JPS5923544A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5923544A
JPS5923544A JP13354582A JP13354582A JPS5923544A JP S5923544 A JPS5923544 A JP S5923544A JP 13354582 A JP13354582 A JP 13354582A JP 13354582 A JP13354582 A JP 13354582A JP S5923544 A JPS5923544 A JP S5923544A
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JP
Japan
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film
semiconductor
contact hole
electrode wiring
semiconductor device
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JP13354582A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Sasaki
芳高 佐々木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に1コンタク
トホールを介して半導体基体等と接続する電極配線の形
成技術を改良した半導体装置の製造方法に係る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体装置は増々高密度化、微細化する傾向にあ
る。これに伴なってプロセス技術も複雑となり、半導体
基板上に複雑な厚い絶縁膜が何層にも重なシ、これら絶
縁膜に基板の素子領域を外部1で取出すためのコンタク
トホールを数多く形成しなければならない。かかるコン
タクトホールの形成においては、昼密度化、微細化の観
点から、寸法を可能な限り小さくすると共に正確な開口
が要求される。
このようなことから、従来、アンダーカットの起こらな
いリアクティブイオンエツチング法に代表される異方性
エツチングによシコンタクトホールを形成する方法が行
なわれている。これを、第1図図示のnチャンネルMO
8)ランジスタのソース、ドレイン領域のコンタクトホ
ール形成を例にして以下に説明する。
まず、p型半導体基板1に底部にp−型反転防止層2を
有するフィー)レド酸化膜3を形成し、これらフィール
ド酸化膜3で分離された島状の基板1領域にダート酸化
膜4・・・を介して例えば多結晶シリコンからなるダー
ト電極5・・・を形成する。つづいて、ダート電極5・
・・及びフィールド酸化膜3をマスクとしてn型不純物
、例えば砒素を基板1にイオン注入し、活性化してn型
のソース領域6・・・、ドレイン領域7・・・を形成す
る。ひきつづき、全面に厚いCVD −5ly2膜8、
リン硅化ガラス膜(PSG膜)9を順次堆積した後、前
記ソース、ドレイン領域6・・・、7・・・一部上のC
VD −5IO2膜8及びPSG膜9部分をRIEを用
いたフォトエツチング技術により急峻な側面を有する僑
榊→コンタクトホール10・・・を開口する。この後、
全面に電極配線材料膜としてのAt膜1ノを真空蒸着し
、パターニングしてソース、ドレイ/領域を外部に取出
すためのAt配線(図示せず)を形成する。しかしなが
ら、かかる方法にh −p テはCVD −5to2膜
8とPSG膜9とからなる厚い絶縁膜にRIE等でコン
タクトホール10・・・を開口すると、その内側面が急
峻となるため、同第1図に示す如<At膜11の蒸着時
に段切れが生じる。
lc、第2同に示す如(CVD −5102膜8とPS
G膜9とからなる厚い絶縁膜に極めて小さい(例えば1
μmD以下の)コンタクトホール10′・・・を開口す
ると、同第2図に示す如< At膜11の蒸着時、AL
がコンタクトホール10′・・・内まで充分到達せず、
ソース、ドレイン領域6・・・、7・・・との接触が得
られなくなる。
なお、At膜の断切れ防止とAtの侵入性をよくするた
めに、コンタクトホールの開口に際してテーパエツチン
グを行なう方法がある。しかしながら、コンタクトホー
ルにテーノJ?を設けると、テーパ角に応じてコンタク
トホールの面積が増大するばかりか設計寸法通シのコン
