JPS5961147A - 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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JPS5961147A
JPS5961147A JP17182482A JP17182482A JPS5961147A JP S5961147 A JPS5961147 A JP S5961147A JP 17182482 A JP17182482 A JP 17182482A JP 17182482 A JP17182482 A JP 17182482A JP S5961147 A JPS5961147 A JP S5961147A
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conductor film
etching
wiring
high melting
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Masaki Sato
正毅 佐藤
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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】 本発萌は、半導体装置の製造方法に係わり。
詳しくは配線形成方法の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体装置,特に集積回路においては、高集積度を達成
するため,素子寸法の小形化が必要となる。最近では、
光露光技術や電子ビーム露光技術等の進歩により、1ミ
クロン或いはサブミクロン寸法の素子が研究開発されて
いる。これに伴い、電気的接続をとるための孔(コンタ
クトポール)も1ミクロン程度の寸υそを実現する必要
が高まっている。
コンタクトホールの寸法が2ミクロン程度の場合、半導
体装置の製造は一般に次のようにして行われる。まず、
素子形成工程が施された半導体爪板−ヒし絶縁物として
のシリコン酸化11αを被着したのら、ゲッタリング効
果のあるPSG膜をさらに?/I!着し、1〜1.5〔
μm〕の絶縁膜を形成する。次いで、1000(℃〕程
度の高を品で熱処理したのち、絶縁膜の所定の部分にコ
ンタクトホールを開孔する。続いて、蒸着法やスパッタ
法等を用い、全面にA#−Si合金膜を1〔μm〕程度
波着する。次いで、A3−Si合金膜上IZフォトレジ
ヌト膜からなる配線パターン(レジストパターン)を形
成し、このレジストパターンをマスクとして1例えばc
 CA4+ CAt混合ガスによりドライエツチングを
行うことによって配線層が形成される。この後、基板全
体を50 o C’C)程度;二加熱することによって
、素子とAA−Si合金膜とのオーミック接触が得られ
、配線層による電気的接続が可能となる。
ところが、このような配線形成方法を1ミクロン或いは
サブミクロン寸法のコンタクトホー/L’14用した場
合、コンタクトホール内のAA−Si合金膜の被着μL
が悪化し、第1図に示す如くコンタクトボール内のAA
−Si合金膜の膜厚が極端に薄くなる。このため、配線
の信頼性が低下し、素子の動作に問題を生じる。なお、
第1図中1はシリコン裁板、2は拡散層、3は絶縁膜、
4はコンタクトホール、5は導体膜(A Z  8 i
合金膜)を示している。また、半導体装置が小形高性能
化するに伴い拡散層2の深さXjは浅くなり0.2〜0
.1〔μm〕程度のものも必要とされるが、この場合A
t−81膜5と拡散層2とががJ記500 [’C)の
加熱時に反応し接合を破壊したり、リーク電流が増大す
る等の開動も発生する。さらに、上記加熱後にN7−S
i合金膜5中の拡散層2の近傍にA 、e−8i 中の
SIが析出し、コンタクトホール部分で配線の′吊気抵
抗が増大する等の不都合も招いた。
一方、(ElectrochemicAI 5ocie
ty 1982Spring Nleeting Ex
tended Ahstruct 16228 )に見
られるように、第2図に示す如<AA等の導体膜5の下
に多結晶シリコン膜6を形成する方法が考えられている
。しかしながら、この種の方法では多結晶シリコン膜6
の存在により、コンタクトホール4での配線抵抗が増大
してしまい、さらにAAとSiとの反応により信頼性が
低下すると云う欠点は依然として残されている。さらに
、エレクトロマイグレーションが発生しやすい。すなわ
ち、AA中に、アニールや】m電によりN7とSIとの
合金が形成されると。
その部分は抵抗が高いために発熱し易くなり、遂には断
線に至るという問題もあった。また。
コンタクトホール4内での抵抗増大を防ぐには多結晶シ
リコン膜6に不純物をドープすることが必要となるが、
この場合イオン注へ工程や熱工程等が必要となり工程の
複雑化を招く。さらに C−M OS型半導体装置の異
なる4電タイプの高濃度拡散領域間或いは多結晶シリコ
ンゲート間を配線層で接続する場合、AI/配線下の多
結晶シリコン膜に異なるタイプの不純物をドープし、多
結晶シリコン膜の導電タイプを変える必要があり、その
工程が一層複雑化する等の問題があった。
〔発明の目的〕
不発明の目的は、微細なコンタクトホールを用いる際に
おける導体膜の膜厚減少及びAAとSiとの反応等に起
因する配線抵抗の増大を防止するーことができ、配線の
信軸性向上及び集積反向上をはかり得る半導体装置の製
造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
