JPS60119750A - 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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JPS60119750A
JPS60119750A JP22681383A JP22681383A JPS60119750A JP S60119750 A JPS60119750 A JP S60119750A JP 22681383 A JP22681383 A JP 22681383A JP 22681383 A JP22681383 A JP 22681383A JP S60119750 A JPS60119750 A JP S60119750A
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film
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high melting
contact hole
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Yukio Tanigaki
谷垣 幸男
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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】 〔技術分野〕 本@uAは下地シ+7コン層と上側メタル層とのコンタ
クト部処おける下地層の平坦化を図って上側メタル層の
配線の断線防止な図った半導体装置およびその製造方法
に関するものである。
〔背景技術〕
一般KLSI、IC等の半導体装置では、半導体(シリ
コン)基板やその上に形成したポリシリコン等のシリコ
ン層と、これらの上に絶縁膜を介して形成したアルミニ
クム等のメタル層とのコンタクトをとるために、該絶縁
膜に所謂コンタクトホールな形成している。このコンタ
クトホールな微細に形成するには異方性の強いドライエ
ツチング技術な使用することが考えられる。しかし、こ
の技術によればコンタクトホールの断面形状が急峻なも
のとなり、コンタクトホール上層そのまま前記上層のメ
タル層を形成したのではメタル層にも急峻な段差が形成
され、場合によってはメタル層の断線を生じて半導体装
置の信頼性や歩留りが低下すると推定される。
このため、グラスフローによるコンタクトホールの形状
の改曽やSOG膜の塗布による平坦化等の方法が考えら
れる。しかし、半導体装置の微細化が急速に進められて
いる現在、コンタクトホールはますます微細かつ急峻に
される傾向?示し。
一方基板主面の拡散層の接合深さはますます浅くなる方
向にある。このため、グラスフロー等の高温の熱処理は
利用が極めて困難であり、今後の微細化に対処するのは
実際にを工困難であると考えられる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は半導体装置の微細化に伴なうコンタクト
ホールの急峻化に対して高熱処理を必要とすることなく
その平坦化を図り、コンタクトホールのコンタクト部に
おけるメタル層の断線を防止して信頼性1歩留の向上を
図ることのできる半導体装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は微細なコンタクトホールな高熱
処理することなく平坦化処理し、これによりメタル層に
おける急峻な段差の発生を防止してその断線の防止な図
った半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は1
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち1層間絶縁膜に形成したコンタクトホール内の
シリコン露呈面上に高融点金属(メタル)層およびその
シリサイド層を形成してコンタクトホールの平坦化を図
ることにより、上側メタル層における急峻な段差の発生
を防止してその断線な防止するものである。
また、コンタクトホールのシリコン露呈面上に高融点メ
タル層な形成した上でこれな熱処理してシリサイド層を
形成し、その上に選択CVD法により高融点メタル層を
形成してコンタクトホールの平坦化を図ることにより、
高熱処理を行なう必要なく微細コンタクトホールの平坦
化を可能とし、上側メタル層における段差の防止を達成
するものである。
〔実施例〕
第1図ないし第7図は本発明をMOS−LSIに適用し
た実施例を11!造工程順に示す図であり、この同圧よ
って本発明方法および装置の一例を説ゆJする。
MOS−LSIの一素子としてNチャネルMO8FET
を例にとれば、先ず第1図のようにP型シリコン基板(
クエーハ)10表面の選択的な領域にフィールド酸化(