タクトホールの形成が困師となる。
〔発明の目的〕
本発明は半導体基体又は第1電極配線に急峻な側面を有
するコンタクトホールを介して接続可能で、段切れの々
い電極配線を形成でき、微細化と性能の大巾な向上を達
成した半導体装置の製造方法を提供しようとするもので
ある。
〔発明の概要〕
本発明は半導体基体又は第1電槙配線−ヒの絶縁膜に形
成されたコンタクトホール内に異方性エツチングによっ
て選択的に半導体物又は導電体物を残存させることによ
って、前記絶縁膜上に形成される電極配線の断線を防止
し、コンタクト抵抗を減少させ、更に微細なコンタクト
ホールを正確に形成できるようにしたことを骨子とする
〔発明の実施例〕
次に1本発明をnチャンネルMO8LSIの製造に適用
した例について図面を参照して説明する。
実施例1 (i)  if、p型シリコン基板21のフィールド形
成予定部にp型不純物、例えばボロンを選択的にイオン
注入した後、選択酸化処理を施してフィールド酸化膜2
2を形成すると共に、該酸化膜22と接する基板21部
分にp−型反転防止層23を形成した(第3図(、)図
示)。
(ii)  次いで、熱酸化処理を施してフィールド酸
化膜22で分離された島状の基板2ノ領域K例えば厚さ
100OXの熱酸化膜を成長させた後、全面に多結晶シ
リコン膜を堆積し、砒素をイオン注入によシト−ピング
した。つづいて、砒素ドープ多結晶シリコン膜をフォト
エツチング技術ニよシバターニングしてフィールド酸化
膜2上に砒素ドーゾ多結晶シリコンからなる配線24を
形成した後、全面に例えば厚さ3000Xの第1のCV
D −5in2膜を堆積し、熱処理し、更にパターニン
グして前記配線26を含むフィールド酸化膜22上に第
117) CVD −5IO2膜25を残存させた。ひ
きつづき、図示しない熱酸化膜を除去し、再度、熱酸化
処理を施して例えば厚さ500xのダート酸化膜26を
形成し、全面に多結晶シリコン膜を堆積し、これをフォ
トエツチング技術によシックターニングしてダート酸化
膜26上にダート電極27を選択的に形成した(第3図
(b)図示)。
(iii)  次いで、フィールド酸化膜22及びダー
ト電極27をマスクとしてn型不純物、例えば砒素をダ
ート酸化膜26を通して基板2ノにイオン注入し、活性
化してn+型のソース、ドレイン領域28.29を形成
した。つづいて、全面に例えば厚す3500 XO第2
 ノCVD  5102膜30を堆積した後、熱処理を
施した(第3図(c)図示)。
(■)次いで、全面に例えば厚さ2500Xの第3のC
VD −5jO2膜31、パッシベーション膜としての
例えば厚さ5000Xのリン添加ガラス膜(PSG膜)
32を順次堆積した後、熱処理を施した。つづいて、前
記ソース、ドレイン領域28.29の一部及びダート電
極27の一部に対応するPSG膜32、第3.第2 (
7) CVD −8fO□膜31.30及びダート酸化
膜26をリアクティブイオンエツチング(RIE)を用
いてフォトエツチング技術によシ選択的に除去して急峻
な側面を有するコンタクトホール33,33(ダート電
極のコンタクトホールは図示せず)を形成した。この時
、コンタクトホール33゜33は微細で溝の深い正確な
ものであった。ひきつづき、CVD法により全面に例え
ば厚さ3000^の多結晶シリコン膜34を堆積した。
この時、CVD1によル堆積される多結晶シリコン膜3
4はステ、シカパーレージが良好なため、第3図(d)
に示す如く、微細で急峻な側面を有するコンタクトホー
ル33133内にも十分埋め込まれた。
(■)次イで、RIE等の異方性エツチングを行なった
。この時、PSG膜3膜上2上結晶シリコン膜部分が除
去されたが、コンタクトホール33.33内には内周が
ラッパ状の筒形状をなす多結晶シリコン体35が形成さ
れた。つづいて、POCt3雰囲気下でのリン拡散又は
砒素のイオン注入を行なってコンタクトホール33,3
3内の多結晶シリコン体35及び基板21のソース、ド
レイン領域28.2’9の表面濃度を高くさせた。ひき
つづき、全面にAt膜をス・9ツタ法により蒸着し、パ
ターニングして前記多結晶シリコン体35が内側面に形
成されたコンタクトホール33,33を介してソース、
ドレイン領域28.29と接続したA/=配線36.3
7を形成してnチャンネルMOSトランジスタを製造し
た(第3図(、)図示)。
しかして、本発明によれば、ケ゛−ト酸化膜6、第2.
