JPH1074833A - コンタクト形成方法 - Google Patents

コンタクト形成方法

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JPH1074833A
JPH1074833A JP22848996A JP22848996A JPH1074833A JP H1074833 A JPH1074833 A JP H1074833A JP 22848996 A JP22848996 A JP 22848996A JP 22848996 A JP22848996 A JP 22848996A JP H1074833 A JPH1074833 A JP H1074833A
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Tadayuki Kimura
忠之 木村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の拡散層と配線層とを導通するコンタク
トを形成するに当たり、信頼性の高いコンタクトを形成
できる方法を提供する。 【解決手段】 不純物濃度の高い拡散領域12を有する
シリコン基板14上に絶縁膜16を形成する工程と、絶
縁膜を貫通して拡散領域を露出させるコンタクトホール
18を高密度プラズマエッチング法により開口する工程
と、コンタクトホールの底面及び側面を含め基板全面に
ポリシリコン膜32を成膜する工程と、異方性エッチン
グを施して、コンタクトホールの側面のポリシリコン膜
を除いて、コンタクトホールの底面及び基板面のポリシ
リコン膜を除去する工程と、基板にCDEによるライト
エッチングを施して、コンタクトホールの底面の損傷領
域及びコンタクトホールの側面のポリシリコン膜を除去
するCDE工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンタクト形成方
法に関し、更に詳細には、基板の拡散領域と配線層とを
導通するコンタクトを形成する際に、信頼性の高いコン
タクトを形成できるように改良したコンタクト形成方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デザインルールの微細化と共に、微細加
工を可能とする高密度プラズマ処理法、特に高密度プラ
ズマエッチング法が多用されるようになり、そのためデ
バイスの基板面に発生するプラズマ・ダメージが問題視
されている。例えば、高密度プラズマを利用したドライ
エッチング法により、基板の拡散領域と配線層とを導通
するコンタクトを形成するためのコンタクトホールを開
口する際、基板のコンタクト底部、即ち拡散領域の表層
にSiCが形成されることが、確認されている。SiC
は、上層配線と基板とのコンタクト抵抗を増加させるこ
とから配線形成前にSiCの除去を行う必要がある。そ
こで、従来 基板に与えるダメージが比較的小さいChem
ical Dry Etching(CDE、以下、簡単にCDEと言
う)を適用して、拡散領域内のSiCを除去している。
CDEは、反応ガスをマイクロ波放電によりプラズマ化
してラジカルを生成し、生成したラジカルをエッチング
室に導入して、基板面に衝突させエッチングを行う方式
である。
【0003】ここで、図3を参照して、基板の拡散層と
配線層とを導通する従来のコンタクト形成方法を簡単に
説明する。 (1)先ず、図3(a)に示すように、p−ウエル領域
内にn+拡散層12を形成したシリコン基板14上に層
間絶縁膜としてSiO2 膜16を成膜する。 (2)次いで、ホトリソグラフィ法によりレジストマス
ク(図示せず)を形成し、そのレジストマスクを使用し
て、図3(b)に示すように、高密度プラズマエッチン
グ法によりSiO2 膜16を貫通して拡散層12を露出
させるコンタクトホール18を開口する。この結果、コ
ンタクトホール18の底部、即ち拡散層12の表層がS
iCに転化する等により、拡散層12の表層にダメージ
層20が生成する。 (3)続いて、ダメージ層20を除去するために、CD
Eによるライトエッチングを適用して、図3(c)に示
すように、拡散層20をエッチングする。 (4)次いで、図3(d)に示すように、Ti/TiN
層の密着層22、更にタングステン膜24を基板全面に
成膜し、続いてエッチバックして、コンタクトプラグ2
6を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、(3)の工程
で実施したCDEは等方性エッチングであるので、基板
エッチング時に、コンタクトホール18の底面のみなら
ず、シリコン基板14が横方向にも削られて、図3
(c)に示すように、SiO2 膜16の下に横孔状の凹
