層、酸窒化シリ
コン層および酸化シリコン層のうちの少なくともいずれ
か1種からなることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the protective layer is made of at least one of a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, and a silicon oxide layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8871633B2 (en) 2011-10-04 2014-10-28 Sony Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same

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