第3のCVD −5102膜3o、31及びPSG膜3
2からなる厚い絶縁膜に亘って開口された急峻な側面を
有するコンタクトホール33,3.1内側面に、多結晶
シリコン膜の堆積、RIEにょる選択的な除去によシ内
周がクツ/4’型の筒形状をなす多結晶シリコン体35
を形成した後、At膜をスパッタ法等により蒸着するこ
とによって、微細で急峻な側面を有するコンタクトホー
ル33.33内の隅々までAt分子を堆積でき、段切れ
がなくソース、ドレイン領域28,29とのコンタクト
抵抗の低いAt配線36.37を形成できる。
即ち、前述した如きCVD −8102膜、PSG膜等
を積層した厚い絶縁膜にアンダーカットのないRIEに
より形成された微細なコンタクトホール33.33は、
そのエツジ部が垂直で、しかも深くなる。こうしたコン
タクトホール3 J 、33内にCVD法によシ多結晶
シリコンを堆積すると、その隅々まで堆積された多結晶
シリコン膜34が形成され、’ RIEで該多結晶シリ
コン膜を除去することによって、コンタクトホール33
,3 Jのエツジ部に自己整合的に多結晶シリコン体3
5が残存する。この多結晶シリコン体35はコンタクト
ホール33,33の垂直な側面に沿ってラッ・9型(す
シ釘状)に形成される。つまり、垂直なコンタクトホー
ル33,33のエツジ部から中心に向ってテーパ角とな
るように形成される。したがって、従来の如く絶縁膜に
チー74角を設ける方法と異なシ、コンタクトホール3
3゜33内体の面積の広がルを招くことなく、コンタク
トホール33,33の開口付近での段切れのないAt配
線36 +37を形成できるため、コンタクトホール3
3.33の微細化、ひいてはMOS )ランジスタの高
集積化が可能となる。しかも、多結晶シリコン体35を
残存させることによシ、コンタクトホール33,3Bの
底部よシも上部開口付近の面積が広くすシ釘状に形成さ
れているため、例えばス/臂ツタ法によりhtを蒸着し
た場合、At分子がコンタクトホール33゜33の底部
φ)も順々に堆積され、コンタクトホール33,33内
での未At堆積箇所(”す″)が生じることなく、かつ
ソース、ドレイン領域38.29とAt配線36.37
とのコンタクト面積も大きくできる。また、こうしたコ
ンタクトホール33 、 、? 3内に残存させた多結
晶シリコン体35のテーノ4角は、コンタクトホール3
3.33の深さと堆積した多結晶シリコン膜34の膜厚
で決まるため、所望のテーノf角を有する多結晶シリコ
ン体が得られる。更に、n型不純物を含む多結晶シリコ
ン休35をコンタクトホール33.3E内に残存させた
後、熱処理を施して該多結晶シリコン体35からn型不
純物をソース、ドレイン領域211.29に拡散させる
こと忙よってAt配線B6,37とソース。
ドレイン領域28.29とのコンタクト抵抗を低減でき
る。
実施例2 前記実施例と同様な方法によ、!7PSG膜32、第3
.第2 (7) CVD −5IO2膜31 、3.0
及びダート酸化膜26如急峻な側面を有するコンタクト
ホール33,33を開口し、全面に例えば厚さ1.0〜
1.5μmの厚い多結晶シリコン膜を堆積した後、RI
Eを施してコンタクトホール33,3 S内を埋込んだ
多結晶シリコン体35′を形成し、更に多結晶シリコン
体35′に高濃度のn型不糸U物をドープし、ひきつづ
き実施例1と同様な方法によりAt配線36’、37’
を形成してnチャンネルMOSトランジスタを製造した
(第4図1図示)。
しかして、本実施例2によればコンタクト7ドール33
.33が高濃度n型の多結晶シリコン体35′によって
自己整合的に埋設されているため、コンタクトホール3
3による凹凸力;なくなシ、At配fds e’ 、 
37’の段切れを確実に防」Eできる。
実施例3 前記実施例1と同様な方法により急111iなfi+!