不発明の骨子は、AA等の導体膜下に高融点金属若しく
はそのシリサイド膜を形成することにある。
−[なわち本発明は、コンタクトポールを介して導体)
1へとの電気的接続をとる半導体装置の製造方法におい
て、素子形成工程が施された半導体塾根上に被着された
絶縁膜の所定部分にコンタクトホールを形成したのち、
気相成長法を用い全面に高融点金属若しくは高融点金属
シリサイドからなる第1の導体膜を被着し1次いでこノ
tJTJ10)m体膜上にAA等からなる第2の導体膜
な被着し、しかるのち上記第2及び第1の導体膜を所望
パターンに選択エツチングするようにした方法である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、絶縁膜に形成したコンタクトポールに
気相成長法により高融点金属若しくはそのシリサイドを
被着しているので、コンタクトホールが微細な場合にあ
ってもコンタクトホール部における電気的接続の信頼性
が向上する。ここで、信頼性が向上する!41の理由は
気相成長法を用いているので微細コンタクトホール部で
の第1の導体膜の被着形状が改善され。
スパッタ蒸着法に比べ局所的に被着膜厚が薄くなること
が少ないためである。第2の理由は。
コンタクトホール内部での電気的接続が高融点金属若し
くはそのシリサイドでなされており。
通常の500 C℃、:l程度の熱処理に起因するAA
と8iとの反応がなく、さらにP型S1層がコンタクト
ホール内部に成長してコンタクト抵抗を高くする等のこ
とがないためである。
また、A−73等の配線層(第2の導体膜)の下に高融
点金属若しくはそのシリサイド膜が形成されているので
 Siとの合金が生じ難くエレクトロマイグレーション
が発生し蒔くなる。さらに、AA等の配線層のドライエ
ツチングによる加工特性が向上する。すなわち、CC/
、4やCr2等の塩素系反応ガスによる八!膜若しくは
AA合金膜の異方性ドライエツチング時には。
その終了時においてエツチング残2准が発生するが、配
線層の下に高融点金属111′:8を形成しておけばA
A中に8 i Jp Cu等の不純物を入れる必要がな
く、エツチング残壇を低減することができる。しかも、
配線層のエツチング後、高融点金属若しくはそのシリサ
イドをエツチングしAIヲエッチングしない等方性プラ
ズマエツチングを行うことにより、八!のエツチング残
渣を確実に除去することも可能となる。このとき、配線
層下の高融点金属若しくはそのシリサイド膜は薄くする
ことが可能であるため1等方性エラ。
チングによるザイドエッチは膜厚相当分程度で殆んど問
題とならない。また、従来、AA膜パターニング後、不
要な多結晶シリコンを除去する際にAA膜のマスク合わ
せがずれていると裁板Siがエツチングされる恐れがあ
ったが、本発明によれば、Snとのエツチング選択比が
とれるので歩留りが上がる。
なお、コンタクトホール内に形成する第1の導体膜の膜
厚が一定限度を超えるとオーバハング形状となり、所謂
「す」が発生することになる。このため、気相成長法に
より破着する第1の導体膜の膜厚りは、コンタクトホー
ルの開孔寸法Aの1/3以下(D<AA3 )とするの
が望ましい。さらに、上記「す」・の発生を防止するこ
とからは、コンタクトホールの上部に開口側に広がるデ
ーパを付けるのが望ましい。また、第2の導体膜による
配線層の表面凹凸を少なくすることから、第1の導体膜
なコンタクトボール内のみに残存させるのが望ましい。
〔発明の実施例〕
第3図(3)〜(e)は本発明の一実施例に係わる半導
体装置製造工程を示す断面図である。まず。
第3図(alに示す如くP型シリコン基板21上に素子
形成工程を施す。ここで1図中22はフィールド酸化膜
、23はM OS )ランジヌタのゲート電極、24は
ゲート酸化膜、25はソース若しくはドレインを形成す
るn+拡散層であり、26は他のMOS I−ランジス
タのソース若しくはドレインを形成するn+拡散層を示
している。
次に、第3図fb)に示す如く全面にシリコン酸化膜(
絶縁膜)27を1〔μm〕膜厚に被着し。
このシリコン酸化膜27の拡散層25.26上に位(鍍
する部分に開孔寸法l〔μm〕のコンタクトホール28
をそれぞれ形成した。次いで。
気相成長法を用い第3図(C)に示す如く全面にモリブ
デン膜(第Jの導体膜)29を0.2 、Cμm〕μm
〕波層した。このとき、モリブデン膜29はコンタクト
ポール28内部でも略02〔μm〕の膜厚が保たれるこ
とにtcる。また、モリブデン膜29の膜厚I)(D 
= 0.2 tt m )をコンタクトホール28の開
口寸法A(A、=、1μm)の173以下CD<A/3
 )としたので、コンタクトホール28内部に「丁」が
発生する等の不都合は生じなかった。
次に、スパッタ蒸着法を用い第3図(dlに示す如く全
面にアルミニウムIlf!($ 2の導体膜)30を0
.5〔μm〕の膜厚に被着した。その後、所領の配線用
レジストパターンを形成し、このパターンをマスクとし
てアルミニウム膜30及びモリブデン膜29fエツチン
グし、第3図(elに示す如く配線層を形成した。この
とき、アルミニウム膜30のエツチング(二異方性ドラ
イエツチング法を用いることにより、配線層の寸法晴間
を高めることができ、モリブデン膜29のエツチングに
等方性プラズマエツチング法を用いることにより、上記
アルミニウム膜30のエツチング時に生じた残5宜を完
全に除去することができた。
かくして作成された半導体装置では、コンタクトホール
28の開孔寸法が1〔μm〕と極めて小さいにも拘わら
