JPS60130825A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS60130825A JPS60130825A JP23938183A JP23938183A JPS60130825A JP S60130825 A JPS60130825 A JP S60130825A JP 23938183 A JP23938183 A JP 23938183A JP 23938183 A JP23938183 A JP 23938183A JP S60130825 A JPS60130825 A JP S60130825A
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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】
［発明の技術分野］
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に半導体基板
上の拡散層と配線層の問を微細な接続孔を介して良好に
コンタクトさせる方法に関する。
上の拡散層と配線層の問を微細な接続孔を介して良好に
コンタクトさせる方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
ＭＯ８集積回路の微細化、高集積化に伴って、多結晶シ
リコンゲート電極やソース、ドレイン拡散層等と金属配
線層間の電気的接続孔の面積（以下、コンタクト面積と
呼ぶ）はますます縮小されつつある。そして金属配線層
の接続孔を介しての拡散層との接続抵抗（以下、コンタ
ク１〜抵抗と呼ぶ）は、コンタクト面積の縮小と共に、
増加する傾向にある。
リコンゲート電極やソース、ドレイン拡散層等と金属配
線層間の電気的接続孔の面積（以下、コンタクト面積と
呼ぶ）はますます縮小されつつある。そして金属配線層
の接続孔を介しての拡散層との接続抵抗（以下、コンタ
ク１〜抵抗と呼ぶ）は、コンタクト面積の縮小と共に、
増加する傾向にある。
第１図は、従来の一般的な方法による拡散層とＡ１配線
のコンタクト部の構造を示している。
のコンタクト部の構造を示している。
１）型３ｉ基板１１上に形成仝れた接合深さＸ −０、
’２０μｍのｎ＋拡散層１２の上に絶縁膜１３を形成し
、これに接続孔を設け、ｌｔ配線層１４を形成したもの
である。このような従来法では、第２図の直線Ａに示す
ように、コンタクト面積の縮小に伴って、コンタクト抵
抗が増加する。
’２０μｍのｎ＋拡散層１２の上に絶縁膜１３を形成し
、これに接続孔を設け、ｌｔ配線層１４を形成したもの
である。このような従来法では、第２図の直線Ａに示す
ように、コンタクト面積の縮小に伴って、コンタクト抵
抗が増加する。
このような問題を解決する技術として、最近、低抵抗の
Ｗ膜を気相成長法によって拡散層上の接続孔内部に選択
的に埋込み形成する方法が試みられている。ところがこ
の方法では、Ｗ膜の成長条件によって拡散層と基板間の
ｐＨ接合のリーク電流が増大したり、極端な場合は、短
絡を生じたり、また、コンタクト抵抗がばらつくといっ
た問題があった。
Ｗ膜を気相成長法によって拡散層上の接続孔内部に選択
的に埋込み形成する方法が試みられている。ところがこ
の方法では、Ｗ膜の成長条件によって拡散層と基板間の
ｐＨ接合のリーク電流が増大したり、極端な場合は、短
絡を生じたり、また、コンタクト抵抗がばらつくといっ
た問題があった。
このような接続特性劣化やコンタクト抵抗のばらつきは
、コンタクト面積が縮小する程、顕著に現われ、素子寸
法の微細化、集積回路の高速化や素子の安定性の障害と
なっている。
、コンタクト面積が縮小する程、顕著に現われ、素子寸
法の微細化、集積回路の高速化や素子の安定性の障害と
なっている。
［発明の目的］
本発明は上記の如き接合特性の劣化やコンタクト抵抗の
ばらつきをなくして、配線層と拡散層との間の低抵抗オ
、−ミックコンタクトを可能とした半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
ばらつきをなくして、配線層と拡散層との間の低抵抗オ
、−ミックコンタクトを可能とした半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。
［発明の概要］
本発明者らは、金属の選択気相成長法について種々実験
した結果、接続孔底部より絶縁膜下の半導体基板表面に
沿って金属が食い込む形で成長することが接合特性劣化
の原因であること、また、拡散層上の自然酸化膜が完全
