JPS62208669A - Contact structure and formation thereof - Google Patents

Contact structure and formation thereof

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JPS62208669A
JPS62208669A JP5088586A JP5088586A JPS62208669A JP S62208669 A JPS62208669 A JP S62208669A JP 5088586 A JP5088586 A JP 5088586A JP 5088586 A JP5088586 A JP 5088586A JP S62208669 A JPS62208669 A JP S62208669A
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JP
Japan
Prior art keywords
contact hole
layer
conductive material
polycrystalline silicon
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP5088586A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Imaoka
今岡 和典
Tsutomu Saito
勉 斉藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a contact by forming a wiring layer on a buried region which has a gentle slope recess-like step difference except only the side wall left by etching of a thin and laminated layer of polycrystalline silicon laminated on a buried layer W. CONSTITUTION:The first conductive material (tungsten layer) 4 selectively made of a refractory metal is partially buried in a contact hole by vapor growth using a silicon substrate 1 formed in the contact hole. Then, the second conductive material of polycrystalline silicon 5 is laminated on all the surface by vapor growth and a recess like side wall 8 is left in the contact hole by etching. Then, the contact hole is buried and a wiring layer is formed by forming the Al wiring layer 6 on the two layer conductive materials 4, 5. This enables obtaining a good contact in a high density integrated circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 集積回路の集積度の上昇に伴って、基板上に形成される
コンタクトホールの段差条件は益々厳しくなる。良好な
るコンタクトを維持するため、部分的にリフラクトリメ
タルをコンタクトホールに埋込み、更に多結晶シリコン
で凹状に側壁部を形成して段差を緩和した後、配線層を
形成する方法を述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] As the degree of integration of integrated circuits increases, conditions for height differences in contact holes formed on a substrate become increasingly strict. In order to maintain good contact, a method will be described in which refractory metal is partially buried in the contact hole, and a concave sidewall is formed using polycrystalline silicon to alleviate the step difference, and then a wiring layer is formed.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、集積回路のコンタクト構造とその形成方法に
関する。
The present invention relates to a contact structure for an integrated circuit and a method for forming the same.

高密度集積回路では、基板上に開口されたコンタクトホ
ールの高さと幅の関係は、極めて厳しい関係となり、直
接コンタクトホールに配線層を形成するとステップカバ
レージが悪くなる。
In high-density integrated circuits, the relationship between the height and width of a contact hole opened on a substrate is extremely strict, and if a wiring layer is formed directly in the contact hole, step coverage will be poor.

このため、段差を緩和するため導電物質をコンタクトホ
ールに埋込んで、ステップカバレージを改善する方法が
採られている。
Therefore, in order to alleviate the step difference, a method has been adopted in which a conductive material is buried in the contact hole to improve step coverage.

本発明は導電物質の埋込み方法での問題点の解決を図っ
た。
The present invention aims to solve the problems in the method of embedding a conductive material.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の技術による高密度集積回路でのコンタクトホール
の埋込み方法を第2図fa)〜Fdlにより説明する。
A conventional method of filling contact holes in a high-density integrated circuit will be explained with reference to FIGS. 2fa) to 2Fdl.

第2図(a)は、シリコン基板1の絶縁膜2に形成され
たコンタクトボール3に選択的にタングステン層(W層
)4を埋込んだ状態を示す。
FIG. 2(a) shows a state in which a tungsten layer (W layer) 4 is selectively embedded in a contact ball 3 formed in an insulating film 2 of a silicon substrate 1. As shown in FIG.

Wの成長は、WF6とN2とN2の混合ガスを用い減圧
気相成長法により行う。成長は約300°Cでの低温成
長が可能で、基板上のシリコンの露出せるコンタクトホ
ール内にのみ選択的に成長が進む。
The growth of W is performed by a reduced pressure vapor phase growth method using a mixed gas of WF6, N2, and N2. Growth can be performed at a low temperature of about 300° C., and growth proceeds selectively only in exposed contact holes of silicon on the substrate.

