JPS62213121A - Formation of contact of semiconductor substrate - Google Patents
Formation of contact of semiconductor substrateInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
第2図に示されるように、トレンチアイソレージコン型
のMO3集積回路で、アイソレージジン溝と同様にコン
タクト孔の底部にも、チャネルストップ用高濃度領域が
形成されることを利用して基板コンタクトをとる。口径
に比し深さが大であるコンタクト孔のSi壁面にタング
ステンを選択的に堆積して孔を充填し、配線層に接続す
るコンタクト電極とする。[Detailed Description of the Invention] [Summary] As shown in Fig. 2, in a trench isolation type MO3 integrated circuit, high concentration for channel stop is applied to the bottom of the contact hole as well as the isolation trench. A substrate contact is made by utilizing the formation of the region. Tungsten is selectively deposited on the Si wall surface of a contact hole whose depth is large compared to its diameter to fill the hole and form a contact electrode connected to a wiring layer.
本発明は高密度集積回路の基板コンタクトの形成に関わ
り、特にトレンチアイソレーション形成工程を利用して
小面積に基板コンタクトを形成する技術に関わる。The present invention relates to the formation of substrate contacts for high-density integrated circuits, and more particularly to techniques for forming substrate contacts in a small area using a trench isolation formation process.
集積回路が高密化するに伴って、素子の微細化だけでな
く、素子間分離領域の微細化も要求されるようになって
いる。そのため、従来選択酸化によって形成していた分
離領域を、溝を掘って絶縁材料で埋める方法で形成する
ようになっている。As the density of integrated circuits increases, not only the miniaturization of elements but also the miniaturization of isolation regions between elements is required. Therefore, isolation regions, which were conventionally formed by selective oxidation, are now formed by digging trenches and filling them with an insulating material.
この方式はトレンチアイソレーションと呼ばれるが、こ
れが利用出来るようになった背景には、RIBのような
異方性のエツチング技術が開発されて狭い幅で深い溝を
掘ることが可能になったこと、高温CVD法のように被
覆性の良い絶縁物堆積法が開発されたことなどがある。This method is called trench isolation, and it became available because anisotropic etching techniques such as RIB were developed, making it possible to dig deep trenches with narrow widths. Insulator deposition methods with good coverage, such as high-temperature CVD methods, have been developed.
一方、MO3集積回路ではバンクゲート領域の電位を制
御して動作の高速化、安定化をはかることが行われ、そ
のため基板コンタクトの形成は必須となっている0分離
領域の狭小化と共に基板コンタクト領域も小さくするこ
とが要求されているが、この方は未だ満足すべき方式は
確立されていない。On the other hand, in MO3 integrated circuits, the potential of the bank gate region is controlled to speed up and stabilize the operation, and therefore it is essential to form a substrate contact.As the zero isolation region becomes narrower, the substrate contact region There is also a demand for a smaller size, but a method that satisfies this requirement has not yet been established.
例えばn−MOSあるいはCMO3のICでトレンチア
イソレーションを採用する場合、基板コンタクト用のp
゛拡散チャネルストップ用のp゛拡散同一工程とするこ
とは必然の要求であり、トレンチ形成用マスクとp゛拡
散用マスクが同一であることについても同様である。For example, when using trench isolation in an n-MOS or CMO3 IC, the p
It is an inevitable requirement that the p diffusion process for stopping the diffusion channel be carried out in the same process, and the same applies to the fact that the trench forming mask and the p diffusion mask are the same.
これ等の要求を満たしながら微小領域に基板コンタクト
を形成するには、
(1)トレンチ窓を開けた後、何らかの方法によってコ
ンタクト窓の部分だけはRIBが進行しないようにする
、但しイオン注入に対しては窓は開いていなければなら
ない、
(2)コンタクト部がトレンチ掘削時に同時に穿孔され
るのなら、孔の底部のp゛拡散配vANを接続する手段
が用意されている、
のいづれかが満足されなければならない。In order to form a substrate contact in a micro area while meeting these requirements, (1) After opening a trench window, use some method to prevent RIB from progressing in the contact window area, but with the exception of ion implantation. (2) if the contact is drilled at the same time as the trench is excavated, a means of connecting the p-diffusion wiring at the bottom of the hole is provided; There must be.
然るに、(1)の処理をフォトリソグラフィ工程の増加
なしに行うことは殆ど不可能であり、(2)の場合も、
A7のスパッタ蒸着は被覆性が劣るので、それだけでは
孔の口縁部と底部を必要な程度に接続することは出来ず
、何らかの処理によってこれを補わねばならないのであ
るが、口径に比べて深い孔を良好に充填する導電材料堆
積法で工程の簡易なものは知られていない。However, it is almost impossible to perform the process (1) without increasing the photolithography process, and in the case of (2),
Since A7 sputter deposition has poor coverage, it is not possible to connect the edge and bottom of the hole to the required extent by itself, and this must be compensated for by some kind of treatment, but when the hole is deep compared to the diameter, There is no known method of depositing a conductive material with a simple process that satisfactorily fills the conductive material.
