JPS60245149A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体集積回路１．特に高密度半導体集積回
路におけるコンタクトの製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、半導体集積回路の集積度は急速に上昇している。

それを支えているものの−っは微細構造形成技術である
。この微細構造形成技術により、半導体集積回路を構成
する半導体装置は微細化の一途をたどっている。ＭＯ８
型トランジスタの微細化の目安となるスケーリング則に
よると、ＭＯ８型トランジスタの大きさを１／に倍にす
るには、不純物濃度をに倍、各領域の厚さを１７に倍、
供給電圧を１７に倍にすればよいとされている。しかし
ながら、実際の問題としては、たとえは、フィールド部
の酸化膜を薄くすると、その部分での寄生容量が増加す
るため動作速度の低下をまねくことになシ、−律なスケ
ーリングは行なえない。

この結果、水平方向の微細化が急速に行なわれているの
に比較して、厚さ方向の寸法の縮小はゆるやかである。

したがって、層間絶縁膜を通してのコンタクト形成は、
コンタクト開口部の寸法に対する層間絶縁膜の厚さく以
下、アスペクト比という）が大きいものがめられるよう
になってきている。微細構造形成のために方向性の強い
エツチング方法によりコンタクト開口を行々ったものに
対して、従来の方法でコンタクト形成を行なうと。

第１図に示したように、金属配線３が、絶縁物被膜２０
角の部分で段切れがおこり、良好なコンタクトが得られ
ない。但し、１はシリコン基板である。

このため、第２図に示すように、絶縁物被膜２の開口を
いわゆるテーパーエツチング法により行なうことにより
上記の問題を解決する方法が提案されている。しかし、
この方法においては、良好なコンタクト形成は容易であ
るが、コンタクト部分の段差は絶縁物被膜２の厚さだけ
残っており。

さらに上層に微細構造を形成する場合にこの段差が障害
となり、別途平坦化の工程を必要とする。

また、第３図に示すように、コンタクト開口部の近くに
、他の構造たとえばゲート電極９が存在する場合、コン
タクト上部の開口部の広がりのため金属配線３とゲート
電極９を絶縁している層間絶縁膜２の厚さが薄くなり、
耐圧不良などの原因となる。このため、テーパーエツチ
ング法を実施する場合、コンタクト部と他の構造との距
離を小さくするのが困難である。

ところで、本発明者は、コンタクト部に半導体基板を構
成する成分を選択的に堆積し、コンタクト開口部を埋め
込むという観点から、高アスペクト比のコンタクトにお
いても、良好なコンタクトを実現でき、同時にコンタク
ト部の表面の平坦化もあわせて実現できる方法を見出し
た。

発明の目的 本発明は以−Ｌの様な問題を解決すべく、高アスペクト
比のコンタクト形成において、断線のない良好なコンタ
クトを実現するとともに、コンタクト開口部と他の電極
などの構造との高密度化の障６、、−１ 害のないコンタクト形成方法提供し、あわせて、コンタ
クト部の表面の平坦化も実現することを目的とする。

発明の構成 本発明は、コンタクトを形成すべき構造に対し第１の金
属あるいは半導体被膜を堆積し、半導体基板を構成する
成分のうち少なくとも１つを含む雰囲気により、前記半
導体基板と前記第１の金属あるいは半導体被膜の界面部
に、前記雰囲気中の成分を選択的に成長させることによ
り、高アスペクト比のコンタクト部における配線の段切
れのない良好なコンタクトを実現し、かつ、コンタクト
部の表面の平坦化も可能とするものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第４図（ａ）〜（０は本発明の一実施例におけ
るコンタクト形成方法の工程を断面により示すものであ
る。第４図（＆）において、１はシリコン基板、２は絶
縁物被膜であり、両者は第１図の構成に含まれるものと
同じものである。第４図６／８．・ （ａ）の絶縁物被膜２にはコンタクト開口部が周知の方
法により形成されている。次に、第４図（ｂ）に示すよ
うに第１の金属あるいは半導体被膜４を蒸着などの方法
により堆積する。このようにして形成した第１の金属あ
るいは半導体被膜４は、コンタクト開口部の側面には堆
積されないこともあるが、本発明の方法においては問題
とならない。

次に、以−Ｆの構造を形成した後、シリコン基板１を構
成する成分を含む雰囲気として四塩化ケイ素を含む雰囲
気中におくと、四塩化ケイ素の成分であるシリコンが、
第１の金属あるいは半導体被膜４に溶解する。ここで、
第１の金属あるいは半導体被膜４の材料としては、シリ
コンの溶解度が高いものを選択しておく必要がある。さ
て、第１の金属あるいは半導体被膜４に溶解したシリコ
ンは、絶縁物被膜２との界面では成長しないが、コンタ
クト部に堆積された第１の金属あるいは半導体被膜８と
シリコン基板１が接する界面において成長し、シリコン
の成長層５が形成される。コンタクト部に堆積された第
１の金属あるいは半導体被膜８中のシリコン濃度は前述
した成長現象により低下し、前記雰囲気中から前記コン
タクト部に堆積された第１の金属あるいは半導体被膜８
中にさらにシリコンが溶解する。

以−Ｌの機構により成長層６の厚みが増加する。

これを第４図（Ｑ）に示す。

以−Ｅの工程により、成長層５の厚さを絶縁物被膜２の
厚さと同程度になるまで成長を行なうことができ、その
結果、第１の金属あるいは半導体被膜４０表面はコンタ
クト部においても平坦となる（ｄ）。

