JPS6010717A - 半導体装置用コンタクトの形成方法 - Google Patents
半導体装置用コンタクトの形成方法Info
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- JPS6010717A JPS6010717A JP11913883A JP11913883A JPS6010717A JP S6010717 A JPS6010717 A JP S6010717A JP 11913883 A JP11913883 A JP 11913883A JP 11913883 A JP11913883 A JP 11913883A JP S6010717 A JPS6010717 A JP S6010717A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置用コンタクトの形成方法に関する。
近年、集積回路が高密度化、高速化するにともな、て浅
い接合が要求され、この浅い接合に対するコンタクトの
形成方法が検討されている。アイ・ビー・エム技術公開
公報（Ｉ ＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕ
ｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、 ２４ ［４）Ｐ、 １９７
６−１９７７ （１９８１，米））に窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）と窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ２）を用いたコンタクト
の形成方法が示されている。
い接合が要求され、この浅い接合に対するコンタクトの
形成方法が検討されている。アイ・ビー・エム技術公開
公報（Ｉ ＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕ
ｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、 ２４ ［４）Ｐ、 １９７
６−１９７７ （１９８１，米））に窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）と窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ２）を用いたコンタクト
の形成方法が示されている。
第１図を参照しながら上記の方法を説明する。
上記の方法では第１図に図示されている如くコンタクト
穴３の内側に窒化チタン（ＴｉＮ）膜４を形成し、コン
タクト穴の周辺には窒化シリコン（Ｓ’ ３Ｎ４ ）膜
６を形成する。窒化チタンは電気抵抗が小さく拡散層５
とアルミニウム電極７との相互間の拡散のよいバリヤで
あるので５００℃又はそれ以上の高温で熱処理できる。
穴３の内側に窒化チタン（ＴｉＮ）膜４を形成し、コン
タクト穴の周辺には窒化シリコン（Ｓ’ ３Ｎ４ ）膜
６を形成する。窒化チタンは電気抵抗が小さく拡散層５
とアルミニウム電極７との相互間の拡散のよいバリヤで
あるので５００℃又はそれ以上の高温で熱処理できる。
一方窒化シリコン膜はアルミニウム電極からアルぽニウ
ムがコンタクト穴の周辺及び窒化チタン膜のピンホール
を通してシリコン半導体基板に突き抜けるのを防止する
。窒化チタン（ＴｉＮ）はまずチタン（Ｔｉ）を５００
°Ｃ２窒素雰囲気中で３０〜６０分熱処理してチタンシ
リサイド（’ｌ’１ｆ９ｉ、 ）を形成せずにチタンに
窒素を吸収させ飽和させる。次に以下のａ）。
ムがコンタクト穴の周辺及び窒化チタン膜のピンホール
を通してシリコン半導体基板に突き抜けるのを防止する
。窒化チタン（ＴｉＮ）はまずチタン（Ｔｉ）を５００
°Ｃ２窒素雰囲気中で３０〜６０分熱処理してチタンシ
リサイド（’ｌ’１ｆ９ｉ、 ）を形成せずにチタンに
窒素を吸収させ飽和させる。次に以下のａ）。
ｂ）、ｃ）のうちのいずれか１つの条件を選び３０〜６
０分高温熱処理を行なう。ａ）窒素巾約１２００℃、ｂ
）アンモニア（ＮＨｇ ）巾約９５０℃ｔ Ｃ）アンモ
ニア（ＮＨｓ ）プラズマ巾約８００℃。上記の高温熱
処理によって窒素を吸収しているチタンは窒化チタン（
ＴｉＮ）に変換される。これと同時にコンタクト穴の周
辺及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜のピンホール部には窒化
シリコン（Ｓ’３Ｎ４）の薄膜が形成される。次に電極
配線用のアルミニウムを被着形成してコンタクト形成が
完膚する。しかしながら上記の方法では３０〜６０分の
熱処理が２回あるので熱処理に長時間装するという欠点
があった。
０分高温熱処理を行なう。ａ）窒素巾約１２００℃、ｂ
）アンモニア（ＮＨｇ ）巾約９５０℃ｔ Ｃ）アンモ
ニア（ＮＨｓ ）プラズマ巾約８００℃。上記の高温熱
処理によって窒素を吸収しているチタンは窒化チタン（