依って、トレンチアイソレーションと併用可能な、微小
領域へのコンタクト形成技術は未だ確立されていない状
況にある。Therefore, a contact formation technique for a micro region that can be used in combination with trench isolation has not yet been established.
上述の如く、トレンチアイソレーションを採用する場合
には、満足すべき基板コンタクト形成技術が未確立であ
るため、コンタクト孔の口径を大にしてAlei!、線
層のステップカバレッジを補うか、分MtIJl域形成
と基板コンタクト形成を別工程にするといったことが行
われている。As mentioned above, when employing trench isolation, since a satisfactory substrate contact formation technology has not yet been established, the diameter of the contact hole is increased and Alei! , the step coverage of the line layer is supplemented, or the formation of the MtIJl region and the formation of the substrate contact are performed in separate processes.
本判明の実施例ではRrEやタングステンの選択成長が
利用されるが、これ等の技術の特徴や実施条件は当業者
には周知である。Although selective growth of RrE or tungsten is utilized in the presently disclosed embodiments, the characteristics and implementation conditions of these techniques are well known to those skilled in the art.
本発明の目的は上記の状況に鑑み、トレンチアイソレー
ションを採用した集積回路に於いて、基板コンタクト用
のp1拡散をチャネルストップ用のp゛拡散同一工程と
し、且つトレンチ形成用マスクとp+拡散用マスクを同
一とするコンタクト形成法を提供することであり、更に
コンタクト孔を素子分離用トレンチと同時に掘削して、
孔の底部のp°拡散と配線層を接続する手段を提供する
ことである。In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide an integrated circuit employing trench isolation in which the P1 diffusion for substrate contact is the same process as the P' diffusion for channel stop, and the mask for trench formation and the p+ diffusion are The purpose of the present invention is to provide a contact formation method using the same mask, and furthermore, to drill a contact hole at the same time as a trench for isolation.
The objective is to provide a means to connect the p° diffusion at the bottom of the hole to the wiring layer.
上記目的は特許請求の範囲の項に記された本発明の方法
によって達成されるものであるが、本発明の理解を容易
にするため実施例を要約すると、素子分離用のトレンチ
とコンタクト孔をRIEによって同時に掘削形成し、該
トレンチ及びコンタクト孔の底にボロンをイオン注入し
て99M域を形成した後、コンタクト孔の側壁のSi面
を露出させ、タングステンの選択成長によって液孔を充
填し、孔底のp″領域配線層を接続するものである。The above object is achieved by the method of the present invention as set forth in the claims.To summarize the embodiments in order to facilitate understanding of the present invention, trenches for element isolation and contact holes are formed. After simultaneously excavating and forming by RIE and implanting boron ions into the bottom of the trench and contact hole to form a 99M region, the Si surface of the side wall of the contact hole is exposed, and the liquid hole is filled by selective growth of tungsten. This connects the p'' region wiring layer at the bottom of the hole.
タングステンの選択成長時には、トレンチを含む基板の
他の部分は5iOzの如き絶縁膜で被覆されているので
、タングステンは専らコンタクト孔内のSi露出面に堆
積し、コンタクト孔の充填だけが進行する。コンタクト
孔の容積に比してSi面の面積は十分に大であり、孔の
充填は速やかに進行する。During selective growth of tungsten, since the other parts of the substrate including the trench are covered with an insulating film such as 5iOz, tungsten is deposited exclusively on the exposed Si surface in the contact hole, and only the contact hole is filled. The area of the Si surface is sufficiently large compared to the volume of the contact hole, and filling of the hole progresses quickly.
第1図(al〜(蜀は本発明の実施例の工程を示す模式
断面図であり、以下同図を参照しながら説明する。ここ
ではMOS)ランジスタの形成はアイソレーシッン工程
の後で行われるが、この順序は本発明の範囲を限定する
ものではない。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the process of an embodiment of the present invention, and will be described below with reference to the same figure. Formation of a MOS transistor here is performed after the isolation process. , this order does not limit the scope of the invention.
p型S1基板1の表面にフォトレジスト2をスピン塗布
し、トレンチ窓3、コンタクト窓4を開ける((a)図
)。A photoresist 2 is spin-coated on the surface of a p-type S1 substrate 1, and a trench window 3 and a contact window 4 are opened (see figure (a)).
