JPH11297693A - ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法 - Google Patents
ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法Info
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- JPH11297693A JPH11297693A JP8853698A JP8853698A JPH11297693A JP H11297693 A JPH11297693 A JP H11297693A JP 8853698 A JP8853698 A JP 8853698A JP 8853698 A JP8853698 A JP 8853698A JP H11297693 A JPH11297693 A JP H11297693A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第３誘電膜によりアニール時に拡散するドー
パントイオンがコンタクトホール内に侵入することを防
止し、安定した低い接触抵抗を実現する。 【構成】 半導体基板を提供し、、半導体基板上に第１
誘電膜を形成し、第１誘電膜上に第２誘電膜を堆積する
とともに、この第２誘電膜が少なくとも１種類のドーパ
ントイオンを含有し、その厚さを第１誘電膜より厚いも
のとし、第１誘電膜および第２誘電膜中にコンタクトホ
ールを開設し、キャップ状の第３誘電膜を堆積するとと
もに、それがドーパントイオンの第２誘電膜からコンタ
クトホールへの侵入を防止する能力を有するものとし、
第２誘電膜がリフローするに足りる温度でコンタクトホ
ールをアニールすることで、ドープド誘電膜からのドー
パント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法
である。
パントイオンがコンタクトホール内に侵入することを防
止し、安定した低い接触抵抗を実現する。 【構成】 半導体基板を提供し、、半導体基板上に第１
誘電膜を形成し、第１誘電膜上に第２誘電膜を堆積する
とともに、この第２誘電膜が少なくとも１種類のドーパ
ントイオンを含有し、その厚さを第１誘電膜より厚いも
のとし、第１誘電膜および第２誘電膜中にコンタクトホ
ールを開設し、キャップ状の第３誘電膜を堆積するとと
もに、それがドーパントイオンの第２誘電膜からコンタ
クトホールへの侵入を防止する能力を有するものとし、
第２誘電膜がリフローするに足りる温度でコンタクトホ
ールをアニールすることで、ドープド誘電膜からのドー
パント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイスのコ
ンタクトアニール（Contact Anneal）方法に関し、特
に、ドープド（Doped ）誘電膜中でドーパント拡散（Do
pant Diffusion）が発生することを回避できるコンタク
トホールのアニール方法に関する。
ンタクトアニール（Contact Anneal）方法に関し、特
に、ドープド（Doped ）誘電膜中でドーパント拡散（Do
pant Diffusion）が発生することを回避できるコンタク
トホールのアニール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板（Substrate ）上に構築さ
れる現在の半導体デバイスにおいて、シリコン基板内に
形成されるＰ+ 型およびＮ+ 型ドーピング領域は、半導
体デバイスの基本素子であって、それらが特定構造とな
るように連接されて必要な電気回路を形成している。こ
の電気回路が伝導パッド（Conducting Pads ）により外
部に連接され、検査可能となるとともに、パッケージチ
ップの金属リードに連接される。この電気回路におい
て、少なくとも１つの低抵抗金属膜が堆積されてパター
ン形成される（Patterned ）必要があり、コンタクト
（Contacts）ならびにチップ内の異なる領域間における
内部配線（Interconnects ）を形成する。各種の金属お
よび合金がこの金属膜として採用されていいるが、その
うち、高伝導性、低コスト、シリコンに対する適合性
（Compatibility ）という点でアルミニウム金属ならび
にアルミニウム合金が広く使用されている。
れる現在の半導体デバイスにおいて、シリコン基板内に
形成されるＰ+ 型およびＮ+ 型ドーピング領域は、半導
体デバイスの基本素子であって、それらが特定構造とな
るように連接されて必要な電気回路を形成している。こ
の電気回路が伝導パッド（Conducting Pads ）により外
部に連接され、検査可能となるとともに、パッケージチ
ップの金属リードに連接される。この電気回路におい
て、少なくとも１つの低抵抗金属膜が堆積されてパター
ン形成される（Patterned ）必要があり、コンタクト
（Contacts）ならびにチップ内の異なる領域間における
内部配線（Interconnects ）を形成する。各種の金属お
よび合金がこの金属膜として採用されていいるが、その
うち、高伝導性、低コスト、シリコンに対する適合性
（Compatibility ）という点でアルミニウム金属ならび
にアルミニウム合金が広く使用されている。
【０００３】典型的なメタライゼーション工程では、ま
ずウェハー（Wafer ）を絶縁膜で覆ってからパターン形
成し、絶縁膜をエッチングすることでコンタクト開口
（Contact Openings）を形成し、次に、アルミニウム金
属を堆積かつパターン形成してコンタクトプラグ（Plug
s ）および内部金属配線を形成していた。現在のサブミ
クロン（Sub-Micron）半導体技術において、最小特徴寸
法（Feature Size）が微細化されデバイス寸法が引き続
き縮小されているので、接合（例えばコンタクトプラ
グ）深さが減少し、接合面の接触抵抗（Contact Resist
ance）が不可避的に増大するものとなっていた。２種類
の異なる物質間に電気的接触（Electrical Contact）が
形成される時、２物体の界面の抵抗が接触電位となる。
コンタクト内にまたがる２種類の異なる物質の界面の平
均抵抗が接触抵抗Ｒc(単位はΩ-cm2)として定義され
る。表面ドーピング濃度を相当に高いものとすることに
よって初めてサブミクロンのコンタクトにおいて低い接
触抵抗を実現することができ、しかも界面のドーピング
濃度を一定値とすることによって初めて信頼性のある均
一な接触抵抗値を得ることができていた。
ずウェハー（Wafer ）を絶縁膜で覆ってからパターン形
成し、絶縁膜をエッチングすることでコンタクト開口
（Contact Openings）を形成し、次に、アルミニウム金
属を堆積かつパターン形成してコンタクトプラグ（Plug
s ）および内部金属配線を形成していた。現在のサブミ
クロン（Sub-Micron）半導体技術において、最小特徴寸
法（Feature Size）が微細化されデバイス寸法が引き続
き縮小されているので、接合（例えばコンタクトプラ
グ）深さが減少し、接合面の接触抵抗（Contact Resist
ance）が不可避的に増大するものとなっていた。２種類
の異なる物質間に電気的接触（Electrical Contact）が
形成される時、２物体の界面の抵抗が接触電位となる。
コンタクト内にまたがる２種類の異なる物質の界面の平
均抵抗が接触抵抗Ｒc(単位はΩ-cm2)として定義され
る。表面ドーピング濃度を相当に高いものとすることに
よって初めてサブミクロンのコンタクトにおいて低い接
触抵抗を実現することができ、しかも界面のドーピング
濃度を一定値とすることによって初めて信頼性のある均
一な接触抵抗値を得ることができていた。
【０００４】コンタクトあるいは内部配線を形成するた
めの絶縁物質は、通常、誘電物質であり、その誘電定数