ＴｉＮ）に変換される。これと同時にコンタクト穴の周
辺及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜のピンホール部には窒化
シリコン（Ｓ’３Ｎ４）の薄膜が形成される。次に電極
配線用のアルミニウムを被着形成してコンタクト形成が
完膚する。しかしながら上記の方法では３０〜６０分の
熱処理が２回あるので熱処理に長時間装するという欠点
があった。
本発明はコンタクト穴の領域全面に窒化チタン膜を被着
形成し、この窒化チタン膜のよからシリコン半導体基板
中に不純物原子をイオン注入した後、窒素を構成原子と
Ｉ７て含む雰囲気中でキセノンランプ又はハロゲンラン
プによるランプアニール法を用いて一イオン注入不純物
の活性化と同時に窒化チタンで研われていないコンタク
ト部分に窒化シリコン膜を形成することを短時間で行な
うことによって上記の欠点を解消した半導体装置用コン
タクトの形成方法を提供するものである。
形成し、この窒化チタン膜のよからシリコン半導体基板
中に不純物原子をイオン注入した後、窒素を構成原子と
Ｉ７て含む雰囲気中でキセノンランプ又はハロゲンラン
プによるランプアニール法を用いて一イオン注入不純物
の活性化と同時に窒化チタンで研われていないコンタク
ト部分に窒化シリコン膜を形成することを短時間で行な
うことによって上記の欠点を解消した半導体装置用コン
タクトの形成方法を提供するものである。
以下本発明を第２図（ａ）〜（ｅ）を参照しながら実施
例について説明する。まず同図（ａ）に示すようにＰ
’型シリコン半導体基板１１を用い、この基板表面に絶
縁膜１２を被着形成し通常のホトリソグラフイエ程によ
ってパタニングし絶縁膜のエツチングをしてシリコン半
導体基板１１と外部配線電極とを接続するためのコンタ
クト穴１３を開孔する。
例について説明する。まず同図（ａ）に示すようにＰ
’型シリコン半導体基板１１を用い、この基板表面に絶
縁膜１２を被着形成し通常のホトリソグラフイエ程によ
ってパタニングし絶縁膜のエツチングをしてシリコン半
導体基板１１と外部配線電極とを接続するためのコンタ
クト穴１３を開孔する。
次に同図（ｂ）に示すようにチタン（Ｔｉ ）を゛ター
ゲ。
ゲ。
トに用いて高周波スバ、タリングによりアルゴンと窒素
の混合ガス雰囲気中でスバ、タリングを行ない１ｏｏＸ
の厚みの窒化チタン（’ｌ’ｉＮ）膜１４を上記構造体
表面の全面に被着形成する。次に同図（Ｃ）に示すよう
に前記の窒化チタン膜１４の上から砒素イオンを１００
ＫｅＶ、ドース量５ Ｘ １０”／ｒｎ？で全面にイ
オン注入を行なう。砒素イオンはコンタクト穴の領域１
３でのみシリコン半導体基板中に注入されその他の領域
ではシリコン半導体基板中への注入は生じない。又チタ
ンはシリコン半導体基板中でＮ型不純物となることが知
られているので、本発明によるコンタクトの形成方法は
Ｐ型シリコン半導体基板にＮ型拡散層を形成する場合及
びＮ型シリコン半導体基板に基板よりも高濃度のＮ型拡
散層を形成する場合が特に好ましい。次に同図（ｄ）に
示すように通常のホトリソグラフイエ ５− 程によってコンタクト穴の領域１３に窒化チタンが残る
ようにパタニングを行なう。窒化チタン膜のエツチング
は公知の四弗化炭素（ＯＦ４）を用いたドライエツチン
グあるいは硝酸（ＨＮＯ３）２０容と酢酸（ＯＨ，０Ｏ
ＯＨ）２０答と弗化水素酸（ＨＦ）ｌ容からなる混合液
を用いたウエツトエツチングのいずれでも行なうことが
可能である。ところで同図（ｄ）に示すようにパタニン
グに於いて目合せズレのために窒化チタンがコンタクト
穴の領域１３のシリコン半導体基板表面を完全に覆って
いないで一部にシリコン半導体基板が露出している場合
には、ドライエ、ランプを用いるとエツチングの際オー
バーエツチングのためにシリコン半導体基板表面がエツ
チングされて好°ましくない。従って浅いＰ−Ｎ接合に
コンタクト形成する場合にはウェットエツチングを用い
るのが安全である。
の混合ガス雰囲気中でスバ、タリングを行ない１ｏｏＸ
の厚みの窒化チタン（’ｌ’ｉＮ）膜１４を上記構造体
表面の全面に被着形成する。次に同図（Ｃ）に示すよう
に前記の窒化チタン膜１４の上から砒素イオンを１００
ＫｅＶ、ドース量５ Ｘ １０”／ｒｎ？で全面にイ
オン注入を行なう。砒素イオンはコンタクト穴の領域１
３でのみシリコン半導体基板中に注入されその他の領域
ではシリコン半導体基板中への注入は生じない。又チタ
ンはシリコン半導体基板中でＮ型不純物となることが知
られているので、本発明によるコンタクトの形成方法は
Ｐ型シリコン半導体基板にＮ型拡散層を形成する場合及
びＮ型シリコン半導体基板に基板よりも高濃度のＮ型拡
散層を形成する場合が特に好ましい。次に同図（ｄ）に
示すように通常のホトリソグラフイエ ５− 程によってコンタクト穴の領域１３に窒化チタンが残る
ようにパタニングを行なう。窒化チタン膜のエツチング
は公知の四弗化炭素（ＯＦ４）を用いたドライエツチン
グあるいは硝酸（ＨＮＯ３）２０容と酢酸（ＯＨ，０Ｏ
ＯＨ）２０答と弗化水素酸（ＨＦ）ｌ容からなる混合液