8s Ox )膜2を、また素子活性領域にはゲート酸
化(Sin、)膜3を夫々常法によって湖底する。
次に、第2図のように、全面に2000〜5000Aの
ポリシリコン(多結晶シリコン)膜4を形成し、これ忙
リン(P)等の不純物な拡散してポリシリコン膜4を低
抵抗体に化成する。この場合、不純物を予め含有させた
所請ドーグドボリシリコンを用いて直接ポリシリコン膜
4を形成してもよい。その上で1周知のホトリソグラフ
ィ技術を用いて前記ポリシリコン膜4を選択エツチング
し。
ゲート電極4aおよび下側配線4bをパターン形成する
。次いで、全面忙ヒ素(As)、lJン(P)等の不純
物をイオン打込みし、シリコン基板1表面の素子活性領
域でかつゲートを極4aVC覆ゎれていない部分にイオ
ン打込層5を形成する。
次いで、第3図のように1層間絶縁膜として例えばCV
D法により、リンシリケートカラス(PSG)膜6を5
000〜5ooo^の厚さで全面忙形成する。そして、
1000C程度の熱処理を行なってPSG膜6をデンシ
ファイすると共に、前記イオン打込層5の不純物を活性
化してソース層7aとドレイン層7bを形成する。
しかる上で、第4図のように、周知のホトリソグラフィ
技術により、前記PSG膜6にソースおよびドレインの
コンタクトホール8a、3bと多層配線用のコンタクト
ホール8cを開設し、夫々コンタクトホール8a、8b
、8Cの底面にシリコン【シリコン基板1.ポリシリコ
ン4b)を露呈させる。この場合、コンタクトホール8
a、8b、scハl”5イエツチング技術により微細化
される一方で形状は急峻なものとされる。
次いで同図のように1例えばスパッタ法によりPjj/
li!l!点メタル、本例で点上タルデン(Mo)膜9
を200〜1000λの厚さで全面に形成し、続イテ全
面にヒ1(As)&イオン打込みしてモリブデンとシリ
コンの界面にMo−8i混合層(図示せず)を形成する
次いで、第5図のように、500〜5oocs度のそれ
程高温でない状態での熱処理を行なうことにより前記M
o−8iの界面(混合層)をシリサイド化し、モリブデ
ンシリサイド(M o S i t )膜を形成する。
その後、リン酸系エッチ液により未反応モリブデン膜9
を除去すると、同図のように、コンタクトホール8a、
8b、Bc内にのみMO8i、膜10a*1Ob110
cが形成される。
次[、反応ガスに例えばM o F6を使用した選択C
VD法を用いること罠より、第6図のようにシリコンや
シリサイド層が露呈されたコンタクトホール8a、8b
、gc内にのみ選択的にモリブデン膜11a、llb、
llcが形成される。このモリブデン膜11a、11b
、llcを前記PSG膜6と同程度の厚さく 5000
〜8000A)に形成すれば、コンタクトホール8a、
8b、8c内にモリブデン膜11 a、llb。
llCが充填される状態となり、コンタクトホール8a
e8t)、8cは大略平坦化されることになる。
この場合、PSG膜6上にも若干のモリブデン膜が堆積
形成されるおそれがあるため、多少のエツチング(エッ
チバック)を行なうことが好ましい。
その上で1例えばスパッタ法により全面に上側配線とし
てのアルミニウム膜12を形成し、更に第7図のように
周知のホトリソグラフィ技術により各々の電極12a、
12b、12cをノくターン形成することにより上側メ
タル層が構成される。したかって、これら電極12a、
12b、12cはコノタクトホー/I/8a、8b、8
cにおけるモリブデン膜11a#11b、llcとM 
o S r @膜10a、10b、10cにより夫々ソ
ース7a、ドレイン7bsポリシリコン曲に接続される
以上の後、パッジベージ1ン膜ン形成することにより半
導体装置が形成されるのはいうまでもないが、その図示
は省略する。
以上のように製造された半導体装置(第7図)によれば
、層間絶縁膜としてのPSG膜6に形成したコンタクト
ホール8a、8b、8c内のシリコン露呈面上にMoS
i、膜10a、10b、10cとMO膜11a、llb
、llcを歳択的に形成し、コンタクトホール8a 、
8b、8cを完全若しくは完全に近くまで埋め込んでい
るので、装置の微細化に伴なってコンタクトホール8a
、8b、8cの形状が急峻圧なってもこれを高熱処理す
ることなく平坦化できる。したがって%PSGllK6
上にアルミニウム膜12な形成してもこれに段差が生じ
ることはなく、コンタクトホール8a、8b、8cにお
いて断諒が生じることもない。これにより、信頼性や歩
留の向上が達成できる。また、コンタクトホール3a。
8b、8c内ではシリコンにMoS It膜10a、 
10 bloCを接続させた上にMO膜11a、llb
、llcを形成して接続を図っているので、シリコンに
おける接続をオーミック的なものにでき、特性を良好な
ものKできる。
〔効 果〕
(11層間絶縁膜に形成したコンタクトホール内のシリ
コン上に高融点メタル層およびそのシリサイド層を形成