（Dielectric Constant ）が１に近いものである。誘電
膜は、通常、層間誘電体（Inter-Layer Dielectric = I
LD）またはポリメタル誘電体（Poly-Metal Dielectric
= PMD ）とすることが望ましい。誘電材料は、堆積する
こともでき、平坦化に利用することもでき、パターン形
成によりシリコンあるいはポリシリコンのコンタクトホ
ールを形成することもできる。コンタクトホール形成に
適当な誘電材料としては、厚さが約５０００〜１０００
０Åのシリケートガラス、例えばリンシリケートガラス
（Phospho-Silicate Glass = PSG）またはホウ素リンシ
リケートガラス（Boro-Phospho-Silicate Glass = BPS
G）がある。これらの材料は、温度がそのガラス転換温
度（Glass Transition Temperature）よりも高い時、例
えば温度が７００℃から９００℃の範囲で緻密化（Dens
ified ）およびリフロー（Reflow）状態となる。シリケ
ートガラスにドーピングイオンを加えると、それらのリ
フロー温度を降下させることができる。例えば、リンシ
リケートガラスはリンをドーピングまたはリンを含有す
る有機化合物（例えばトリメチルリン酸塩 Trimethylp
hosphate = TMP）であり、ホウ素リンシリケートガラス
は、ホウ素およびリンを含有する有機化合物（例えばト
リメチルホウ酸塩 Trimethylborate = TMB）である。誘
電膜のリフローは必要であり、ガラス物質を被覆工程に
適合するものとして、各素子ライン間の隙間を充填して
表面をさらに平坦化することができる。
めの絶縁物質は、通常、誘電物質であり、その誘電定数
（Dielectric Constant ）が１に近いものである。誘電
膜は、通常、層間誘電体（Inter-Layer Dielectric = I
LD）またはポリメタル誘電体（Poly-Metal Dielectric
= PMD ）とすることが望ましい。誘電材料は、堆積する
こともでき、平坦化に利用することもでき、パターン形
成によりシリコンあるいはポリシリコンのコンタクトホ
ールを形成することもできる。コンタクトホール形成に
適当な誘電材料としては、厚さが約５０００〜１０００
０Åのシリケートガラス、例えばリンシリケートガラス
（Phospho-Silicate Glass = PSG）またはホウ素リンシ
リケートガラス（Boro-Phospho-Silicate Glass = BPS
G）がある。これらの材料は、温度がそのガラス転換温
度（Glass Transition Temperature）よりも高い時、例
えば温度が７００℃から９００℃の範囲で緻密化（Dens
ified ）およびリフロー（Reflow）状態となる。シリケ
ートガラスにドーピングイオンを加えると、それらのリ
フロー温度を降下させることができる。例えば、リンシ
リケートガラスはリンをドーピングまたはリンを含有す
る有機化合物（例えばトリメチルリン酸塩 Trimethylp
hosphate = TMP）であり、ホウ素リンシリケートガラス
は、ホウ素およびリンを含有する有機化合物（例えばト
リメチルホウ酸塩 Trimethylborate = TMB）である。誘
電膜のリフローは必要であり、ガラス物質を被覆工程に
適合するものとして、各素子ライン間の隙間を充填して
表面をさらに平坦化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デバイ
ス寸法がますます小さいものとなり、例えばサブハーフ
ミクロン（Sub-Half-Micron ）素子では、ガラスのリフ
ローは不適切なものとなり、化学機械研磨法（Chemical
-Mechanical Polishing = CPM ）に取って代わられるで
あろう。何故ならば、ドーピングされたシリケートガラ
ス誘電膜中に形成されたコンタクトホールにおいて、コ
ンタクトホールの内部表面はドーパント汚染（Dopant C
ontamination）に対して非常に敏感なものであり、リフ
ローを必要とする誘電膜は、高温時にドーパント汚染を
発生さるものであったから、ホウ素リンシリケートガラ
スからホウ素イオンまたはリンイオンが拡散してドーパ
ント汚染を発生させ、接触抵抗の不安定性（Instabilit
y ）を引き起こすものとなっていた。接触抵抗が不安定
であると、半導体デバイスの信頼性に各種の問題が生じ
るものとなっていた。
ス寸法がますます小さいものとなり、例えばサブハーフ
ミクロン（Sub-Half-Micron ）素子では、ガラスのリフ
ローは不適切なものとなり、化学機械研磨法（Chemical
-Mechanical Polishing = CPM ）に取って代わられるで
あろう。何故ならば、ドーピングされたシリケートガラ
ス誘電膜中に形成されたコンタクトホールにおいて、コ
ンタクトホールの内部表面はドーパント汚染（Dopant C
ontamination）に対して非常に敏感なものであり、リフ
ローを必要とする誘電膜は、高温時にドーパント汚染を
発生さるものであったから、ホウ素リンシリケートガラ
スからホウ素イオンまたはリンイオンが拡散してドーパ
ント汚染を発生させ、接触抵抗の不安定性（Instabilit
y ）を引き起こすものとなっていた。接触抵抗が不安定
であると、半導体デバイスの信頼性に各種の問題が生じ
るものとなっていた。
【０００６】そこで、この発明の第１の目的は、上述し
た従来技術の課題を解決できるドープド誘電膜における
コンタクトホールのアニール方法を提供することにあ
る。第２の目的は、ドープド誘電膜においてドーパント
拡散の問題および接触抵抗の不安定性を発生させないコ
ンタクトホールのアニール方法を提供することにある。
第３の目的は、コンタクトホールをアニールする前に、
コンタクトホール内部にキャップ（Cap ）状の酸化膜を
形成して、ドーパントイオンの拡散を防止することにあ
る。第４の目的は、ドーパントイオンの拡散を防止する
のに足りる厚さを備えたキャップ状酸化膜を提供するこ
とにある。第５の目的は、ドーパントイオンの拡散を防
止するに足りる厚さを備えたキャップ状酸化膜を提供す
るとともに、このキャップ状酸化膜を当該誘電膜のリフ
ローを妨げない程度の薄さとして、コンタクトホールが
丸い縁を備えるものにすることにある。第６の目的は、
アニール工程の前にコンタクトホール内部にキャップ状
酸化膜を形成し、リフローを経てコンタクトホールに丸
肩領域（Round Shoulder Area ）を形成することで、後
続のアルミニウム金属スパッタリング工程（Sputtering
Process）を有利なものとすることにある。
た従来技術の課題を解決できるドープド誘電膜における
コンタクトホールのアニール方法を提供することにあ
る。第２の目的は、ドープド誘電膜においてドーパント
拡散の問題および接触抵抗の不安定性を発生させないコ
ンタクトホールのアニール方法を提供することにある。
第３の目的は、コンタクトホールをアニールする前に、
コンタクトホール内部にキャップ（Cap ）状の酸化膜を
形成して、ドーパントイオンの拡散を防止することにあ
る。第４の目的は、ドーパントイオンの拡散を防止する
のに足りる厚さを備えたキャップ状酸化膜を提供するこ
とにある。第５の目的は、ドーパントイオンの拡散を防
止するに足りる厚さを備えたキャップ状酸化膜を提供す
るとともに、このキャップ状酸化膜を当該誘電膜のリフ
ローを妨げない程度の薄さとして、コンタクトホールが
丸い縁を備えるものにすることにある。第６の目的は、
アニール工程の前にコンタクトホール内部にキャップ状
酸化膜を形成し、リフローを経てコンタクトホールに丸
肩領域（Round Shoulder Area ）を形成することで、後
続のアルミニウム金属スパッタリング工程（Sputtering
