JPS61247073A - 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〕 この発明は、リンガラス等からなる中間絶縁層並びに直
径２μｍ以下のコンタクトホールを有する半導体装置の
製造方法に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、窒化ケイ素層とこの上に積層するリン濃度
７モルチ以上のＰ２Ｏ層からなる中間絶縁層を形成し、
王者の８１１Ｎ４　　ｒ＠’（コンタクトエツチングの
際のストッパー並びにコンタクトホール形成後に行なう
リンガラス膜リフロー処理の際の耐酸化マスクとして利
用することにエリ、シリコン基板のオーバーエツチング
、ｆ７Ｒ化ならびにすンガラス膜中のリンのアウトドー
ピングを防止し、中間絶縁膜の凹凸を平坦化するととも
に、コンタクトホール部分の段差を効果的に緩和し、ア
ルミニウム等の配線の段切れを防止し、メタライゼーシ
ョンの信頼性を向上させるものである。

〔従来の技術〕

従来、第２図に示す工うにリンガラスからなる中間絶縁
層１６を高温熱処理によって平坦化するいわゆるリフロ
ー処理を行つｔ後、ソース領域１５およびドレイン領域
１５′　　上に微細なコンタクトホール１７′ｉｆ！：
異方性エツチングによって形放した。

また、上記の方法ではコンタクトホールに垂直な断差が
できるｔめ、リフロー処理をコンタクトホール形成後に
行い、コンタクトホール端部の角ばつ几部分を丸めて、
段差部分でのアルミニウムの被覆性をよくする方法がと
られ友。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし従来の方法ではコンタクトホール形成時のオーバ
エツチングでソース領域１５およびドレイン領域１５′
　　の不純物層をエツチングされるためコンタクト抵抗
が増大する原因となつ定。まｔリフロー処理をコンタク
トホール形成後に行う場合、リンガラス中のリンがアウ
トドーピングによってＰチャンネルＭＯ８）ランジスタ
のＰ　のソースまたはドレイン領域に拡散されるのを防
止する几めに、コンタクトホール底部に露出しｔシリコ
ン基板をドライ酸化し、厚さ１００人の酸化膜を形成し
た。しかしこの方法でも酸化膜厚の制御性やりフロー処
理後に行われる酸化膜のエツチングの再現性に問題点か
あつｔｏ そこで、この発明は従来のこのような問題点を解決する
几め、２．３の工程を付加することにより、コンタクト
ホール形成後にリフロー処理を行っても、工程の安定性
を損うことなく、信頼性の高いメタライゼーションを行
うことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点ｔ−解決する几めにこの発明は、中間絶縁層
であるリンガラス膜の下層にあらかじめシリコン窒化膜
ノａｔ−形成し、このシリコン窒化膜層を、コンタクト
エツチングにおけるストッパーとするとともに、次のり
フロー処理における耐酸化マスクとして、コンタクトホ
ール底部のシリクン基板の酸化を防止する工うにした。

〔作用〕

上記のような方法により、コンタクトエツチングでのオ
ーバーエツチングによってもシリコン窒化膜層がエツチ
ングのストッパーの作用をしてシリコン基板のエツチン
グが防止される。ｔｘ、このシリコン窒化膜は、次のり
フローエａにおいて９００℃以上のウェット酸化雰囲気
にコンタクトホールがさらされても、シリコン基板が酸
化するのを十分に阻止できる之め、不純物を導入しｔシ
リコン基板は、エツチングや酸化による食われは全く起
こらず、不純物の表面濃度を高く維持したままメタライ
ゼーションを行うことができるのである。

〔実施例〕

以下にこの発明をｎチャンネルＭＯ８・トランジスター
に適用しｔ実施例について、１つの素子部分の構造を第
１図（ａ）〜（ｅ）の製造工程順の断面図を参照して説
明する。

まず、第１図（ａ）　Ｋ示すように、Ｐ型シリコン基板
１に約８０００λの熱酸化ｇ２を選択的に形成する。次
に素子領域に熱酸化法、多結晶シリコン底長法、ホトエ
ツチング法等を用いて厚さ約４００Ａのゲート酸化膜３
お工び多結晶シリコンゲート電極４を設け、イオン注入
法によって、ｎ型不純物をシリコン基板１に導入して自
己整合的にソース領截５お工びドレイン領域５′を形成
する。第１図（功において、ＣＶＤ法等金用いて厚さ約
１５００Ａのシリコン窒化膜ｒＮ６および厚さ約１００
００Ａ、リン濃度７〜１０モルチのリンガラスからなる
中間絶縁層を形成する。このちと８００〜９００℃の高
嵩の窒素雰囲気中で熱処理をして、リンガラス膜の緻密
化を行う。次に、第１図（ｃ）Ｋ示すように通常のフォ
トリソグラフィー、異方性エツチング法によってコンタ
クトホール８を形成する。