を用いたウエツトエツチングのいずれでも行なうことが
可能である。ところで同図（ｄ）に示すようにパタニン
グに於いて目合せズレのために窒化チタンがコンタクト
穴の領域１３のシリコン半導体基板表面を完全に覆って
いないで一部にシリコン半導体基板が露出している場合
には、ドライエ、ランプを用いるとエツチングの際オー
バーエツチングのためにシリコン半導体基板表面がエツ
チングされて好°ましくない。従って浅いＰ−Ｎ接合に
コンタクト形成する場合にはウェットエツチングを用い
るのが安全である。
次に上記構造体を窒素ガス雰囲気中で１２００℃でキセ
ノン（Ｘｅ）ランプによるフラッシュアニールを行なう
０この工程によりイオン注入された砒素イオンは活性化
されてＰ−Ｎ接合が形成される。
ノン（Ｘｅ）ランプによるフラッシュアニールを行なう
０この工程によりイオン注入された砒素イオンは活性化
されてＰ−Ｎ接合が形成される。
６−
前述のイオン注入で導入された不純物イオンの活性化と
同時にパタニング時の目合せズレのためにシリコン半導
体基板が露出している領域には薄い窒化シリコン膜１６
が形成される。キセノンランプによるフラッジ−アニー
ルを上記の如く窒素ガス雰囲気中で行なわずに窒素プラ
ズマ穿囲気中で行なうことによって窒化シリコン膜１６
の厚みを同じアニール時間でより厚くすることが出来る
。
同時にパタニング時の目合せズレのためにシリコン半導
体基板が露出している領域には薄い窒化シリコン膜１６
が形成される。キセノンランプによるフラッジ−アニー
ルを上記の如く窒素ガス雰囲気中で行なわずに窒素プラ
ズマ穿囲気中で行なうことによって窒化シリコン膜１６
の厚みを同じアニール時間でより厚くすることが出来る
。
次に同図（ｅ）に示すようにコンタクト穴領域１３にア
ルミニウム１７を被着形成しパタニングしてコンタクト
形成が完成する。
ルミニウム１７を被着形成しパタニングしてコンタクト
形成が完成する。
上記の方法でコンタクトを形成すると従来のチタン膜を
形成し次にチタン膜に５００°Ｃ窒素雰囲気中で３０〜
６０分熱処理して窒素を成敗させて飽和させ次に再び３
０〜６０分窒素原子を含む雰囲気中で高温熱処理して窒
化チタン膜を形成する方法に比べて、チタンをターゲッ
ト電極として高周波スパッタリングを用いて窒化チタン
膜そのものを被着形成しているので大幅な時間短縮とな
る。
形成し次にチタン膜に５００°Ｃ窒素雰囲気中で３０〜
６０分熱処理して窒素を成敗させて飽和させ次に再び３
０〜６０分窒素原子を含む雰囲気中で高温熱処理して窒
化チタン膜を形成する方法に比べて、チタンをターゲッ
ト電極として高周波スパッタリングを用いて窒化チタン
膜そのものを被着形成しているので大幅な時間短縮とな
る。
又窒化シリコン膜形成に当っても窒素原子を含む雰囲気
中でキセノンランプによるフラッシュアニール法で形成
しているので大幅な時間短縮がえられる。さらにＰ−Ｎ
接合の形成に於いてもキセノンランプによるフラッシュ
アニール法で形成しているので従来法に比べて大幅な時
間短縮がえられるＯ 以上詳細に説明したように本発明はシリコン半導体基板
表面のコンタクト穴の領域全面に窒化チタン膜を被着形
成し、この窒化チタン膜の上からコンタクト穴を通して
不純物原子をシリコン半導体基板中にイオン注入し次に
窒素を構成原子として含む雰囲気中でキセノンランプ又
はノ・ロゲンランプによるランプアニール法を行なって
イオン注入で導入した不純物原子の活性化並びに目合せ
ズレによって拡散層シリコンが露出している部分の表面
の窒化シリコン膜化を同時に行なうことによって従来法
に比べて大幅な工程時間の短縮がえら
中でキセノンランプによるフラッシュアニール法で形成
しているので大幅な時間短縮がえられる。さらにＰ−Ｎ
接合の形成に於いてもキセノンランプによるフラッシュ
アニール法で形成しているので従来法に比べて大幅な時
間短縮がえられるＯ 以上詳細に説明したように本発明はシリコン半導体基板
表面のコンタクト穴の領域全面に窒化チタン膜を被着形
成し、この窒化チタン膜の上からコンタクト穴を通して
不純物原子をシリコン半導体基板中にイオン注入し次に
窒素を構成原子として含む雰囲気中でキセノンランプ又
はノ・ロゲンランプによるランプアニール法を行なって
イオン注入で導入した不純物原子の活性化並びに目合せ
ズレによって拡散層シリコンが露出している部分の表面
の窒化シリコン膜化を同時に行なうことによって従来法
に比べて大幅な工程時間の短縮がえら
第１図は従来のコンタクト形成方法に係る半導体装置を
示す断面図、第２図（ａ）〜（ｅ）は各々本発明実施例
に係るコンタクトの形成方法を説明する工程順断面図、
である。 なお図において、１．１１はシリコン半導体基板、２．
２’、１２は絶縁膜、３，１３はコンタクト穴、４．１
４は窒化チタン膜、５．１５は拡散層、６．１６は窒化
シリコン膜、７．１７はアルミニウム電極、８はゲート
電極、１９は注入原子のイオン流、である。 ９− 冥 ／ 団 ｆ；５ 鱈 ？ン ／３ （ｅ） ＋１１１１１ １ 「イ； 篤 ？ 図 ／４ 、ｔ ７タ ９０−