Process）を有利なものとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
この発明の目的を達成するために、キャップ状誘電膜を
コンタクトホール内部に形成して、ドーパントイオンが
コンタクトホールに侵入することを防止できる厚さを備
えさせるとともに、ドープド誘電膜のリフローを妨げな
い程度の薄さを備えさせる構成としている。具体的な手
段としては、半導体基板を提供するステップと、基板上
に第１誘電膜を形成するステップと、第１誘電膜上に第
２誘電膜を堆積するとともに、この第２誘電膜が少なく
とも１種類のドーパントイオンを含有し、その厚さを第
１誘電膜より厚いものとするステップと、第１誘電膜お
よび第２誘電膜中にコンタクトホールを開設するステッ
プと、キャップ状の第３誘電膜を堆積するとともに、そ
れがドーパントイオンの第２誘電膜からコンタクトホー
ルへの侵入を防止する能力を有するものとするステップ
と、第２誘電膜がリフローするに足りる温度で前記コン
タクトホールをアニールするステップとを具備する。キ
ャップ状の第３誘電膜の厚さを約５０〜６００Åの範囲
とし、望ましくは約１００〜３００Åの範囲とする。ド
ープド誘電膜である第２誘電膜は、リンシリケートガラ
スまたはホウ素リンシリケートガラスを材料とし、約７
００〜９００℃の範囲でリフローを実施する。キャップ
状の第３誘電膜は、プラズマ強化（Plasma Enhanced =
PE）テトラエチルオキシシラン／オゾン（ＴＥＯＳ／Ｏ
3 ）による酸化膜とすることが望ましい。
この発明の目的を達成するために、キャップ状誘電膜を
コンタクトホール内部に形成して、ドーパントイオンが
コンタクトホールに侵入することを防止できる厚さを備
えさせるとともに、ドープド誘電膜のリフローを妨げな
い程度の薄さを備えさせる構成としている。具体的な手
段としては、半導体基板を提供するステップと、基板上
に第１誘電膜を形成するステップと、第１誘電膜上に第
２誘電膜を堆積するとともに、この第２誘電膜が少なく
とも１種類のドーパントイオンを含有し、その厚さを第
１誘電膜より厚いものとするステップと、第１誘電膜お
よび第２誘電膜中にコンタクトホールを開設するステッ
プと、キャップ状の第３誘電膜を堆積するとともに、そ
れがドーパントイオンの第２誘電膜からコンタクトホー
ルへの侵入を防止する能力を有するものとするステップ
と、第２誘電膜がリフローするに足りる温度で前記コン
タクトホールをアニールするステップとを具備する。キ
ャップ状の第３誘電膜の厚さを約５０〜６００Åの範囲
とし、望ましくは約１００〜３００Åの範囲とする。ド
ープド誘電膜である第２誘電膜は、リンシリケートガラ
スまたはホウ素リンシリケートガラスを材料とし、約７
００〜９００℃の範囲でリフローを実施する。キャップ
状の第３誘電膜は、プラズマ強化（Plasma Enhanced =
PE）テトラエチルオキシシラン／オゾン（ＴＥＯＳ／Ｏ
3 ）による酸化膜とすることが望ましい。
【０００８】
【作用】この発明は、ドープド誘電膜からのドーパント
拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法を提供
するものであって、先ずキャップ状酸化膜からなる第３
誘電膜を堆積してドーパントイオンの拡散によるコンタ
クトホールへの侵入を防止するとともに、ドープド誘電
膜がリフローするに足りる温度でコンタクトホールをア
ニールするものである。
拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法を提供
するものであって、先ずキャップ状酸化膜からなる第３
誘電膜を堆積してドーパントイオンの拡散によるコンタ
クトホールへの侵入を防止するとともに、ドープド誘電
膜がリフローするに足りる温度でコンタクトホールをア
ニールするものである。
【０００９】誘電膜に対するリフローにより表面を平坦
化するばかりではなく、約７００〜９００℃の高温アニ
ールによってシリコン基板に発生した結晶構造欠陥を修
復するものである。従って、誘電膜のリフローにより基
板アニールの結晶構造欠陥が修復され、半導体デバイス
の信頼性が向上する。
化するばかりではなく、約７００〜９００℃の高温アニ
ールによってシリコン基板に発生した結晶構造欠陥を修
復するものである。従って、誘電膜のリフローにより基
板アニールの結晶構造欠陥が修復され、半導体デバイス
の信頼性が向上する。
【００１０】誘電膜に対するリフローによって誘電膜中
のコンタクトホールが丸い縁を有するものとなるととも
に、その丸い縁によりアルミニウム金属をスパッタリン
グする時に、金属粒子が容易にコンタクトホールに入り
込むものとなる。アルミニウム金属は、もともと堆積率
ならびに処理量において優れているので、アルミニウム
金属スパッタリング法がコンタクトホールをアルミニウ
ム金属で充填する技術として広く使用されている。コン
タクトホールの丸い縁は、底部カバレッジ（Floor Cove
rage）に有利であり、均一な堆積厚さを実現することが
できる。反対に、コンタクトホールが鋭い縁を有する
と、充填が不充分となり隙間が発生しやすくなる。
のコンタクトホールが丸い縁を有するものとなるととも
に、その丸い縁によりアルミニウム金属をスパッタリン
グする時に、金属粒子が容易にコンタクトホールに入り
込むものとなる。アルミニウム金属は、もともと堆積率
ならびに処理量において優れているので、アルミニウム
金属スパッタリング法がコンタクトホールをアルミニウ
ム金属で充填する技術として広く使用されている。コン
タクトホールの丸い縁は、底部カバレッジ（Floor Cove
rage）に有利であり、均一な堆積厚さを実現することが
できる。反対に、コンタクトホールが鋭い縁を有する
と、充填が不充分となり隙間が発生しやすくなる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明にかかる好適な実施例を図面
に基づいて説明する。 ＜第１実施例＞図１において、半導体構造１０が、シリ
コン基板１２上に形成されているが、この半導体構造１
０を構成するために、先ずシリコン基板１２上に第１誘
電膜として薄いＴＥＯＳ酸化膜１４を堆積してバリヤー
膜とし、ドーパントイオン（図示せず）が後工程の第２
誘電膜であるドープド誘電膜１６からシリコン基板１２
へ拡散することを防止する。薄いＴＥＯＳ酸化膜１４の
厚さを約５０〜１５０Åの範囲とし、ドープド誘電膜１
６の厚さを約５０００〜１００００Åの範囲とする。
に基づいて説明する。 ＜第１実施例＞図１において、半導体構造１０が、シリ
コン基板１２上に形成されているが、この半導体構造１
０を構成するために、先ずシリコン基板１２上に第１誘
電膜として薄いＴＥＯＳ酸化膜１４を堆積してバリヤー
膜とし、ドーパントイオン（図示せず）が後工程の第２
誘電膜であるドープド誘電膜１６からシリコン基板１２
へ拡散することを防止する。薄いＴＥＯＳ酸化膜１４の
厚さを約５０〜１５０Åの範囲とし、ドープド誘電膜１
６の厚さを約５０００〜１００００Åの範囲とする。
【００１２】第２誘電膜であるドープド誘電膜１６は、
ドーピングされた誘電材料を堆積させたもので、例えば
化学気相堆積法によりリンシリケートガラスまたはホウ
素リンシリケートガラスを堆積させたものとする。リン
シリケートガラスは、一般に、水素化リン（ＰＨ3 ）ま
たはトリメチルリン酸塩をドーピングしたものであり、
ホウ素リンシリケートガラスは、一般に、トリメチルホ
ウ酸塩をドーピングしたものである。ドーパントイオン
の効果は誘電膜のリフロー温度を降下させるものであ
り、温度範囲を約７００〜９００℃とする。リフローあ
るいは平坦化によって誘電膜表面の起伏形態（Topograp
hy）がなだらかなものとなる。
ドーピングされた誘電材料を堆積させたもので、例えば
化学気相堆積法によりリンシリケートガラスまたはホウ