に取り除かれない状態で金属膜の堆積がなされることが
コンタクト抵抗のばらつきの原因であることを見出した
。
した結果、接続孔底部より絶縁膜下の半導体基板表面に
沿って金属が食い込む形で成長することが接合特性劣化
の原因であること、また、拡散層上の自然酸化膜が完全
に取り除かれない状態で金属膜の堆積がなされることが
コンタクト抵抗のばらつきの原因であることを見出した
。
そこで本発明は、上記知見に基づき、拡散層上の絶縁膜
に設けられた接続孔内部上に金属膜を選択的に気相成長
するに当って、接続孔底部から絶縁膜下の拡散層表面に
沿って拡散層領域を越えない範囲で金ｊｉ１１ＩＱが食
い込むように気相成長条件を設定したことを特徴とする
。
に設けられた接続孔内部上に金属膜を選択的に気相成長
するに当って、接続孔底部から絶縁膜下の拡散層表面に
沿って拡散層領域を越えない範囲で金ｊｉ１１ＩＱが食
い込むように気相成長条件を設定したことを特徴とする
。
［発明の効果コ
本発明によれば、接続孔が微細であっても、これに埋込
む金属膜と拡散層との接触面積を接続孔の大きさより実
質的に増加でき、同時に拡散層上の自然酸化膜を除去す
ることができるため、金属配線層と拡散層のばらつきの
ない低抵抗オーミックコンタク１−をとることができる
。しかも気相成長条件を、絶縁股下に食い込む金属膜が
拡散層領域内に収まるように設定することによって、接
合特性の劣化は確実に防止することが可能である。
む金属膜と拡散層との接触面積を接続孔の大きさより実
質的に増加でき、同時に拡散層上の自然酸化膜を除去す
ることができるため、金属配線層と拡散層のばらつきの
ない低抵抗オーミックコンタク１−をとることができる
。しかも気相成長条件を、絶縁股下に食い込む金属膜が
拡散層領域内に収まるように設定することによって、接
合特性の劣化は確実に防止することが可能である。
［発明の実施例］
本発明の実茄例を第３図（ａ ）〜（ｄ ）を用いて以
下に説明する。第３図（ａ ）に示すように、１）型Ｓ
ｉ基板２１上に砒素（Ａｓ ）をイオン注入して形成さ
れたｐＨ接合深さＸ＝Ｏ，１〜０．３μｍの１１＋拡散
層２２上に絶縁Ｉｌ！２３を堆積し、これに接続孔２４
を設ける。この後、接続孔２４への選択気相成長法によ
るＷ膜の埋込みを２段階の工程で行う。まず第一工程で
は、六弗化タングステン（ＷＦｓ＞カスとアルゴン（Ａ
ｒ ）ガスを一定時間供給し、第３図（１））のように
ｎ土層２２領域以内で絶縁膜２３の下に食い込むように
Ｗ膜２５゜を成長させる。引き続き第二工程ではＷＦｇ
ガスと水素（Ｈ２）ガスを一定時間供給し、第３図（Ｃ
）のようにＷ膜２５２を接続孔２４内に堆積成長させる
。この後、第３図（ｄ ）のようにＡｌｌ配線層２６を
形成する。
下に説明する。第３図（ａ ）に示すように、１）型Ｓ
ｉ基板２１上に砒素（Ａｓ ）をイオン注入して形成さ
れたｐＨ接合深さＸ＝Ｏ，１〜０．３μｍの１１＋拡散
層２２上に絶縁Ｉｌ！２３を堆積し、これに接続孔２４
を設ける。この後、接続孔２４への選択気相成長法によ
るＷ膜の埋込みを２段階の工程で行う。まず第一工程で
は、六弗化タングステン（ＷＦｓ＞カスとアルゴン（Ａ
ｒ ）ガスを一定時間供給し、第３図（１））のように
ｎ土層２２領域以内で絶縁膜２３の下に食い込むように
Ｗ膜２５゜を成長させる。引き続き第二工程ではＷＦｇ
ガスと水素（Ｈ２）ガスを一定時間供給し、第３図（Ｃ
）のようにＷ膜２５２を接続孔２４内に堆積成長させる
。この後、第３図（ｄ ）のようにＡｌｌ配線層２６を
形成する。
以上において、Ｗ膜２５１’、２５２の成長は、拡散炉
タイプの減圧気相成長装置を用い、反応苗内の圧力をＯ
，０１〜５ Ｔｏｒｒ 、基板温度３００℃〜４００℃
として行った。ｗｌ！成長の第一工程は、Ａｒ ／ＷＦ
ｓ （モル比）を２０とし、基板温度３５０℃で１０分
間、ｉｉニ工程＄；ｔＨ２／ＷＦｓ（モル比）を２０と
し、基板温度３５０’Ｃで３０分間とした。
タイプの減圧気相成長装置を用い、反応苗内の圧力をＯ
，０１〜５ Ｔｏｒｒ 、基板温度３００℃〜４００℃
として行った。ｗｌ！成長の第一工程は、Ａｒ ／ＷＦ
ｓ （モル比）を２０とし、基板温度３５０℃で１０分
間、ｉｉニ工程＄；ｔＨ２／ＷＦｓ（モル比）を２０と
し、基板温度３５０’Ｃで３０分間とした。
このようにしてＷ膜２５１，２５２を成長させたときの
コンタクト抵抗−コンタクト面積の関係は、ｎ十拡散層
２２の接合深さＸ 〜０．２０μｍのとき、第２図の直
１１１Ｂのようになる。従来の直線Ａと比較して明らか
なように、本実施例の気相成長条件で３ｉ基板上の拡散
層にＷ膜を選択成長させることにより、コンタクト抵抗