RIBによりアイソレーシッン用のトレンチ5、コンタ
クト孔6を掘削形成しく(b)図)、続いてボロンをイ
オン注入する((C)図)。A trench 5 for isolation and a contact hole 6 are excavated using RIB (Figure (B)), and then boron ions are implanted (Figure (C)).
基板を熱酸化し、トレンチ及びコンタクト孔の表面を含
む基板表面に熱酸化膜7を形成する。この熱処理で注入
されたボロンイオンが拡散し、活性化されてp″領域8
が形成される。更にコンタクト孔部分を除く全面をフォ
トレジスト9で覆う((d)図)、この場合のマスク合
わせは厳密でなくても良いので、微小領域にコンタクト
を形成するという目的を損なうことはない。The substrate is thermally oxidized to form a thermal oxide film 7 on the substrate surface including the surfaces of the trenches and contact holes. By this heat treatment, the implanted boron ions are diffused and activated, and the p″ region 8
is formed. Further, the entire surface except for the contact hole portion is covered with photoresist 9 (see (d)). In this case, the mask alignment does not have to be strict, so the purpose of forming a contact in a minute area is not impaired.
フォトレジストで覆われていない熱酸化膜をエツチング
除去し、タングステンの選択成長によってコンタクト孔
をタングステン10で充填する((e)図)。The thermal oxide film not covered with the photoresist is removed by etching, and the contact hole is filled with tungsten 10 by selective growth of tungsten (see figure (e)).
ここで実施するタングステンの選択成長は、WF&+H
!−4W↓+HF
なる反応を300〜400℃の処理温度で進行させるも
ので、単結晶或いは多結晶Siの表面に優先的にタング
ステンが堆積するという特徴があり、ここではコンタク
ト孔内の5ift出面にのみ堆積することから、コンタ
クト孔が充填されるのである。The selective growth of tungsten carried out here is WF&+H
! -4W↓+HF The reaction proceeds at a processing temperature of 300 to 400℃, and is characterized by preferentially depositing tungsten on the surface of single crystal or polycrystalline Si. The contact hole is filled because the contact hole is only deposited.
以上でコンタクト孔の充填が終わり、続いてトレンチを
Singで充填する工程に入るが、堆積したタングステ
ンを保護するため、全面に低温CVD法によりSi0g
膜を1000λ程度被着する。処理温度は400℃程度
であり且つ短時間なのでタングステンの表面の酸化は僅
かである。この低温CvD皮膜は被覆性が劣るのでトレ
ンチ内には被着せず、タングステンと基板の表面だけが
被覆される。This completes the filling of the contact hole, and the next step is to fill the trench with Sing.In order to protect the deposited tungsten, the entire surface is filled with Si0g by low-temperature CVD.
A film of about 1000λ is deposited. Since the treatment temperature is about 400° C. and for a short time, oxidation of the tungsten surface is slight. This low-temperature CvD film has poor coverage, so it does not coat the inside of the trench, and only the tungsten and the surface of the substrate are coated.
この状態がif1図に示されている0図では先に形成し
た熱酸化膜は省略されているが、これは残したままで処
理が進められている。This state is shown in the if1 diagram and in Figure 0, the previously formed thermal oxide film is omitted, but the process continues with it remaining.
続いて高温CVDによりトレンチをSingで充填する
。これは通常行われる処理と同じでよく、例えばS i
HaとN20を原料とし、800℃で処理する。この
高温CVD膜は被覆性が極めて良く、幅1μm程度の溝
の内部にも表面と同じように堆積するので、最小量とし
てトレンチ幅の1/2の厚さに堆積すれば、(1図に示
すように、トレンチを充填することが出来る。Subsequently, the trench is filled with Sing by high temperature CVD. This may be the same as the process normally performed, for example, S i
Using Ha and N20 as raw materials, the treatment is performed at 800°C. This high-temperature CVD film has extremely good coverage and is deposited on the inside of a trench with a width of about 1 μm in the same way as on the surface. The trench can be filled as shown.
このトレンチによって分離された素子領域にMOS)ラ
ンジスタを形成し、AI配線を設けると、第2図のよう
に、MOS集積回路が出来上がる。By forming MOS transistors in the element regions separated by the trenches and providing AI wiring, a MOS integrated circuit is completed as shown in FIG.
上記実施例では、基板コンタクト用の孔は分離用トレン
チと同時に形成されているが、一般的には、半導体基板
を掘削し、その底部に基板と同導電型の不純物を導入す
る工程と同時に、コンタクト孔とその底部の高濃度領域
が形成されるものとして理解すべきである。In the above embodiment, the hole for substrate contact is formed at the same time as the isolation trench, but generally, the hole for contacting the substrate is formed at the same time as the step of excavating the semiconductor substrate and introducing an impurity of the same conductivity type as the substrate into the bottom of the hole. It should be understood that a contact hole and a high concentration region at the bottom thereof are formed.