み28が発生する。その結果、(4)の工程でTi/T
iN層の密着層22及びタングステン膜24の埋め込み
金属でコンタクトホール18を埋め込んだ際、埋め込み
金属でコンタクトホール18を完全に埋め込むことが出
来ずに、コンタクトホール18内に空洞30が生じる。
そのために、コンタクトプラグ26内で応力集中が生
じ、埋め込み金属膜の剥がれが生じたり、水分が空洞3
0に蓄積したりして、導通不良が生じ、デバイスの配線
構造の信頼性を低下させるいう問題が生じていた。
【0005】そこで、本発明の目的は、基板の拡散層と
配線層とを導通するコンタクトを形成するに当たり、信
頼性の高いコンタクトを形成できる方法を提供すること
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、CDEによ
るライトエッチングの際に、基板が横孔状にエッチング
されないようにするために、ポリシリコン膜によるサイ
ドウォールをコンタクトホールに形成し、CDEのエッ
チングの等方性効果をサイドウォールで相殺することを
着眼し、本発明を完成するに到った。
【0007】よって、上記目的を達成するために、本発
明に係るコンタクト形成方法は、不純物濃度の高い拡散
領域を有するシリコン基板上に絶縁膜を形成する工程
と、絶縁膜を貫通して拡散領域を露出させるコンタクト
ホールを高密度プラズマエッチング法により開口する工
程と、コンタクトホールの底面及び側面を含む基板全面
にポリシリコン膜を成膜する工程と、異方性エッチング
を施して、コンタクトホールの側面のポリシリコン膜を
除くコンタクトホールの底面及び基板面のポリシリコン
膜を除去する工程と、CDEによるライトエッチングを
基板に施して、コンタクトホールの底面の拡散領域の表
層及びコンタクトホールの側面のポリシリコン膜を除去
するCDE工程とを有することを特徴としている。
【0008】本発明方法で成膜するポリシリコン膜のサ
イドウォールの膜厚は、ダメージ層の厚さ等により異な
るが、通常、30nmから50nmの範囲で良い。30
nmより薄いと本発明の効果が乏しく、逆に50nmよ
り厚くするのは、コンタクトホールのアスペクト比が大
きくなり、その後のCDEでの除去が難しくなるからで
ある。また、本発明方法で除去する拡散領域の表層の厚
さは、ダメージ層の厚さ、従って高密度プラズマエッチ
ングの条件により異なるが、通常、20nmから40n
mの範囲で良い。20nmより薄いと本発明の効果が乏
しく、逆に40nmより厚くしても本発明の効果は変わ
らず、拡散層を削り過ぎると、拡散層の抵抗が高くなる
という問題があるからである。コンタクトホールの底面
のポリシリコン膜を除去する異方性エッチングには、例
えばCl2 /O2 ガスを用いたECRエッチングを使用
する。本発明方法で開口したコンタクトホールに、例え
ばタングステン金属等の低抵抗高融点金属でコンタクト
プラグを形成することにより、従来のような導通不良を
生じさせない信頼性の高い配線構造を備えた半導体装置
を実現できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例 本実施例は、本発明方法の実施例であって、図1(a)
から(d)及び図2(e)から(g)は、本発明方法の
各工程毎の基板断面図である。図1及び図2のうち、図
3と同じ部位には同じ符号を付している。 (1)先ず、図1(a)に示すように、p−ウエル領域
内にn+拡散層12を形成したシリコン基板14上に膜
厚1μm 程度のSiO2 膜16を形成する。 (2)次いで、ホトリソグラフィ法を用いてレジストマ
スク(図示せず)を形成し、そのマスクを使用して、以
下の条件の下で高密度プラズマエッチング法により、図
1(b)に示すように、SiO2 膜16にコンタクトホ
ール18を開口する。 プラズマエッチング条件 装置 :マグネトロンエッチャー 反応ガス:C4 8 /Ar/CO=7/200/100
sccm 圧力 :5.3Pa RF出力:1600W
【0010】エッチングの際、シリコン基板14がオー
バーエッチングされるために、拡散層16の表層には、
図1(b)に示すように、主としてSiCの薄い層から
なるダメージ層20が生成する。
【0011】その状態で、図1(c)に示すように、コ
ンタクトホール18の底面及び側面を含む基板全面に膜
厚50nmのポリシリコン膜32をCVD法により成膜
する。次いで、以下の条件の下で異方性エッチングを用
いて、図1(d)に示すように、コンタクトホール18
の側壁にのみポリシリコン膜32が残り、ダメージ層2
0が露出するように、基板面にエッチングを行う。 装置 :ECRエッチャー 反応ガス:Cl2 /O2 =78/2sccm 圧力 :0.4Pa RF出力:70W