素リンシリケートガラスを堆積させたものとする。リン
シリケートガラスは、一般に、水素化リン（ＰＨ3 ）ま
たはトリメチルリン酸塩をドーピングしたものであり、
ホウ素リンシリケートガラスは、一般に、トリメチルホ
ウ酸塩をドーピングしたものである。ドーパントイオン
の効果は誘電膜のリフロー温度を降下させるものであ
り、温度範囲を約７００〜９００℃とする。リフローあ
るいは平坦化によって誘電膜表面の起伏形態（Topograp
hy）がなだらかなものとなる。
【００１３】ＴＥＯＳ酸化膜１４は、ＴＥＯＳの高温分
解により薄い酸化シリコン膜を形成するものであり、そ
の反応はシラン（Silane）の高温分解によるポリシリコ
ン（polysilicon ）の形成に類似したものである。ＴＥ
ＯＳ液体中にキャリアガス（Carrier Gas ）、通常は窒
素ガス等の不活性ガスを送り込んで発泡した（Bubbled
）状態のガス混合物を生成し、反応室中のＴＥＯＳの
分圧を制御する。ＴＥＯＳ分子は、１つのシリコン原子
が４つのエチルオキシ基（ＯＣ2 Ｈ5 ）と結合してでき
たもので、その温度が約６５０〜７５０℃である時に、
二酸化シリコン（Silicon Dioxide = ＳｉＯ2 ）と他の
副産物に分解される。減圧化学気相堆積法（Low Pressu
re CVD = LPCVD）により堆積した薄いＴＥＯＳ酸化膜１
４は優れた均一性とステップカバレッジ特性とを備えた
ものとなる。
解により薄い酸化シリコン膜を形成するものであり、そ
の反応はシラン（Silane）の高温分解によるポリシリコ
ン（polysilicon ）の形成に類似したものである。ＴＥ
ＯＳ液体中にキャリアガス（Carrier Gas ）、通常は窒
素ガス等の不活性ガスを送り込んで発泡した（Bubbled
）状態のガス混合物を生成し、反応室中のＴＥＯＳの
分圧を制御する。ＴＥＯＳ分子は、１つのシリコン原子
が４つのエチルオキシ基（ＯＣ2 Ｈ5 ）と結合してでき
たもので、その温度が約６５０〜７５０℃である時に、
二酸化シリコン（Silicon Dioxide = ＳｉＯ2 ）と他の
副産物に分解される。減圧化学気相堆積法（Low Pressu
re CVD = LPCVD）により堆積した薄いＴＥＯＳ酸化膜１
４は優れた均一性とステップカバレッジ特性とを備えた
ものとなる。
【００１４】次に、フォトマスクでＢＰＳＧ（ホウ酸添
加リン酸ケイ酸ガラス）よりなるドープド誘電膜１６
（第２誘電膜）およびＴＥＯＳ酸化膜１４をパターニン
グするとともに、エッチングを行ってコンタクトホール
１８を形成する。このコンタクトホール１８は、ほぼ垂
直な側壁２２と鋭い縁２４とを有している。
加リン酸ケイ酸ガラス）よりなるドープド誘電膜１６
（第２誘電膜）およびＴＥＯＳ酸化膜１４をパターニン
グするとともに、エッチングを行ってコンタクトホール
１８を形成する。このコンタクトホール１８は、ほぼ垂
直な側壁２２と鋭い縁２４とを有している。
【００１５】後続するコンタクトホール１８のアニール
工程において、半導体構造１０が約７００〜９００℃の
高温中に置かれるので、リンおよびホウ素のドーパント
イオンがＢＰＳＧよりなるドープド誘電膜１６からコン
タクトホール１８へ急速に侵入することとなる。高温炉
アニール法は、約５〜６０分間のアニール時間を必要と
するので、ドーパントイオン拡散という問題が発生す
る。もしも短時間熱処理工程（Rapid Thermal Process
= RTP ）でアニールすれば、そのアニール時間が短いの
で、ドーパントイオン拡散という問題はそれほど深刻な
ものとはならない。しかし、コンタクトホール１８が通
常はＰ型イオン（Ｐ+ ）を高濃度ドーピングあるいはＮ
型イオン（Ｎ+ ）を高濃度ドーピングした能動領域（Ac
tive Regions）に設けられるので、リンおよびホウ素イ
オンの拡散が接触抵抗に深刻な影響をおよぼすものとな
る。金属コンタクトプラグとＢＰＳＧよりなるドープド
誘電膜１６との界面に高濃度のドーパントイオンが存在
すると、接触抵抗を不安定なものとし、デバイスの信頼
性を損なうものとなってしまう。
工程において、半導体構造１０が約７００〜９００℃の
高温中に置かれるので、リンおよびホウ素のドーパント
イオンがＢＰＳＧよりなるドープド誘電膜１６からコン
タクトホール１８へ急速に侵入することとなる。高温炉
アニール法は、約５〜６０分間のアニール時間を必要と
するので、ドーパントイオン拡散という問題が発生す
る。もしも短時間熱処理工程（Rapid Thermal Process
= RTP ）でアニールすれば、そのアニール時間が短いの
で、ドーパントイオン拡散という問題はそれほど深刻な
ものとはならない。しかし、コンタクトホール１８が通
常はＰ型イオン（Ｐ+ ）を高濃度ドーピングあるいはＮ
型イオン（Ｎ+ ）を高濃度ドーピングした能動領域（Ac
tive Regions）に設けられるので、リンおよびホウ素イ
オンの拡散が接触抵抗に深刻な影響をおよぼすものとな
る。金属コンタクトプラグとＢＰＳＧよりなるドープド
誘電膜１６との界面に高濃度のドーパントイオンが存在
すると、接触抵抗を不安定なものとし、デバイスの信頼
性を損なうものとなってしまう。
【００１６】ＢＰＳＧよりなるドープド誘電膜１６にお
いては、しばしばメモリー素子として利用されるＰ+ 能
動領域に対するホウ素ドーパントイオンの影響が深刻で
あり、半導体構造１０のＰ+ およびＮ+ 領域の接触抵抗
が安定したものに維持できなければ、ＢＰＳＧよりなる
ドープド誘電膜１６からのホウ素ならびにリンのドーパ
ントイオンの拡散によって半導体デバイスの信頼性が大
幅に低下してしまう。
いては、しばしばメモリー素子として利用されるＰ+ 能
動領域に対するホウ素ドーパントイオンの影響が深刻で
あり、半導体構造１０のＰ+ およびＮ+ 領域の接触抵抗
が安定したものに維持できなければ、ＢＰＳＧよりなる
ドープド誘電膜１６からのホウ素ならびにリンのドーパ
ントイオンの拡散によって半導体デバイスの信頼性が大
幅に低下してしまう。
【００１７】そこで、図２において、ＰＥ ＴＥＯＳ／
Ｏ3 （プラズマ強化ＴＥＯＳ／オゾン）法によりコンタ
クトホール１８の内部表面を含めて第３誘電膜であるキ
ャップ状酸化膜３０を形成する。ＰＥ ＴＥＯＳ／Ｏ3
法による酸化膜は、通常、低い反応温度で堆積形成さ
れ、その薄膜には気泡巣が自然形成される。このキャッ
プ状酸化膜３０を一時的なダミー酸化膜とし、リフロー
においてドープド誘電膜１６からのドーパントイオンの
拡散を防止するために用いる。このキャップ状酸化膜３
０は、プラズマ化学気相堆積（Plasma Enhanced Chemic
al Vapor Deposition = PECVD ）法によって２５０℃の
温度で堆積形成する。このキャップ状酸化膜３０は、バ
リヤー膜として使用した後に除去される（図４参照）。
Ｏ3 （プラズマ強化ＴＥＯＳ／オゾン）法によりコンタ
クトホール１８の内部表面を含めて第３誘電膜であるキ
ャップ状酸化膜３０を形成する。ＰＥ ＴＥＯＳ／Ｏ3
法による酸化膜は、通常、低い反応温度で堆積形成さ
れ、その薄膜には気泡巣が自然形成される。このキャッ
プ状酸化膜３０を一時的なダミー酸化膜とし、リフロー
においてドープド誘電膜１６からのドーパントイオンの
拡散を防止するために用いる。このキャップ状酸化膜３
０は、プラズマ化学気相堆積（Plasma Enhanced Chemic
al Vapor Deposition = PECVD ）法によって２５０℃の
温度で堆積形成する。このキャップ状酸化膜３０は、バ
リヤー膜として使用した後に除去される（図４参照）。
【００１８】７００〜１０００℃の温度でアニールを行
うが、７５０〜９００℃が望ましく、８００〜９００℃
が更に望ましい。このような温度はＢＰＳＧからなるド
ープド誘電膜１６をリフローさせるのに最適な温度であ
る。アニール時間を約１０〜６０分間の範囲とし、２０
〜４０分間の範囲とすることが望ましい。アニール時に