然し、上記Wの選択成長の厚さは、5000人が限度で
、それ以上の成長では選択性が無(なる。従って絶縁膜
の厚さが1μm程度の集積回路の場合、大きな段差が尚
残される。
However, the thickness of the selective growth of W mentioned above is limited to 5,000 layers, and if it is grown beyond that, there will be no selectivity. Therefore, in the case of an integrated circuit with an insulating film thickness of about 1 μm, large steps will still remain. It will be done.

第2図(blは上記の段差部を平坦化するため、多結晶
シリコン5を全面に気相成長させた状態を示す。成長は
モノシランガス(SiH4)用い、約700℃の温度で
成長させる。
FIG. 2 (bl) shows a state in which polycrystalline silicon 5 is grown in a vapor phase over the entire surface in order to flatten the stepped portion. Monosilane gas (SiH4) is used for growth at a temperature of approximately 700°C.

コンタクトホールを完全に埋込み平坦化するためには、
約1μmの厚い多結晶シリコンを成長させることが必要
である。
In order to completely fill and flatten the contact hole,
It is necessary to grow approximately 1 μm thick polycrystalline silicon.

第2図(C1は、CCβ4+02ガスを用いた異方性エ
ツチング(tE)により平坦化を行った状態を示す。
FIG. 2 (C1 shows the state where planarization was performed by anisotropic etching (tE) using CCβ4+02 gas.

また、多結晶シリコンの抵抗値を下げるために不純物を
ドープすることが必要で、多結晶シリコン膜形成時に不
純物ガスを導入する方法、あるいはノンドープ多結晶シ
リコン膜を形成した後、イオン注入等の方法で不純物を
導入する方法が適用される。
In addition, it is necessary to dope impurities to lower the resistance value of polycrystalline silicon, and there are methods such as introducing impurity gas when forming a polycrystalline silicon film, or ion implantation after forming a non-doped polycrystalline silicon film. A method of introducing impurities is applied.

従って、バイポーラ・トランジスタの場合はp。Therefore, p for bipolar transistors.

nの両コンタクトには、それぞれの別の不純物の注入が
必要であり、選択的に2度に分けてイオン注入を行うこ
とが必要となる。
Both n contacts require separate implantation of impurities, and it is necessary to selectively perform ion implantation in two steps.

以上の如くコンタクトホールの埋込み平坦化の工程の後
、第2図fdlに示すAl配線層6が形成される。
After the contact hole filling and planarization step as described above, the Al wiring layer 6 shown in FIG. 2fdl is formed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記に述べた、従来の技術による方法では、多結晶シリ
コンの厚い積層を形成する必要のあること、更にこの厚
い多結晶シリコン膜を平坦化のため大部分をエツチング
除去することが必要となる。
In the conventional method described above, it is necessary to form a thick stack of polycrystalline silicon, and furthermore, it is necessary to remove most of this thick polycrystalline silicon film by etching for planarization.

更に、別の問題としてイオン注入を行う時、不純物がW
層を突き抜けて、下のシリコン基板の素子形成領域に拡
散して特性に悪影響を与えることも考えられる。
Furthermore, another problem is that when performing ion implantation, the impurity is W.
It is also conceivable that it penetrates through the layer and diffuses into the element formation region of the underlying silicon substrate, adversely affecting the characteristics.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は、W埋込み層の上に積層する多結晶シリコ
ンは、薄い積層としエツチングにより側壁部のみ残して
緩やかな凹状の段差をもった埋込みを行い、この上に配
線層を形成することよりなる本発明のコンタクト構造と
その形成方法によって解決される。
The above problem is solved because the polycrystalline silicon to be laminated on the W buried layer is made into a thin layer and is etched to leave only the sidewalls and buried with a gentle concave step, and then the wiring layer is formed on top of this. This problem is solved by the contact structure and method for forming the same according to the present invention.