更に、上記実施例ではコンタクト孔は、分離用トレンチ
から独立して設けられているが、トレンチの一部をタン
グステンで充填して基板コンタクトとすることも可能で
あり、選択成長の可能な導電体材料としてはタングステ
ンの他にMo、Ti+Ta、AI、ポリSi等がある。Furthermore, in the above embodiment, the contact hole is provided independently from the isolation trench, but it is also possible to fill a part of the trench with tungsten to serve as a substrate contact, and it is also possible to use a conductor that can be selectively grown. In addition to tungsten, materials include Mo, Ti+Ta, AI, poly-Si, and the like.
以上説明した如く本発明によれば、素子分離用トレンチ
と同時に掘削される深い孔を利用して基板コンタクト孔
ト成することが可能になるので、基板コンタクト形成領
域の面積が小になり、集積回路の集積密度を向上するこ
とが出来る。As explained above, according to the present invention, it is possible to form a substrate contact hole by using a deep hole that is excavated at the same time as an element isolation trench, so that the area of the substrate contact formation region is reduced and The integration density of circuits can be improved.
第1図は本発明実施例の工程を示す模式断面図であり、
゛ 第2図は本発明によって形成された集積回路の構
造を示す模式断面図である。
図において、
lはp型Si基板、
2.9はフォトレジスト、
3はトレンチ窓、
4はコンタクト窓、
5はトレンチ、
6はコンタクト孔、
7は熱酸化膜、
8はp3領域、
10はタングステン、
11は低温CVD酸化膜、
12は高温CVD酸化膜である。
本発明実施例の工程を示す模式断面図
第1図
本発明実施例の工程を示す模式断面図
第1図
第2図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the steps of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an integrated circuit formed according to the present invention. In the figure, l is a p-type Si substrate, 2.9 is a photoresist, 3 is a trench window, 4 is a contact window, 5 is a trench, 6 is a contact hole, 7 is a thermal oxide film, 8 is a p3 region, 10 is tungsten , 11 is a low temperature CVD oxide film, and 12 is a high temperature CVD oxide film. Fig. 1 is a schematic sectional view showing the process of an embodiment of the present invention. Fig. 1 is a schematic sectional view showing the process of an embodiment of the invention.
Claims (3)
比し深さの大なる複数の凹部(5、6)を形成し、該複
数の凹部の底の半導体基板に、該基板と同じ導電型の不
純物を導入し(8)、前記複数の凹部の一部の凹部(6
)の壁面に基板材料面を露出させ、 該露出された基板材料面に、選択的に導電体材料(10
)を堆積して該凹部を充填する工程と、前記半導体基板
に形成された複数の凹部の他のもの(5)に絶縁材料(
12)を充填する工程を包含することを特徴とする半導
体基板のコンタクト形成法。(1) A plurality of recesses (5, 6) are formed in a semiconductor substrate (1) of one conductivity type, the depth of which is larger than the width or diameter, and the substrate is formed at the bottom of the plurality of recesses in the semiconductor substrate. An impurity of the same conductivity type as (8) is introduced into some of the plurality of recesses (6).
), and selectively apply a conductive material (10
) to fill the recesses, and filling other recesses (5) of the plurality of recesses formed in the semiconductor substrate with an insulating material (
12) A method for forming a contact on a semiconductor substrate, comprising the step of filling.
記一部の凹部を充填する導電体材料(10)がタングス
テンであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の半導体基板のコンタクト形成法。(2) The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate (1) is a silicon substrate, and the conductive material (10) filling the part of the recess is tungsten. Contact formation method.
導電体表面を保護膜(11)で被覆し、前記他の凹部(
5)を絶縁材料(12)で充填する工程を実施すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載
の半導体基板のコンタクト形成法。(3) After carrying out the step of filling the conductor material, the surface of the conductor is covered with a protective film (11), and the other recesses (
3. The method of forming a contact on a semiconductor substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the step of filling 5) with an insulating material (12) is carried out.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61055440A JPS62213121A (en) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | Formation of contact of semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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JP61055440A JPS62213121A (en) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | Formation of contact of semiconductor substrate |
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Publication Number | Publication Date |
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JPS62213121A true JPS62213121A (en) | 1987-09-19 |
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Family Applications (1)
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JP61055440A Pending JPS62213121A (en) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | Formation of contact of semiconductor substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS62213121A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019024110A (en) * | 2018-10-03 | 2019-02-14 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1986
- 1986-03-13 JP JP61055440A patent/JPS62213121A/en active Pending
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