してコンタクトホールの平坦化を図っているので、コン
タクトホールの微細化に拘らず上側配線としてのメタル
層における段差の発生を防止し、これによりメタル層の
断線な防止して信頼性の向上および歩留の向上を達成で
きる。
(2) コンタクトホールに対して高融点メタル[−形
成しかつこれを熱処理してシリサイド膜を形成する一方
、選択CVD法によってシリサイド膜上に高融点メタル
膜な形成してコンタクトホールな平坦化しているので、
グラスフローのような高熱処理は不要であり、微細な素
子パターンの半導体装置において有効な平坦化を実現で
きる。
(31シリコン罠はシリサイド膜を直接に接続し、その
上に高融点メタル膜を形成してコンタクトホールの平坦
化を図っているので、オーミック的な接続が得られ特性
を良好なものに維持できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、高融点メタ
ルとしては前例のモリブデン(MO)に限られずタング
ステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)k用
いてもよく。
したかってこれらのメタルとそのシリサイド膜とを使用
する構成であってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
なその背景となった利用分野であるNチャネルMO8L
SIK適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、たとえばPテヤネ#MO8I、SI
やCMO8LSIK適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明の半導体装置なその製造工
程順に示す断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・フィールド酸化シリコ
ン、3°°・ゲート酸化シリコン、4・・・ポリシリコ
ン。 4a・・・ゲート電極、4b・・・下側配線、6・・・
P2O膜、7 a−7−x、7b−・・ドL’ イア 
、 8 a *8 b 、8cm−・x7fiト*−ル
、9−Mo膜、10a+lOb、10cmMoSi、膜
、lla、llb、llc・・・Mo膜、12−・・ア
ルミニウム膜、12a、12b、12c・・・電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 シリコン基板やポリシリ−コン配線等の下側シリ
    コン層と1層間絶縁膜上に形成した配線層としての上側
    メタル層とを前記層間絶縁膜に形成したコンタクトホー
    ル乞通して接続するようにした半導体装置において、前
    記コンタクトホールな高融点メタル膜とそのシリサイド
    膜の多層膜で充填して平坦化したことを特徴とする半導
    体装置。 2、 シリコンの直上に高融点メタルシリサイド膜を形
    放し、その上に高融点メタル膜を形成してなる特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置。 3、+iM点メダメタルリブデン、タングステン。 チタン、タンタルのいずれかである特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載の半導体装置。 4、シリコン基板やポリシリコン配線等の下側シリコン
    層上の層間絶縁膜に形成したコンタクトホール内に高融
    点メタル膜を形成しかっこルを熱処理してシリサイドに
    化成すると共に、このシリサイド膜に歳択CVD法圧よ
    って高融点メタル膜を形成して前記コンタクトホール内
    を充填しかつこれを平坦化し、その上で前記層間絶縁膜
    上に上側配線としての上側メタル層を形成することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。 5、高融点メタル膜にヒ素等の不純物をイオン打込みし
    た上で熱処理してシリサイドに化成してなる特許請求の
    範曲第4項記戦の半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278817A (ja) * 1985-09-27 1987-04-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 半導体装置
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JPS53114350A (en) * 1977-03-16 1978-10-05 Toshiba Corp Semiconductor and its manufacture
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