即ち、その構造は、コンタクトホール内に、部分的にリ
フラクトリメタルよりなる第1の導電物質が埋込まれ、
該第1の導電物質の上には、凹状に側壁部を形成する多
結晶シリコンの第2の導電物質が埋込まれ、上記2層の
導電物質上に配線層が形成されたコンタクト構造とする
That is, in the structure, a first conductive material made of refractory metal is partially embedded in the contact hole,
A second conductive material of polycrystalline silicon forming a concave side wall portion is buried on the first conductive material, and a contact structure is formed in which a wiring layer is formed on the two layers of conductive material. .

また、その形成方法は、コンタクトホールの形成された
シリコン基板を用い、気相成長により部分的にコンタク
トホール内に、選択的にリフラクトリメタルよりなる第
1の導電物質を埋込む。
Further, the method for forming the contact hole uses a silicon substrate in which a contact hole is formed, and selectively embeds a first conductive material made of refractory metal into the contact hole by vapor phase growth.

次いで、全面に気相成長により多結晶シリコンの第2の
導電物質を積層し、エツチングにより該コンタクトホー
ル内に凹状の側壁部を残す。上記2層の導電物質の上に
配線層を形成することによりコンタクトホールの埋込み
と配線層が形成される。
Next, a second conductive material of polycrystalline silicon is deposited over the entire surface by vapor phase growth, and a concave sidewall portion is left in the contact hole by etching. By forming a wiring layer on the two layers of conductive material, the contact hole is filled and the wiring layer is formed.

〔作用〕[Effect]

本発明では、第2の導電物質の埋込みとエッチングのプ
ロセスを簡易化するため、薄い多結晶シリコンを積層し
、エツチングにより凹状に側壁部を残した浅いホールを
形成する。
In the present invention, in order to simplify the process of embedding the second conductive material and etching, thin polycrystalline silicon is laminated and etched to form a shallow hole with a concave sidewall remaining.

この結果、コンタクトホールの平坦化は行わないが、こ
の上に積層される配線層は充分良好なるステソプカハレ
ージが確保される。
As a result, although the contact hole is not planarized, the wiring layer laminated thereon has a sufficiently good stethoscope coverage.

Aρ配線層は部分的には、コンタクトホールの中央部で
直接W層とコンタクトする。更に、多結晶シリコンは配
線層形成の前に熱処理によりシリサイド化が可能であり
、特に不純物の注入を必要とせずに低抵抗化が可能であ
る。
The Aρ wiring layer partially contacts the W layer directly at the center of the contact hole. Furthermore, polycrystalline silicon can be turned into a silicide by heat treatment before forming a wiring layer, and the resistance can be lowered without particularly requiring implantation of impurities.

〔実施例〕〔Example〕

本発明による一実施例を図面により詳細説明する。従来
の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を省
略する。
An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Explanation of the same reference numerals as those used in the prior art section will be omitted.

第1図(a)〜[C1は本発明のコンタクトホールの埋
込み方法を工程順に断面図で示す。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing the contact hole filling method of the present invention in the order of steps.

第1図ta)で、W層4をコンタクトホール3に埋込む
迄の工程は、従来の技術の項で説明せる方法と変わらな
い。
In FIG. 1(ta), the steps up to filling the contact hole 3 with the W layer 4 are the same as the method explained in the section of the prior art.

次いで、同様に気相成長法で多結晶シリコン5を約20
00〜4000人の厚さに全面に成長させる。多結晶シ
リコン層の厚さが薄いので、コンタクトホールの上面で
は窪み7を生じ、コンタクトホールの側壁部8では、比
較的厚い多結晶シリコン層が積層される。
Next, about 20% of polycrystalline silicon 5 is grown using the same vapor phase growth method.
00 to 4,000 people in thickness. Since the polycrystalline silicon layer is thin, a depression 7 is formed on the top surface of the contact hole, and a relatively thick polycrystalline silicon layer is laminated on the sidewall 8 of the contact hole.