は、不活性ガス、例えば窒素ガスの導入が不可欠であ
る。プロセス中に酸素が存在してはならず、酸素ガスが
存在すると不都合な副作用（Side Effects）が発生して
しまう。
うが、７５０〜９００℃が望ましく、８００〜９００℃
が更に望ましい。このような温度はＢＰＳＧからなるド
ープド誘電膜１６をリフローさせるのに最適な温度であ
る。アニール時間を約１０〜６０分間の範囲とし、２０
〜４０分間の範囲とすることが望ましい。アニール時に
は、不活性ガス、例えば窒素ガスの導入が不可欠であ
る。プロセス中に酸素が存在してはならず、酸素ガスが
存在すると不都合な副作用（Side Effects）が発生して
しまう。
【００１９】図３において、ＢＰＳＧからなるドープド
誘電膜１６をリフローさせると、その表面起伏形態がお
だやかなものとなり（図示せず）、ドープド誘電膜１６
の表面３２が平坦化される。また、もう１つの長所とし
て、コンタクトホール１８に丸い縁３４が形成されるこ
とがある。後に、アルミニウム金属をスパッタリングす
る時、丸い縁３４によりアルミニウム金属のコンタクト
ホール１８への充填にとって有利なものとなる。拡大さ
れたコンタクトホール１８の上部口径と傾斜側壁３８と
によってアルミニウム金属粒子をコンタクトホール１８
に充填することが更に効率的なものとなるだけでなく、
先ずコンタクトホール１８の底部から充填できるので、
底部または底部付近に隙間ができることを防止すること
が可能となる。反対に、コンタクトホール１８が鋭い縁
２４（図１参照）を有するものであると、しばしば完全
な充填が行えない事態となるが、この発明では、この問
題を回避することができる。
誘電膜１６をリフローさせると、その表面起伏形態がお
だやかなものとなり（図示せず）、ドープド誘電膜１６
の表面３２が平坦化される。また、もう１つの長所とし
て、コンタクトホール１８に丸い縁３４が形成されるこ
とがある。後に、アルミニウム金属をスパッタリングす
る時、丸い縁３４によりアルミニウム金属のコンタクト
ホール１８への充填にとって有利なものとなる。拡大さ
れたコンタクトホール１８の上部口径と傾斜側壁３８と
によってアルミニウム金属粒子をコンタクトホール１８
に充填することが更に効率的なものとなるだけでなく、
先ずコンタクトホール１８の底部から充填できるので、
底部または底部付近に隙間ができることを防止すること
が可能となる。反対に、コンタクトホール１８が鋭い縁
２４（図１参照）を有するものであると、しばしば完全
な充填が行えない事態となるが、この発明では、この問
題を回避することができる。
【００２０】従って、この発明にかかるドープド誘電膜
１６のリフロー（または平坦化）によって、以下の３つ
の目的を達成することができる。第１には、ドープド誘
電膜１６の表面起伏形態３２をなだらかなものとして平
坦化を実現し、後工程にとって有利なものとすることが
できる。第２には、コンタクトホール１８の丸い縁３４
により、アルミニウム金属スパッタリング法が更に効率
的なものとなってコンタクトホール１８を完全に充填で
きるとともに、隙間の形成あるいは不完全な充填という
不都合を解消することができる。第３には、ドープド誘
電膜１６のリフローが、７００〜９００℃の高温である
ため、高温炉中に置かれた時間（約３０分間）にコンタ
クトホール１８の下にあるシリコン基板１２がアニール
されて、それまでの製造プロセスで引き起こされた結晶
構造欠陥を修復することができるので、信頼性が向上し
た半導体デバイスを製造することが可能となる。
１６のリフロー（または平坦化）によって、以下の３つ
の目的を達成することができる。第１には、ドープド誘
電膜１６の表面起伏形態３２をなだらかなものとして平
坦化を実現し、後工程にとって有利なものとすることが
できる。第２には、コンタクトホール１８の丸い縁３４
により、アルミニウム金属スパッタリング法が更に効率
的なものとなってコンタクトホール１８を完全に充填で
きるとともに、隙間の形成あるいは不完全な充填という
不都合を解消することができる。第３には、ドープド誘
電膜１６のリフローが、７００〜９００℃の高温である
ため、高温炉中に置かれた時間（約３０分間）にコンタ
クトホール１８の下にあるシリコン基板１２がアニール
されて、それまでの製造プロセスで引き起こされた結晶
構造欠陥を修復することができるので、信頼性が向上し
た半導体デバイスを製造することが可能となる。
【００２１】ドープド誘電膜１６の堆積厚さを制御する
ことが必要であり、それによって初めてアニール工程に
おいてドーパント拡散問題の発生を防止する２つの必要
条件とすることができる。先ず、ドープド誘電膜１６が
リフローされる時に障害なく流動するように、キャップ
状酸化膜３０の厚さを所定の最大値以下に維持すること
で初めてドープド誘電膜１６、とりわけコンタクトホー
ル１８の上方コーナー部分を流動化できるので、ドープ
ド誘電膜１６の厚さの上限を約３００Åとする。この条
件は、製造プロセスにおいて特に重要であり、コンタク
トホール１８にスッパタリングによりアルミニウム金属
を充填する時に、傾斜した、あるいは丸い縁３４を有す
る部分が不可欠なものとなる。２つ目の必要条件は、キ
ャップ状酸化膜３０の厚さが、ドーパントイオンの拡散
を防止するに足りる厚さを備えていることであるので、
キャップ状酸化膜３０の最小厚さを約５０Åとして、リ
ンおよびホウ素イオンの拡散を適切に防止できるものと
する。
ことが必要であり、それによって初めてアニール工程に
おいてドーパント拡散問題の発生を防止する２つの必要
条件とすることができる。先ず、ドープド誘電膜１６が
リフローされる時に障害なく流動するように、キャップ
状酸化膜３０の厚さを所定の最大値以下に維持すること
で初めてドープド誘電膜１６、とりわけコンタクトホー
ル１８の上方コーナー部分を流動化できるので、ドープ
ド誘電膜１６の厚さの上限を約３００Åとする。この条
件は、製造プロセスにおいて特に重要であり、コンタク
トホール１８にスッパタリングによりアルミニウム金属
を充填する時に、傾斜した、あるいは丸い縁３４を有す
る部分が不可欠なものとなる。２つ目の必要条件は、キ
ャップ状酸化膜３０の厚さが、ドーパントイオンの拡散
を防止するに足りる厚さを備えていることであるので、
キャップ状酸化膜３０の最小厚さを約５０Åとして、リ
ンおよびホウ素イオンの拡散を適切に防止できるものと
する。
【００２２】図４において、ドープド誘電膜１６に対す
るリフローまたは平坦化を行った後にダミーであるキャ
ップ状酸化膜３０を除去した状態を示しているが、等方
性（Isotropic ）エッチングを利用したプレメタル（Pr
e-Metal ）エッチングによりコンタクトホール１８内部
を含めてキャップ状酸化膜３０（図３参照）を除去す
る。もしもコンタクトホール１８中にキャップ状酸化膜
３０がなければ、同じプレメタルエッチングにより自然
酸化膜を除去することができる。等方性エッチングは、
通常、ウェットエッチングにより行い、全ての不要な膜
層を除去することが可能である。
るリフローまたは平坦化を行った後にダミーであるキャ
ップ状酸化膜３０を除去した状態を示しているが、等方
性（Isotropic ）エッチングを利用したプレメタル（Pr
e-Metal ）エッチングによりコンタクトホール１８内部
を含めてキャップ状酸化膜３０（図３参照）を除去す
る。もしもコンタクトホール１８中にキャップ状酸化膜
３０がなければ、同じプレメタルエッチングにより自然
酸化膜を除去することができる。等方性エッチングは、
通常、ウェットエッチングにより行い、全ての不要な膜
層を除去することが可能である。
【００２３】図５（ａ）において、アルミニウム金属ス
パッタリング法でコンタクトホール１８内部を含めてア
ルミニウム金属膜４２を堆積する。アルミニウム金属の
スパッタリングには、コリメーター（Collimator）を使
用して行うこともできるし、使用せずに行うこともでき