ず、コンタクトポール28内での配線層の膜厚が極端に
薄くなることを防止でき、配線の信頼性向上をはかり得
る。しかも、コンタクトホール28の開化寸法をさらに
小さくすることも可能となり、集積度の向上をはかり得
る等の効果な奏する。また、第1の導体膜として多結晶
シリコンを用いた場合におけるA#−8iの反応や工程
の複雑化を招くこともなく、その実用性は極めて大きい
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記コンタクトホールυ)形状は矩形に限
るものではなく、第4図に示す如く開1] 4+111
に広がったテーバを有するものであってもよい。この場
合、$4Nからも明らかなように導体膜のメーバハング
が少なくなり、「丁」の発生をより確実に防止できるこ
ととなる。また、自iJ記第2の導体膜を被着するai
I工程として、i;J記第1の導体膜のコンタクトホー
ル以外の部分を除去することにより、第5図(二示す如
く基体表面の凹凸を緩和1−ることがriJ能となる。
さらに、同一導電型の拡散層間σ)接続(二限らす、第
6肉に示す如く異なる導電型Q)拡散層間の接続に適用
することも11能である。そしてこの場合、第1の導体
膜として多結晶シ1ノコンを用いる従来法のように2f
Iiの拡散層(二p型。
n型の不純物をドープする必要がなく、工程θ)複雑化
を招くこともない。なお、第6図はC−MOSインバー
タの例を示し1図中31はnウェル、32はp+拡散層
を示している。
また、第1の41体膜はモリブデンに限るもσ)ではな
く、タングステン、チタン及びタンタル等の高融点金属
であればよく、さらにはこれらのシリサイドであっても
よい。さらに、第2の導体膜はアルミニウムに限るもの
ではなく、アルミニウム合金、その他低抵抗のものであ
ればよい。また、第1及び第2の導体膜の膜厚等は。
コンタクトホールの開孔寸法、その他の条件(二応じて
適宜変更可能である。
また、第3図fdlの工程でアルミニウム膜30をリフ
トオフにより形成する事も可能である。
すなわち、第7図に示す如く、配線以外の領域にレジス
トパターン33を形成し、七〇)後でアルミニウム膜3
0′を被着する。そして、レジストパターン33と共に
その上のアルミニウム[30’を除去し、更にレジスト
パターン33を除去して不要なモリブデン膜29をエツ
チングすれば第3図telに示す形状が得られる。また
モリブデン膜29等の高融点金属やそのシリサイドを用
いており、基板シリコンに対して選択性よくエツチング
除去できることにより、コンタクトホール部において合
せ余裕を考慮して配線パターンを太くしておく必要がな
くなる。すなわち、第8図に平面図を示す如くコンタク
トホールと同等の等しい幅を有する配線パターンを用い
ることが回部となり、高集積化に有利である。要するに
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で1種々変形して
実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1因及び第2図はそれぞれ従来方法の問題点を説明す
るための断面図、第3図(al〜fe)は本発明の一実
施例に係わる半導体装置製造工程を示す断面図、第4肉
乃至第7因はそれぞれ変形例を説明するための断面図、
$8図は変形例を説明するための平面図である。 2ノ・・・シリコン基板(半導体基板)、22・・フィ
ールド酸化膜、23・・・ゲート電極、24・・・ゲー
ト酸化膜、25.26・・・n+拡散層、27・・・シ
リコン酸化膜(絶縁膜)、28・・・コンタクトホール
、29・・・モリブデン膜(第1の導体膜)、30・・
・アルミニウム膜(第2の導体膜)、31“・・nウェ
ル、32・・・p十拡散層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11素子形成工程が帷された半導体裁板上に被着され
    た絶縁膜の所定部分にコンタクトポールを形成する工程
    と、気相成長法を用い上記絶縁膜及び基板上に高融点金
    属若しくは高融点金属シリサイドからなる第1の導体膜
    を被着する工程と、上記第1の導体膜上に第2の導体膜
    を被着する工程と1次いで上記第2及び第1の導体膜を
    所望パターンに選択エツチング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)  前記第2及び第1の導体膜をポ択エツチング
    する工程は、上記第2の導体膜」二にマスクパターンを
    形成したのち、このパターンをマスクとして異方性エツ
    チングにより上記第2の導体膜を選択エツチングし、次
    いで上記第2の導体膜をマスクとして等方性エツチング
    により上記第1の導体膜を選択エツチングすることであ
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 +31  MiJ記第1の導体膜の暎厚りは、前記コン
    タクトホールのうちの最小寸法をAとするときD(A/
    3 に設定された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)前記第2の導体膜は、アルミニウム或いはアルミ
    ニウム合金からなるものであることを  ・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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