次に、第４図（ｅ）に示すように、第２の金属被膜１１
を堆積する。第２の金属被膜１１は前記第１の金属ある
いは半導体被膜４とあわせて、これらの層を配線層とし
て使用する場合の電気伝導度を高めるために形成するも
のであり、抵抗率の小さ寿金属たとえばアルミニウムな
どを選択することが望ましい。第１の金属あるいは半導
体被膜４の電気伝導度が十分低いとみなされる用途にお
いては、第２の金属被膜１１を設ける必要が々いのは言
う寸でもない。

次に、周知のホトリソグラフィーとエツチング技術によ
り、前記第１の金属あるいは半導体被膜４および第２の
金属被膜１１に対し所望の配線ノくターンを形成する（
第４図（ｆ））。第１の金属あるいは半導体被膜４だけ
で配線を形成した例を第７図に示す。

以−Ｅに述べた本発明によれば、コンタクト部の穴は垂
直に開口しても良好なコンタクトが得られ従来例に述べ
たようなコンタクト開口部の近傍の構造との絶縁不良の
問題をおこさず、微小領域において高アスペクト比のコ
ンタクトを形成することが可能である。また、コンタク
ト部の平坦性も実現できるので、コンタクト部の上層に
微細構造を形成するのが容易である。

本発明によるコンタクト形成方法は、・絶縁物被膜２が
一層からなる場合でなく、多層からなる場合に対しても
有効に適用することができる。

絶縁物被膜２が多層からなる場合には、コンタクト穴の
形成のだめのエツチングにおいて、各絶縁物被膜のエッ
チレートが異なり、オーバーハングを生じる場合が多い
。第５図にその様子を示す。

第６図に、層間絶縁膜が、絶縁物被膜２．第２の絶縁物
被膜６．および、第３の絶縁物被膜７の３層から構成さ
れている場合に１本発明のコンタクト形成法を適用した
実施例を示す。絶縁物被膜２のエッチレートが非常に大
きく、第２の絶縁物被膜６のオーバーハングが生じてい
る場合を示している。従来の方法によるコンタクト形成
方法によると第５図に示したように、コンタクト部に堆
積された金属配線１２と金属配線３との段切れが非常に
おこりやすく、良好なコンタクトを実現するのは困難で
ある。しかし、本発明によるコンタクト形成方法により
、成長層６を第６図に示すように形成し、コンタクト部
に成長層５を選択的に成長させることにより、第１の金
属あるいは半導体被膜４と、半導体基板１との電気的接
続が得られ５また、コンタクト部の表面の平坦性も、第
６図と比較すると、前記成長層５を形成したことによる
改善がなされている。

１ｏ　、 発明の効果 以−Ｅの様に本発明は、第１の金属あるいは半導体被膜
を堆積し、半導体基板を構成する成分を少なくとも１つ
含む雰囲気により、半導体基板と第１の金属あるいは半
導体被膜の界面のみに、前記雰囲気を構成する成分を選
択的に成長させ、コンタクト開口部を成長層により埋め
込むことにより微小領域において良好なコンタクトを得
ることができ、かつ、コンタクト部の平坦化の効果も得
られる優れたコンタクトを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法により形成されたコンタクトの断面
図、第２図はテーパーエツチング法により形成されたコ
ンタクトの従来の断面図、第３図はＭＯＳトランジスタ
のケート近傍にテーパーエツチング法により形成された
コンタクトの従来の断面図、第４図（ＩＬ）〜（ｆ）は
本発明によるコンタクト形成方法の工程を示す断面図、
第６図は従来の方法により、多層の層間絶縁膜に対して
コンタクトを形成した断面図、第６図は第５図の構造に
対し、本発明の方法によりコンタクトを形成した断面図
、第７図は第１の金属あるいは半導体被膜のみで配線を
行なったコンタクトの断面図である。 １　・シリコン基板、２・・・・・絶縁物被膜、３・・
・・金属配線、４・・・・・第１の金属あるいは半導体
被膜、６・・・・成長層、６・・・・・・第２の絶縁物
被膜、７・・・・第３の絶縁物被膜、８・・・コンタク
ト部に堆積された第１の金属あるいは半導体被膜、９・
・・・・・ゲート電極、１０・・・・・・ゲート絶縁膜
、１１・・・・第２の金属被膜、１２・・・・・・コン
タクト部に堆積された金属あるいは半導体被膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＠１
図 ２ 第２図 第３図 ＠４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板表面に被着された絶縁物被膜と、前記
   絶縁物被膜に形成された開口部を含む構造に対し、金属
   あるいは半導体被膜を堆積する工程と、前記半導体基板
   を構成する成分を少なくとも１つ含む雰囲気により、前
   記半導体基板が前記金属あるいは半導体被膜と抜する界
   面のみに、前記雰囲気を構成する成分の少々くとも１つ
   を選択的に成長させ、前記開口部に埋め込む工程からな
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）金属被膜を開口部の埋め込み工程の後に堆積させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導
   体装置の製造方法。 ＠）半導体基板がシリコンからなり、金属あるいは半導
   体被膜が、金、スズ、ゲルマニウム、チタニウム、パラ
   ジウム、白金のうち少なくとも１つを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に２　、一 記載の半導体装置の製造方法。