る。コリメーター（図示せず）を使用すると、アルミニ
ウム金属粒子が分散しないので、凸凹の発生が抑制され
て、より均一な底部カバレッジが実現する。この発明の
コンタクトホール１８が丸い縁３４を有しているので、
アルミニウム金属スパッタリングに有利なものとなり、
コンタクトホール１８の底部４４が完全にアルミニウム
金属で充填され、隙間を形成するという不都合が発生し
ない。
パッタリング法でコンタクトホール１８内部を含めてア
ルミニウム金属膜４２を堆積する。アルミニウム金属の
スパッタリングには、コリメーター（Collimator）を使
用して行うこともできるし、使用せずに行うこともでき
る。コリメーター（図示せず）を使用すると、アルミニ
ウム金属粒子が分散しないので、凸凹の発生が抑制され
て、より均一な底部カバレッジが実現する。この発明の
コンタクトホール１８が丸い縁３４を有しているので、
アルミニウム金属スパッタリングに有利なものとなり、
コンタクトホール１８の底部４４が完全にアルミニウム
金属で充填され、隙間を形成するという不都合が発生し
ない。
【００２４】この図５（ａ）と図６および図７とにおい
て、コンタクトホール１８中のアルミニウム金属膜４２
の隙間４６を含めてプラズマ強化酸化膜４８を堆積す
る。例えば、典型的な０．７μｍ素子においては、プラ
ズマ強化酸化膜４８を堆積した後でも、比較的平滑な表
面５０を得ることができる。次に、プラズマ強化酸化膜
４８上にスピンオングラス（Spin-On-Glass = SOG ）膜
５６を形成する。このスピンオングラス膜５６は、隙間
を充填したり、多層メタライゼーションにおける層間誘
電材料を平坦化するために、有効に利用されている。大
部分のＳＯＧ材料はＳｉＯ２ をベースとしたポリシロ
キサン（Polysiloxane）である。典型的な応用方法は、
先に堆積した酸化膜（例えばプラズマ強化酸化膜４８）
に対するＳＯＧ膜（例えばスピンオングラス膜５６）で
あり、以下、いずれも図示していないが、シリコン基板
上に液体状のものを滴下して隙間を充填するものであ
る。ウェハーに液体のＳＯＧ材料を滴下させ、回転速度
を制御することによりＳＯＧ膜の厚さを決定する。次
に、約４００℃の温度でＳＯＧ膜を硬化させる（Cured
）とともに、通常はエッチバック（Etch Back ）を行
って平滑な表面として被覆酸化膜の準備とし、この被覆
酸化膜上に第２層目の金属パターンを形成する。後続の
工程では、この被覆酸化膜でＳＯＧ膜を密封ならびに保
護する。
て、コンタクトホール１８中のアルミニウム金属膜４２
の隙間４６を含めてプラズマ強化酸化膜４８を堆積す
る。例えば、典型的な０．７μｍ素子においては、プラ
ズマ強化酸化膜４８を堆積した後でも、比較的平滑な表
面５０を得ることができる。次に、プラズマ強化酸化膜
４８上にスピンオングラス（Spin-On-Glass = SOG ）膜
５６を形成する。このスピンオングラス膜５６は、隙間
を充填したり、多層メタライゼーションにおける層間誘
電材料を平坦化するために、有効に利用されている。大
部分のＳＯＧ材料はＳｉＯ２ をベースとしたポリシロ
キサン（Polysiloxane）である。典型的な応用方法は、
先に堆積した酸化膜（例えばプラズマ強化酸化膜４８）
に対するＳＯＧ膜（例えばスピンオングラス膜５６）で
あり、以下、いずれも図示していないが、シリコン基板
上に液体状のものを滴下して隙間を充填するものであ
る。ウェハーに液体のＳＯＧ材料を滴下させ、回転速度
を制御することによりＳＯＧ膜の厚さを決定する。次
に、約４００℃の温度でＳＯＧ膜を硬化させる（Cured
）とともに、通常はエッチバック（Etch Back ）を行
って平滑な表面として被覆酸化膜の準備とし、この被覆
酸化膜上に第２層目の金属パターンを形成する。後続の
工程では、この被覆酸化膜でＳＯＧ膜を密封ならびに保
護する。
【００２５】＜第２実施例＞さて、図５（ｂ）におい
て、半導体構造６０のコンタクトホール１８内をタング
ステン金属膜６４で充填する別な実施例を説明する。こ
の第２実施例の場合、注意すべき点として、第２誘電膜
であるドープド誘電膜１６をリフローする方法が異なっ
ていることがあげられる。この第２実施例では、ＣＶＤ
法によりコンタクトホール１８の内部表面を含むように
タングステン金属膜６４を堆積しているが、アルミニウ
ム金属を充填する第１実施例とは異なる方法で、ドープ
ド誘電膜１６に対するアニールを行う。
て、半導体構造６０のコンタクトホール１８内をタング
ステン金属膜６４で充填する別な実施例を説明する。こ
の第２実施例の場合、注意すべき点として、第２誘電膜
であるドープド誘電膜１６をリフローする方法が異なっ
ていることがあげられる。この第２実施例では、ＣＶＤ
法によりコンタクトホール１８の内部表面を含むように
タングステン金属膜６４を堆積しているが、アルミニウ
ム金属を充填する第１実施例とは異なる方法で、ドープ
ド誘電膜１６に対するアニールを行う。
【００２６】以下、いずれも図示していないが、一般的
に、適当な導体金属、例えばアルミニウムまたはタング
ステンをコンタクトホール内部に充填して第１層目の金
属膜と垂直に接続するが、このような金属の充填で隙間
のない金属柱とし、上層ならびに下層の導体間に低い接
触抵抗を実現する。タングステン金属ＣＶＤ法は、コン
タクトホールの充填に使用され、スループラグまたはコ
ンタクトプラグを形成する。普通は、六フッ化タングス
テン（ＷＦ6 ）の熱分解（Thermal Decomposition ）、
あるいはＷＦ6 に水素、シリコンまたはシランを導入す
る還元法により行う。典型的な熱分解法は、ほぼ８００
℃の温度でタングステンおよびフッ素ガスを生成する。
ＣＶＤ法は、脱水（Evaporation ）法またはスパッタリ
ング法と比べてステップカバレッジに優れ、より有効に
コンタクトホール内部を充填できるので、タングステン
金属の堆積には、ＣＶＤ法が広く採用されている。
に、適当な導体金属、例えばアルミニウムまたはタング
ステンをコンタクトホール内部に充填して第１層目の金
属膜と垂直に接続するが、このような金属の充填で隙間
のない金属柱とし、上層ならびに下層の導体間に低い接
触抵抗を実現する。タングステン金属ＣＶＤ法は、コン
タクトホールの充填に使用され、スループラグまたはコ
ンタクトプラグを形成する。普通は、六フッ化タングス
テン（ＷＦ6 ）の熱分解（Thermal Decomposition ）、
あるいはＷＦ6 に水素、シリコンまたはシランを導入す
る還元法により行う。典型的な熱分解法は、ほぼ８００
℃の温度でタングステンおよびフッ素ガスを生成する。
ＣＶＤ法は、脱水（Evaporation ）法またはスパッタリ
ング法と比べてステップカバレッジに優れ、より有効に
コンタクトホール内部を充填できるので、タングステン
金属の堆積には、ＣＶＤ法が広く採用されている。
【００２７】これにより、図２と図５（ｂ）とにおい
て、スパッタリング法を用いないので、コンタクトホー
ル１８の鋭い縁２４，６８をそのまま残すことができ、
先の実施例が鋭い縁２４をリフローにより丸い縁３４
（図３参照）とする必要があったのとは対照的である。
て、スパッタリング法を用いないので、コンタクトホー
ル１８の鋭い縁２４，６８をそのまま残すことができ、
先の実施例が鋭い縁２４をリフローにより丸い縁３４
（図３参照）とする必要があったのとは対照的である。
【００２８】従って、この第２実施例では、図２のキャ
ップ状酸化膜３０を比較的厚いものとすることができる
ので、ドーパントイオンの侵入をより有効に防止でき
る。具体的には、ＣＶＤ法でタングステン金属を堆積す
る時、キャップ状酸化膜３０の厚さを約３００〜６００
Åの範囲として、ＢＰＳＧよりなるドープド誘電膜１６
からホウ素およびリンのドーパントイオンがコンタクト
ホール１８へ侵入することをより効果的に防止する。ま
た、この厚いキャップ状酸化膜３０によってコンタクト