を大幅に減少することができる。またコンタク］−面積
の縮小に伴うコンタクト抵抗の増加も低くおさえられ、
微細なコンタク］・面積をもつ半導体装置に対しても、
接合特性の劣化やコンタクト抵抗のばらつきをなくした
、低い配線コンタクト抵抗を実現した半導体装置を製造
することができる。 。
コンタクト抵抗−コンタクト面積の関係は、ｎ十拡散層
２２の接合深さＸ 〜０．２０μｍのとき、第２図の直
１１１Ｂのようになる。従来の直線Ａと比較して明らか
なように、本実施例の気相成長条件で３ｉ基板上の拡散
層にＷ膜を選択成長させることにより、コンタクト抵抗
を大幅に減少することができる。またコンタク］−面積
の縮小に伴うコンタクト抵抗の増加も低くおさえられ、
微細なコンタク］・面積をもつ半導体装置に対しても、
接合特性の劣化やコンタクト抵抗のばらつきをなくした
、低い配線コンタクト抵抗を実現した半導体装置を製造
することができる。 。
以上の結果は、ＷＦ６ガスを用いた選択気相成長におい
て、混合するガスによってＷの成長機構が変化すること
に得られる。即ちＷＦｓガスとＡｒガスを供給した第一
工程でのＷの成長機構は、ＷＦ６ガスと３ｉ基板′との
反応により進行する。
て、混合するガスによってＷの成長機構が変化すること
に得られる。即ちＷＦｓガスとＡｒガスを供給した第一
工程でのＷの成長機構は、ＷＦ６ガスと３ｉ基板′との
反応により進行する。
このため、Ｗｌ！２５ｔが基板２１を侵蝕しながら鉛直
方向および絶縁膜２３下に食い込む形で水平方向に成長
し、このとき拡散層２２上の自然酸化膜も除去される。
方向および絶縁膜２３下に食い込む形で水平方向に成長
し、このとき拡散層２２上の自然酸化膜も除去される。
これに対し第二工程での成長機構はＷＦｓガスとＨ２ガ
スの反応により進行する。
スの反応により進行する。
従ってＷ膜２５２は接続孔２４内に鉛直方向に堆積され
るだけである。
るだけである。
こうして、Ｗ膜の成長条件を設定することにより、埋込
まれるＷ！Ｉ！Ｉが接続孔の大きさより広い面積で拡散
層とコンタクトし、しかも第一工程でのＷ膜の拡散層へ
の食い込みを拡散層領域内に収まるように条件設定する
ことにより接合劣化をもたらさないようにすることがで
きるのである。
まれるＷ！Ｉ！Ｉが接続孔の大きさより広い面積で拡散
層とコンタクトし、しかも第一工程でのＷ膜の拡散層へ
の食い込みを拡散層領域内に収まるように条件設定する
ことにより接合劣化をもたらさないようにすることがで
きるのである。
なお、鉛直方向、水平方向へのＷ膜の３ｉ基板への食い
込みは、上記のようにに反応ガスと反応ガス供給時間の
制御による以外に、基板温度、ＷＦａガスに加えるガス
のモル比を変化させることによっても調整できる。また
Ａｒ、！−１＋ガスの他日ｅ等の他の不活性ガスあるい
はこれらのガスの混合ガスを用いても調整できる。また
本発明は、ｎ型３ｉ基板にボロン等を拡散してｐ十拡散
層を形成した場合にも同様の結果が得られるし、基板と
同じ導電型の拡散層とのコンタクトをとる場合にも有効
である。
込みは、上記のようにに反応ガスと反応ガス供給時間の
制御による以外に、基板温度、ＷＦａガスに加えるガス
のモル比を変化させることによっても調整できる。また
Ａｒ、！−１＋ガスの他日ｅ等の他の不活性ガスあるい
はこれらのガスの混合ガスを用いても調整できる。また
本発明は、ｎ型３ｉ基板にボロン等を拡散してｐ十拡散
層を形成した場合にも同様の結果が得られるし、基板と
同じ導電型の拡散層とのコンタクトをとる場合にも有効
である。
また上記実験データは、Ｗ膜を成長させた場合のもので
あるが、六弗化モリブデン（Ｍｏ Ｆｓ ）を用いてＭ
ｏ膜を気相成長させた場合にも全く同様であった。更に
本発明は、ソース、ドレイン等３ｉ基板上の拡散層以外
、多結晶シリコン、モリブデンシリサイド（Ｍｏ Ｓｉ
２ ＞とのコンタクトに用いた場合にも同様に有効で
ある。
あるが、六弗化モリブデン（Ｍｏ Ｆｓ ）を用いてＭ
ｏ膜を気相成長させた場合にも全く同様であった。更に
本発明は、ソース、ドレイン等３ｉ基板上の拡散層以外
、多結晶シリコン、モリブデンシリサイド（Ｍｏ Ｓｉ
２ ＞とのコンタクトに用いた場合にも同様に有効で
ある。
第１図は従来の半導体装置における拡散層と配線層間の
接続状態を示す断面図、第２図は実験データを示す特性
図、第３図＜ａ ＞〜（ｄ）は、本発明を適用した実施
例の製造工程を示す断面図である。 ２１−ｐ型Ｓ：基板、２２ ・ｎ十拡散層、２３・ｔａ
縁膜、２４−・・接続孔、２５ｔ 、 ２５２−ＷＩ！
ａ、２６・・・Ａ−ｃ配線層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 １ム 第２図 （ｂ） コ〉ラクト惜イ断（）Ｉｍ’） 第３図