【0012】続いて、図2(e)に示すように、以下の
条件で、CDEによりコンタクトホール18の底面を深
さ30nm程度のエッチングして、拡散層12の表層の
ダメージ層20を除去する。 装置 :CDE 反応ガス:CF4 /O2 =150/60sccm 圧力 :40Pa RF出力:700W これにより、コンタクトホール18を高密度プラズマエ
ッチングにより開口した際に生じた拡散層16のダメー
ジ層20は除去される。同時に、CDEは等方性エッチ
ングのため、エッチングが横方向にも進行し、コンタク
トホール18の側面のポリシリコン膜32も、図2
(e)に示すように、除去される。
【0013】この後、図2(f)に示すように、膜厚が
それぞれ30nm、70nm及び600nmのTi/T
iN層22及びW層24の積層構造をCVD法により基
板全面に形成する。次いで、図2(g)に示すように、
Ti/TiN/Wの積層構造がコンタクトホール18内
にのみ残るように既知の方法で異方性エッチングを行
い、コンタクトプラグ26を形成する。以上の工程によ
り、コンタクトプラグ26が、コンタクトホール18内
を完全に埋め込むので、従来生じていたようなコンタク
トプラグ内の応力集中による金属膜剥がれや、水分の蓄
積による導通不良が発生せず、拡散層12と確実に導通
するコンタクトを形成できる。
【0014】
【発明の効果】本発明方法によれば、コンタクトホール
のサイドウォールをポリシリコン膜により形成し、コン
タクトホールの側面のみを残してポリシリコン膜を除去
した後に、CDEのライトエッチングを適用している。
これにより、CDEの等方性効果を側面のポリシリコン
膜により相殺しているので、拡散領域のダメージ層のみ
が除去され、従来生じていたようなコンタクトホールの
底部の横方向拡大を防止し、コンタクトホールを完全に
埋め込んだ導通不良の生じないコンタクトプラグを形成
できる。よって、低抵抗のコンタクトで、しかも信頼性
の高い配線構造を備えた半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)から(d)は、それぞれ、本発明に
係るコンタクト形成方法の各工程毎の基板断面図であ
る。
【図2】図2(e)から(g)は、それぞれ、図1
(d)に続く、本発明方法の各工程毎の基板断面図であ
る。
【図3】図3(a)から(d)は、それぞれ、従来のコ
ンタクト形成方法の各工程毎の基板断面図である。
【符号の説明】
12……n+拡散層、14……シリコン基板、16……
SiO2 膜、18……コンタクトホール、20……ダメ
ージ層、22……Ti/TiN層、24……W層、26
……コンタクトプラグ、28……凹み、30……空洞、
32……ポリシリコン膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物濃度の高い拡散領域を有するシリ
    コン基板上に絶縁膜を形成する工程と、 絶縁膜を貫通して拡散領域を露出させるコンタクトホー
    ルを高密度プラズマエッチング法により開口する工程
    と、 コンタクトホールの底面及び側面を含む基板全面にポリ
    シリコン膜を成膜する工程と、 異方性エッチングを施して、コンタクトホールの側面の
    ポリシリコン膜を除くコンタクトホールの底面及び基板
    面のポリシリコン膜を除去する工程と、 CDEによるライトエッチングを基板に施して、コンタ
    クトホールの底面の拡散領域の表層及びコンタクトホー
    ルの側面のポリシリコン膜を除去するCDE工程とを有
    することを特徴とするコンタクト形成方法。
  2. 【請求項2】 CDE工程の後に、Ti層、TiN層及
    びW層の積層構造からなる埋め込み金属でコンタクトホ
    ールを埋め込むことを特徴とする請求項1に記載のコン
    タクト形成方法。
  3. 【請求項3】 ポリシリコン膜の膜厚を30nmから5
    0nmの範囲にすることを特徴とする請求項1又は2に
    記載のコンタクト形成方法。
  4. 【請求項4】 CDE工程で、コンタクトホールの底面
    の拡散領域の表層を20nmから40nmの範囲の深さ
    で除去することを特徴とする請求項1から3のうちのい
    ずれか1項に記載のコンタクト形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100382549B1 (ko) * 2000-12-21 2003-05-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조방법

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