ホール１８の鋭い縁２４が流動化することを防止するこ
とができるので、ドープド誘電膜１６をリフローした後
でも鋭い縁５８がそのまま残る。しかしながら、タング
ステン金属ＣＶＤ法の良好なステップカバレッジおよび
コンタクトホール充填能力のよって、鋭い縁５８がタン
グステン金属のＣＶＤに影響を及ぼすことはない。
ップ状酸化膜３０を比較的厚いものとすることができる
ので、ドーパントイオンの侵入をより有効に防止でき
る。具体的には、ＣＶＤ法でタングステン金属を堆積す
る時、キャップ状酸化膜３０の厚さを約３００〜６００
Åの範囲として、ＢＰＳＧよりなるドープド誘電膜１６
からホウ素およびリンのドーパントイオンがコンタクト
ホール１８へ侵入することをより効果的に防止する。ま
た、この厚いキャップ状酸化膜３０によってコンタクト
ホール１８の鋭い縁２４が流動化することを防止するこ
とができるので、ドープド誘電膜１６をリフローした後
でも鋭い縁５８がそのまま残る。しかしながら、タング
ステン金属ＣＶＤ法の良好なステップカバレッジおよび
コンタクトホール充填能力のよって、鋭い縁５８がタン
グステン金属のＣＶＤに影響を及ぼすことはない。
【００２９】第１実施例において、図３を参照すると分
かりやすいように、スッパタリング法でアルミニウム金
属を堆積してコンタクトホール１８を充填する場合は、
薄いキャップ状酸化膜３０、例えば厚さが約５０〜３０
０Åの範囲だけのものとして、ドープド誘電膜１６をリ
フローしてコンタクトホール１８の丸い縁３４を形成す
ると同時に、ドーパントイオンがコンタクトホール１８
へ侵入することを防止していた。反対に、この第２実施
例では、ＣＶＤ法によりタングステン金属を堆積し、そ
のキャップ状酸化膜３０を厚いもの、例えば約３００〜
６００Åの範囲としてコンタクトホール１８を被覆して
いるため、アニール時のドーパントイオンの拡散を十分
に防止できる。また、キャップ状酸化膜３０が厚いため
に、鋭い縁６８がリフローされずにそのまま残ることに
なる。
かりやすいように、スッパタリング法でアルミニウム金
属を堆積してコンタクトホール１８を充填する場合は、
薄いキャップ状酸化膜３０、例えば厚さが約５０〜３０
０Åの範囲だけのものとして、ドープド誘電膜１６をリ
フローしてコンタクトホール１８の丸い縁３４を形成す
ると同時に、ドーパントイオンがコンタクトホール１８
へ侵入することを防止していた。反対に、この第２実施
例では、ＣＶＤ法によりタングステン金属を堆積し、そ
のキャップ状酸化膜３０を厚いもの、例えば約３００〜
６００Åの範囲としてコンタクトホール１８を被覆して
いるため、アニール時のドーパントイオンの拡散を十分
に防止できる。また、キャップ状酸化膜３０が厚いため
に、鋭い縁６８がリフローされずにそのまま残ることに
なる。
【００３０】図８において、図２および図３を参照する
と分かりやすいように、接触抵抗（コンタクトホールの
アニール後）とコンタクトホール１８に堆積したキャッ
プ状酸化膜３０の厚さとの関係を示すと、キャップ状酸
化膜３０の厚さが増して１１０Åに近くになると、接触
抵抗が急速に減少し、厚さが１１０Åより大きく３２０
Åより小さい範囲では、接触抵抗がほぼ一定値を保って
いる。この発明は、キャップ状酸化膜３０によりドーパ
ントイオンが拡散することを有効に防止するものであ
り、キャップ状酸化膜３０が薄すぎると接触抵抗値が急
速に上昇し、しかも一定値とならないことが、この図８
により証明されている。
と分かりやすいように、接触抵抗（コンタクトホールの
アニール後）とコンタクトホール１８に堆積したキャッ
プ状酸化膜３０の厚さとの関係を示すと、キャップ状酸
化膜３０の厚さが増して１１０Åに近くになると、接触
抵抗が急速に減少し、厚さが１１０Åより大きく３２０
Åより小さい範囲では、接触抵抗がほぼ一定値を保って
いる。この発明は、キャップ状酸化膜３０によりドーパ
ントイオンが拡散することを有効に防止するものであ
り、キャップ状酸化膜３０が薄すぎると接触抵抗値が急
速に上昇し、しかも一定値とならないことが、この図８
により証明されている。
【００３１】以上のごとく、この発明を好適な実施例に
より開示したが、もとよりこの発明を限定するためのも
のではなく、当業者であれば容易に理解できるように、
この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更なら
びに修正が当然なされうるものであるから、その特許権
保護の範囲は、特許請求の範囲を基準として定めなけれ
ばならない。
より開示したが、もとよりこの発明を限定するためのも
のではなく、当業者であれば容易に理解できるように、
この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更なら
びに修正が当然なされうるものであるから、その特許権
保護の範囲は、特許請求の範囲を基準として定めなけれ
ばならない。
【００３２】
【発明の効果】上記した構成により、この発明にかかる
ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタ
クトホールのアニール方法は、ドープド誘電膜（第２誘
電膜）をキャップ状酸化膜（第３誘電膜）で覆ってから
コンタクトホールをアニールするので、ドーパントイオ
ンが拡散してコンタクトホールへ侵入することを防止し
て、良好な接触抵抗を実現することができるとともに、
アニールにより形成されるコンタクトホールの丸い縁が
アルミニウム金属スパッタリングにとって有利なものと
なり、しかもシリコン基板に発生した結晶構造欠陥をア
ニールによって修復することができる。従って、半導体
デバイスの信頼性を向上させることができるため、産業
上の利用価値が高いものである。
ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタ
クトホールのアニール方法は、ドープド誘電膜（第２誘
電膜）をキャップ状酸化膜（第３誘電膜）で覆ってから
コンタクトホールをアニールするので、ドーパントイオ
ンが拡散してコンタクトホールへ侵入することを防止し
て、良好な接触抵抗を実現することができるとともに、
アニールにより形成されるコンタクトホールの丸い縁が
アルミニウム金属スパッタリングにとって有利なものと
なり、しかもシリコン基板に発生した結晶構造欠陥をア
ニールによって修復することができる。従って、半導体
デバイスの信頼性を向上させることができるため、産業
上の利用価値が高いものである。
【図１】第２誘電膜であるドープド誘電膜中に開設され
たコンタクトホールを示す拡大断面図である。
たコンタクトホールを示す拡大断面図である。
【図２】図１のコンタクトホール内部表面に形成したキ
ャップ状酸化膜（第３誘電膜）を示す拡大断面図であ
る。
ャップ状酸化膜（第３誘電膜）を示す拡大断面図であ
る。
【図３】図２をリフローした状態を示す拡大断面図であ
る。
る。
【図４】図３のキャップ状酸化膜（第３誘電膜）を除去
した後の状態を示す拡大断面図である。
した後の状態を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、スパッタリング法でアルミニウムを
堆積した状態を示す拡大断面図である。（ｂ）は、化学
気相堆積（Chemical Vapor Deposition = CVD ）法でタ
ングステンを堆積した状態を示す拡大断面図である。
堆積した状態を示す拡大断面図である。（ｂ）は、化学
気相堆積（Chemical Vapor Deposition = CVD ）法でタ
ングステンを堆積した状態を示す拡大断面図である。
【図６】図５（ａ）のコンタクトホールにプラズマ強化
酸化膜を堆積した状態を示す拡大断面図である。
酸化膜を堆積した状態を示す拡大断面図である。
【図７】図６のコンタクトホールにスピンオングラス膜
を堆積した状態を示す拡大断面図である。
を堆積した状態を示す拡大断面図である。