1面を有するコンタクトホール33,33内に内周がす
り釘状の筒形状をなす多結晶シ1ノコン勾5を形成し、
全面に例えば厚さ500Xの白金膜を被着し、熱処理を
施して多結晶シ1ノコ/勾5内周と白金との反応によシ
白金シリサイド#J8を選択的に形成した後、王水等で
未反応の白金を除去し、ひきつづき実施例1と同様にA
t配線s 6’ 、 s y’を形成してnチャンネル
MOS)ランジスタを製造した(第5図図示)。
しかして、本実施例3によれば、コンタクトホール33
.33内が筒状の多結晶シリコン体35及び低抵抗の白
金シリサイド体38によって自己整合的に埋設できるた
め、At配線36′。
37′の段切れを確実に防止できると共にコンタクト抵
抗を一層低減できる。また、他に応用した場合、ショッ
トキー型のトランジスタのH造も可能と々る。
なお、上記実施例1,2ではコンタクトホール内に多結
晶シリコン体を残存させたが、この代りに非晶質シリコ
ン体、又はレーザアニール技術を使っての単結晶シリコ
ン体を用いてもよく、更にはMo * Nl 、 TI
等の高融点金属、或いはMoSi2. NiSi2. 
TiSi2等の金属シリサイドを用いてもよい。
上記実施例では半導体基板表面の不純物領域とのコンタ
クトについて説明したが、第1電極配線とのコンタクト
等にも同様に適用できる。
寸だ、本発明は上記実施例の如きnチャンネルMO8)
ランジスタの製造のみに限らず、pチャンネルMO8)
ランジスタ、0MO81或いはバイポーラトランジスタ
等の製造にも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば半導体基体又は第1
電極配線に急峻か側面を有するコンタクトホールを介し
て良好にコンタクト可能で、段切れのない電極配線を形
成でき、もって微細化と性能の大巾な向上を達成した半
導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々従来の急峻な側面を有するコン
タクトホールが形成されたnチャンネルMO8)ランジ
スタの断面図、第3図(、)〜(e)は本発明の実施例
1におけるnチャンネルMOSトランジスタの製造工程
を示す断面図、第4図及び第5図は夫々本発明の実施例
2,3により製造されたnチャンネルMO8)ランジス
タを示す断面図である。 21・・・p型シリコン基板、22・・・フィールド酸
化膜、24・・・多結晶シリコン配線、25・・・第1
 (7) CVD −5in2膜、2g・)l−)酸化
膜、27・・・ダート電極、28・・・n型ソース領域
、29・・・計型ドレイン領域、30・・・第2のCv
D−8lo2膜、31 ・・・第3 (7) CVD 
−5in2膜、32 ・PSG膜、33・・・コンタク
トホール1.35 、35’・・・多結晶シリコン体、
36 、36’、 37 、37’・・・At配線、3
8・・・白金シリサイド体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基体又は第1電極配線上の絶縁膜を選択的
    に除去してコンタクトホールを形成する工程と、全面に
    CVD法によシ半導体膜又は導電体膜を堆積する工程と
    、半導体膜又は導電体膜を選択的に除去して前記コンタ
    クトホールの少なくとも内側面に半導体膜又は導電体膜
    を残存させる工程と、前記絶縁膜上に前記コンタクトホ
    ールを介して半導体基体又は第1電極配線と接続する電
    極配線を形成する工程とを具備したことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. (2)  コンタクトホールを含む絶縁膜全面に半導体
    膜又は導電体膜を堆積した後、異方性エツチング法によ
    り該半導体膜又は導電体膜をエツチング除去してコンタ
    クトホールの内側面に内周がすシ鉢状の筒形状をなす半
    導体物又は導電体物を残存させ、ひきつづき前記半導体
    物又は導電体物内を通して半導体基体又は第1電極配線
    と接続した電極配線を形成することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)  コンタクトホールを含む絶縁膜全面に厚い半
    導体膜又は導電体膜を堆積した後、異方性エツチング法
    によシ該半導体膜又は導電体膜を除去してコンタクトホ
    ール内を半導体物又は導電体物で埋設し、ひきつづき半
    導体基体又は第1電極配線と一〇記半導体物又は導電体
    物を介して接続した電極配線を形成することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)半導体装が多結晶シリコンであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)  コンタクトホール内に形成された半導体物が
    半導体基体に形成された不純物領域と同導電型で同濃度
    かもしくは高濃度の不純物を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  6. (6)  コンタクトホール内に形成された導電体物が
    高融点金属又は金属シリサイドであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (6)

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