接続状態を示す断面図、第２図は実験データを示す特性
図、第３図＜ａ ＞〜（ｄ）は、本発明を適用した実施
例の製造工程を示す断面図である。 ２１−ｐ型Ｓ：基板、２２ ・ｎ十拡散層、２３・ｔａ
縁膜、２４−・・接続孔、２５ｔ 、 ２５２−ＷＩ！
ａ、２６・・・Ａ−ｃ配線層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 １ム 第２図 （ｂ） コ〉ラクト惜イ断（）Ｉｍ’） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）拡散層が形成された半導体基板表面に絶縁膜を形
成する工程と、形成されたＷＡ縁膜に前記拡散層に対す
る接続孔を形成する工程と、形成された接続孔内部に気
相成長法により選択的に金Ｂ膜を埋込む工程と、埋込ま
れた金ｗＡｌｌに接触する配線層を形成する工程とを有
する半導体装置のＩ！！造方決方法いて、前記金ｊ！股
の埋込み工程は、前記接続孔底部から前記絶ｉｔ膜下の
拡散層表面に沿って拡散層領域を越えない範囲で金ｊｌ
ｌｌが食い込むように成長条件を設定したことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 （２１前記２金属膜の埋込み工程は、金属弗化物ガスま
たはこれと不活性ガスとの混合ガスを用いて前記絶縁膜
下の拡散層表面に沿って食い込むように金属膜を気相成
長させる第１工程と、引き続き金属弗化物ガスと水素ガ
スの混合ガスを用いて金属膜を堆積成長させる第二工程
とからな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）前記金属弗化物ガスは六弗化タングステンまたは
六弗、化モリブデンである特許請求の範囲第２項記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23938183A JPS60130825A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23938183A JPS60130825A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60130825A true JPS60130825A (ja) | 1985-07-12 |
Family
ID=17043932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23938183A Pending JPS60130825A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60130825A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4764484A (en) * | 1987-10-08 | 1988-08-16 | Standard Microsystems Corporation | Method for fabricating self-aligned, conformal metallization of semiconductor wafer |
| WO1989011097A1 (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Teijin Limited | Method for assaying chondrocalcine |
| US5466971A (en) * | 1992-07-08 | 1995-11-14 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device having a multilayer interconnection layer |
| JP2535426B2 (ja) * | 1988-05-10 | 1996-09-18 | 帝人株式会社 | コンドロカルシンの測定方法 |
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-
1983
- 1983-12-19 JP JP23938183A patent/JPS60130825A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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