【図８】アニール後の接触抵抗とキャップ状酸化膜の厚
さとの関係を示すグラフである。
さとの関係を示すグラフである。
１０ 半導体構造 １２ シリコン基板 １４ ＴＥＯＳ酸化膜（第１誘電膜） １６ ドープド誘電膜（第２誘電膜） １８ コンタクトホール ２４ 鋭い縁 ３０ キャップ状酸化膜（第３誘電膜） ３４ 丸い縁 ４２ アルミニウム金属膜 ４８ プラズマ強化酸化膜 ５６ スピンオングラス膜 ６０ 半導体構造 ６４ タングステン金属膜 ６８ 鋭い縁
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板を提供するステップと、 前記半導体基板上に第１誘電膜を形成するステップと、 前記第１誘電膜上に第２誘電膜を堆積するとともに、こ
の第２誘電膜が少なくとも１種類のドーパントイオンを
含有し、その厚さを前記第１誘電膜より厚いものとする
ステップと、 前記した第１誘電膜および第２誘電膜中にコンタクトホ
ールを開設するステップと、 キャップ状の第３誘電膜を堆積するとともに、それがド
ーパントイオンの前記第２誘電膜から前記コンタクトホ
ールへの侵入を防止する能力を有するものとするステッ
プと、 前記第２誘電膜をリフローするに足りる温度で前記コン
タクトホールをアニールするステップとを具備したドー
プド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクト
ホールのアニール方法。 - 【請求項２】 上記第１誘電膜が、酸化シリコン膜また
は窒化シリコン膜である請求項１記載のドープド誘電膜
からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのア
ニール方法。 - 【請求項３】 上記アニール温度が、少なくとも７００
℃である請求項１記載のドープド誘電膜からのドーパン
ト拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法。 - 【請求項４】 上記方法が、さらに、上記第３誘電膜を
除去するステップと、 上記コンタクトホール内部に導電材料を堆積するステッ
プとを具備するものである請求項１記載のドープド誘電
膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールの
アニール方法。 - 【請求項５】 上記導電材料が、スパッタリング法によ
り堆積されるアルミニウム金属である請求項４記載のド
ープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタク
トホールのアニール方法。 - 【請求項６】 上記導電材料が、化学気相堆積法により
堆積されるタングステン金属である請求項４記載のドー
プド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクト
ホールのアニール方法。 - 【請求項７】 半導体基板を提供するステップと、 前記半導体基板上に第１誘電膜を形成するステップと、 前記第１誘電膜上に第２誘電膜を堆積するとともに、こ
の第２誘電膜が少なくとも１種類のドーパントイオンを
含有し、その厚さを前記第１誘電膜より厚いものとする
ステップと、 前記した第１誘電膜および第２誘電膜中にコンタクトホ
ールを開設するステップと、 キャップ状の第３誘電膜を堆積するとともに、その厚さ
をドーパントイオンが前記コンタクトホールへ侵入する
ことを防止するに足りるものとするステップと、 前記第２誘電膜をリフローするに足りる温度で前記コン
タクトホールをアニールするステップとを具備したドー
プド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクト
ホールのアニール方法。 - 【請求項８】 上記第１誘電膜が、テトラエチルオキシ
シラン酸化物材料により形成されるものである請求項７
記載のドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避する
コンタクトホールのアニール方法。 - 【請求項９】 上記第２誘電膜が、ホウ素ドーパントイ
オンを含有するシリケートガラスより形成されるもので
ある請求項７記載のドープド誘電膜からのドーパント拡
散を回避するコンタクトホールのアニール方法。 - 【請求項１０】 上記キャップ状の第３誘電膜が、その
厚さを約５０〜６００Åの範囲とし、望ましくは約１０
０〜３００Åの範囲とするものである請求項７記載のド
ープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタク
トホールのアニール方法。 - 【請求項１１】 上記第２誘電膜が、ホウ素リンケイ酸
塩材料から形成されるものである請求項１または７記載
のドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコン
タクトホールのアニール方法。 - 【請求項１２】 上記第３誘電膜が、その厚さを少なく
とも５０Åとするものである請求項１または７記載のド
ープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタク
トホールのアニール方法。 - 【請求項１３】 上記第３誘電膜が、その材料をプラズ
マ強化テトラエチルオキシシラン／オゾンの酸化物とす
るものである請求項１または７記載のドープド誘電膜か
らのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニ
ール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8853698A JPH11297693A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8853698A JPH11297693A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297693A true JPH11297693A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=13945572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8853698A Pending JPH11297693A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | ドープド誘電膜からのドーパント拡散を回避するコンタクトホールのアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11297693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7989955B2 (en) | 2007-04-26 | 2011-08-02 | Sony Corporation | Semiconductor device, electronic device, and method of producing semiconductor device |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP8853698A patent/JPH11297693A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7989955B2 (en) | 2007-04-26 | 2011-08-02 | Sony Corporation | Semiconductor device, electronic device, and method of producing semiconductor device |
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