次いで第1図(b)の如く、CC24+Ozガスによる
異方性エツチングを行って、絶縁膜2上の多結晶シリコ
ン層を除去し、同時にコンタクトホール内ではW層が部
分的に露出し、側壁部では凹状に多結晶シリコンが残さ
れる。
Next, as shown in FIG. 1(b), anisotropic etching is performed using CC24+Oz gas to remove the polycrystalline silicon layer on the insulating film 2, and at the same time, the W layer is partially exposed in the contact hole and the sidewalls are removed. In this case, polycrystalline silicon is left in a concave shape.

次いで、800℃の熱処理を行って、多結晶シリこ1ン
層のシリサイド化を行う。
Next, heat treatment at 800° C. is performed to silicide the polycrystalline silicon layer.

第1図(C)は、」二層コンタクトホールの埋込み処理
を行った後、7B配線層6を形成した状態を示す。
FIG. 1C shows a state in which a 7B wiring layer 6 is formed after the double-layer contact hole filling process is performed.

以上の実施例では第1の導電物質としてWを用いた例に
ついて説明したが、Moその他のりフラクトリメタルを
使用せる場合も同様の効果を期待することが出来る。
In the above embodiments, an example was explained in which W was used as the first conductive material, but similar effects can be expected when Mo or other adhesive flux metals are used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明せるごとく、本発明のコンタクト構造とその
形成方法により、高密度集積回路において良好なるコン
タクトが得られ、信頬性の向上に寄与する。
As explained above, the contact structure and the method for forming the same of the present invention can provide a good contact in a high-density integrated circuit, contributing to improved cheek confidence.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図+8j〜tc)は本発明にかかわるコンタクト形
成方法を示す工程順断面図、 第2図(al〜(dlは従来の技術によるコンタクト形
成方法を示す工程順断面図、 を示ず。 図面において、 ■はシリコン基板、 2は絶縁膜、 3はコンタクトボール、 4はタングステン層、 5は多結晶シリコン、 6はAρ配線層、 7は窪み、 8は側壁部、 をそれぞれ示す。
1+8j to tc) are step-by-step cross-sectional views showing a contact forming method according to the present invention, and FIG. In the figure, (2) is a silicon substrate, 2 is an insulating film, 3 is a contact ball, 4 is a tungsten layer, 5 is polycrystalline silicon, 6 is an Aρ wiring layer, 7 is a recess, and 8 is a side wall portion.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)コンタクトホール(3)内に、部分的にリフラク
トリメタルよりなる第1の導電物質(4)が埋込まれ、
該第1の導電物質の上には、凹状に側壁部(8)を形成
する多結晶シリコンの第2の導電物質(5)が埋込まれ
、 上記2層の導電物質上に配線層(6)が形成されたこと
を特徴とするコンタクト構造。
(1) A first conductive material (4) made of refractory metal is partially embedded in the contact hole (3),
A second conductive material (5) of polycrystalline silicon forming a concave side wall portion (8) is buried on the first conductive material, and a wiring layer (6) is formed on the two layers of conductive material. ) is formed.
(2)コンタクトホール(3)の形成されたシリコン基
板(1)に、気相成長により部分的にコンタクトホール
内に、選択的にリフラクトリメタルよりなる第1の導電
物質(4)を埋込む工程と、 全面に気相成長により多結晶シリコンの第2の導電物質
(5)を積層し、エッチングにより該コンタクトホール
内に凹状に側壁部(8)を残す工程と、上記2層の導電
物質の上に配線層(6)を形成する工程を含むことを特
徴とするコンタクト形成方法。
(2) In the silicon substrate (1) in which the contact hole (3) is formed, a first conductive material (4) made of refractory metal is selectively buried in the contact hole by vapor phase growth. a step of laminating a second conductive material (5) of polycrystalline silicon on the entire surface by vapor phase growth, and leaving a concave side wall portion (8) in the contact hole by etching; A contact forming method comprising the step of forming a wiring layer (6) on the contact forming method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216129A (en) * 1992-11-06 1994-08-05 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Wafer structure and its manufacture

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216129A (en) * 1992-11-06 1994-08-05 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Wafer structure and its manufacture

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