このコンタクトホールを形成する異方性エツチングにお
いて、エツチング条件を選ぶことによって、シリコン窒
化膜６がストッパーの役目をして、オーバーエツチング
を行ってもゲート酸化膜３お工びソース領域５、ドレイ
ン領域５′　にまでエツチングが進むのを防ぐことがで
きる。し之がって、ソース領域５およびドレイン領域５
′のｎ型不純物の濃度が高い表面層をエツチングせず、
かつ、ＪＩＦ性エツチングで問題となる照射損傷による
結晶欠陥や汚染層の発生がない。第１図（ａ）において
、９００〜１０００℃の酸比性雰囲気中でリンガラスを
加熱溶融させ表面の凹凸をある程度平坦化させる。この
ときコンタクトホール端部の角ばつｔ部分を丸められ、
その後のアルミニウムのコンタクトホール段差部分での
被覆性がよくなる。またコンタクトホール８の底部に露
出し几シリコン窒化膜はリンガラス７の加熱溶融処理に
おいて、ソース領域５お工びドレイン領域の表面の酸化
とリンガラスからのリンの侵入を阻止する。第１図（ｅ
）に示す工うに、コンタクトホール８の底部Ｋｌｌ出し
定シリコン窒化膜表面に成長した薄い酸化膜、シリコン
窒化膜６およびゲート酸化膜３を除去しｔ後、アルミニ
ウム層９をスパッタリング法等で形成し、フォトリング
ラフイー、エツチング法等で所用の配線パターンを形成
する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明し九ように、リンガラスからなる中
間絶縁層下にシリコン窒化膜を設けることに工って、コ
ンタクトホール形、＠時のオーバーエツチングで起こる
不純物を含むシリコン基板のエツチング進行と照射損傷
結晶欠陥や汚染ｊ＃の発生を防ぐことができ、リフロー
処理の際に酸化がコンタクトホール底部のシリコン基板
に及ぶのが阻止されるため、不純物の表面濃度を高く維
持した状態でアルミニウムのメタライゼーションを行う
ことができ、コンタクト抵抗の増大を効果的に防ぐとと
もに、信頼性の高い配線を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（，３）はこの発明の一実施例のｎチャ
ンネルＭＯ８・トランジスターの製造工程順の断面図で
ある。第２図は従来のｎチャンネルＭＯＢ・トランジス
ターの断面図である。 １・・・Ｐ型シリコン基板　２・・・熱酸化膜３・・・
ゲート酸化膜 ４・・・多結晶シリコンゲート電極 ５・・・ソース領域　　　　　５′・・・ドレイン領域
６・・・シリコン窒化膜 ７・・・リンガラス中間絶縁層 ８・・・コンタクトホール ９・・・アルミニウム層 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板の一主面に形成される能動領域の予定位置に
   酸化ケイ素層とこれに積層する窒化ケイ素層とからなる
   マスク層を形成する工程と、露出した前記半導体基板領
   域表面に前記能動領域を除いてフィールド酸化ケイ素層
   を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程と、前
   記能動領域表面に酸化ケイ素からなるゲート絶縁層を形
   成する工程と、前記能動領域の前記ゲート絶縁層上に低
   抵抗多結晶ケイ素からなるゲート電極層を形成する工程
   と、前記ゲート電極層をマスクにして一導電型の不純物
   イオンを注入して前記能動領域の半導体基板に自己整合
   的にソース並びにドレイン領域を形成する工程と、前記
   半導体基板全面に比較的に薄い窒化ケイ素層とこれに積
   層するリンガラス層とからなる中間絶縁層を形成する工
   程と、前記ソース、ドレイン並びにゲート電極上に前記
   窒化ケイ素層を残してコンタクトホールを形成する工程
   と、前記リンガラス層を加熱溶融して表面を平坦化する
   工程と、前記コンタクトホールを覆い所用の配線パター
   ンを有する導電層を形成する工程とからなる半導体装置
   の製造方法。