示す断面図、第２図（ａ）〜（ｅ）は各々本発明実施例
に係るコンタクトの形成方法を説明する工程順断面図、
である。 なお図において、１．１１はシリコン半導体基板、２．
２’、１２は絶縁膜、３，１３はコンタクト穴、４．１
４は窒化チタン膜、５．１５は拡散層、６．１６は窒化
シリコン膜、７．１７はアルミニウム電極、８はゲート
電極、１９は注入原子のイオン流、である。 ９− 冥 ／ 団 ｆ；５ 鱈 ？ン ／３ （ｅ） ＋１１１１１ １ 「イ； 篤 ？ 図 ／４ 、ｔ ７タ ９０−
Claims (2)
- （１） シリコン半導体基板の−１面側を覆った絶縁膜
に前記シリコン半導体基板と外部配線金属とを接続する
ためのコンタクト穴を開孔する工程と、前記シリコン半
導体基板表面のコンタクト穴の領域全面に窒化チタン（
ＴｉＮ）膜を被着形成する工程と、前記窒化チタン膜の
上から前記コンタクト穴を通してこのコンタクト穴の通
じるシリコン半導体基板に同じ導電型又は反対導電型を
生起させる不純物原子をイオン注入する工程と、窒素を
構成原子として含む雰囲気中でキセノン（Ｘｅ）ランプ
又はハロゲンランプによるランプアニール法を用いて、
前記イオン注入で導入した不純物原子を活性化する工程
と、前記窒化チタン膜上に外部配線金属を被着形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置用コンタクト
の形成方法。 - （２）前記窒素を構成原子として含む雰囲気が窒素プラ
ズマ雰囲気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用コンタクトの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11913883A JPS6010717A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体装置用コンタクトの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11913883A JPS6010717A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体装置用コンタクトの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010717A true JPS6010717A (ja) | 1985-01-19 |
Family
ID=14753868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11913883A Pending JPS6010717A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体装置用コンタクトの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010717A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6232610A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6358927A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6384024A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07111252A (ja) * | 1990-04-20 | 1995-04-25 | Applied Materials Inc | 統合処理システムで窒素含有ガスとチタンを反応させることによって半導体ウェーハ上に窒化チタンを形成する方法 |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11913883A patent/JPS6010717A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6232610A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6358927A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6384024A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07111252A (ja) * | 1990-04-20 | 1995-04-25 | Applied Materials Inc | 統合処理システムで窒素含有ガスとチタンを反応させることによって半導体ウェーハ上に窒化チタンを形成する方法 |
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