JPS62298110A - Manufacture of semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は浅い接合の微細なコンタクトを有する高密度大
集積な半導体集積回路の製造方法に関するものである。Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention Field of Industrial Application The present invention relates to a method of manufacturing a high-density, large-scale integrated semiconductor integrated circuit having shallow junctions and fine contacts.
従来の技術
微細なコンタクトホールに浅い接合を形成する方法とし
て多結晶シリコンにイオン注入等により不純物を導入し
て多結晶シリコンを拡散ソースとして熱処理することに
より浅い拡散層を形成する方法が知られている。これを
第13図に示す。8は半導体基板、9は浅い拡散層で、
多結晶シリコン膜12は不純物のソースとして形成され
ている。Conventional Technology A known method for forming shallow junctions in minute contact holes is to introduce impurities into polycrystalline silicon by ion implantation, etc., and then heat treat the polycrystalline silicon as a diffusion source to form a shallow diffusion layer. There is. This is shown in FIG. 8 is a semiconductor substrate, 9 is a shallow diffusion layer,
Polycrystalline silicon film 12 is formed as a source of impurities.
10は絶縁膜、13は配線電極である。10 is an insulating film, and 13 is a wiring electrode.
この方法では、ボロン、砒素等のp形、n形の不純物に
対して、単結晶半導体基板中に約0.1μm以下の浅い
接合を形成することができる。しかしながら、以下に述
べる欠点を有する。拡散層のコンタクトホールにA1等
の電極配線13を形成した場合、多結晶シリコン12上
の自然酸化膜が存在しかつ多結晶シリコン12の抵抗が
高い等の理由により、λg電極配線13と多結晶シリコ
ン12とのコンタクト抵抗が高くなる。さらに微細なコ
ンタクトホールにおいては13図に示すようにJ電極配
線13形成する際、ボイドと呼ばれる空洞14が形成さ
れ、ひどい時ばAl電極13の断線が起こる。A1等の
電極形成は現状ではほとんどスパッタ法を用いるのでこ
の現象を防ぐことは出来ない。従って、現状では浅い拡
散層を有する微細ナコンタクトホールにコンタクト抵抗
が低く、かつ信頼性の高い電甑配線を形成する有効な手
段がない。With this method, a shallow junction of about 0.1 μm or less can be formed in a single crystal semiconductor substrate for p-type and n-type impurities such as boron and arsenic. However, it has the following drawbacks. When electrode wiring 13 such as A1 is formed in the contact hole of the diffusion layer, due to the presence of a natural oxide film on polycrystalline silicon 12 and the high resistance of polycrystalline silicon 12, the λg electrode wiring 13 and polycrystalline Contact resistance with silicon 12 increases. In a further fine contact hole, as shown in FIG. 13, when forming the J electrode wiring 13, a cavity 14 called a void is formed, and in severe cases, the Al electrode 13 may be disconnected. At present, most electrodes such as A1 are formed by sputtering, so this phenomenon cannot be prevented. Therefore, at present, there is no effective means for forming a highly reliable electrical wiring with low contact resistance in a fine contact hole having a shallow diffusion layer.
発明が解決しようとする問題点
本発明は従来の欠点を鑑みてなされたもので、簡単な方
法で、浅い拡散層に対しコンタクト抵抗が低くかつ信頼
性の高い電極を形成することを目的としている。Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional art, and its purpose is to form an electrode with low contact resistance and high reliability in a shallow diffusion layer by a simple method. .
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、半導体基板上に多
結晶シリコン又は非晶質シリコンを形成した後、不純物
を導入し、これをソースとして浅い拡散層を形成する。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention forms polycrystalline silicon or amorphous silicon on a semiconductor substrate, then introduces impurities, and forms a shallow diffusion layer using this as a source. do.
その後、金属を含んだガスのシリコン還元反応を利用し
て上記多結晶シリコン又は非晶質シリコンを上記金属に
変換するものである。Thereafter, the polycrystalline silicon or amorphous silicon is converted into the metal using a silicon reduction reaction of a gas containing metal.
作用
本発明は上記の方法により、浅い拡散層に対しコンタク
ト抵抗が低くかつ信頼性の高い電極を形成することがで
きる。Operation The present invention can form a highly reliable electrode with low contact resistance in a shallow diffusion layer by the above-described method.
実施例
第1図は本発明の実施例において、浅い拡散層に対して
電極を形成し念微細なコンタクトの断面図である。同図
において1は半導体基板、2は浅い拡散層、3は絶縁膜
、4はコンタクトホール、6は多結晶シリコン膜、6は
タングステン膜、7は配線電極である。第2図〜第9図
をもとに製造法を説明する。Embodiment FIG. 1 is a sectional view of an extremely fine contact in which an electrode is formed on a shallow diffusion layer in an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a shallow diffusion layer, 3 is an insulating film, 4 is a contact hole, 6 is a polycrystalline silicon film, 6 is a tungsten film, and 7 is a wiring electrode. The manufacturing method will be explained based on FIGS. 2 to 9.
第2図において、1は半導体シリコン基板、3は絶縁膜
でコンタクトホール4が開孔している。In FIG. 2, 1 is a semiconductor silicon substrate, 3 is an insulating film, and a contact hole 4 is formed therein.
第3図では全面に多結晶シリコン(Sl)膜5を厚コン
膜6のかわシに非晶質のシリコン膜でもよい。In FIG. 3, a polycrystalline silicon (Sl) film 5 may be used over the entire surface, and an amorphous silicon film may be used instead of the thick silicon film 6.
第4図において、砒素、ボロン等の不純物をイオン注入
し、多結晶シリコン膜S中に不純物のピークがくるよう
にインプラのエネルギーを調節する。In FIG. 4, impurities such as arsenic and boron are ion-implanted, and the energy of the implantation is adjusted so that the impurity peaks in the polycrystalline silicon film S.
この様子を第10図に示す。横軸に多結晶シリコン、単
結晶半導体基板、縦軸に砒素濃度を示している。多結晶
シリコン5中ではチャンネリング効果が抑えられるので
、単結晶半導体基板1中にほとんど不純物である砒素が
入らない。当然ながら不純物がボロンの場合も同様であ
る。第5図において熱処理することにより多結晶シ+)
9ン5中の砒素を半導体シリコン基板1へ拡散する。こ
の方を形成することができる。多結晶シリコン5は拡散
ソースとなる。この様子を第11図に示す。多結晶シリ
コン5を拡散ソースとして浅い砒素の拡散層2 (50
0Aの厚み)が単結晶半導体基板1中に形成さnている
。This situation is shown in FIG. The horizontal axis shows polycrystalline silicon and single crystal semiconductor substrate, and the vertical axis shows arsenic concentration. Since the channeling effect is suppressed in the polycrystalline silicon 5, almost no arsenic as an impurity enters the single crystal semiconductor substrate 1. Naturally, the same applies when the impurity is boron. Polycrystalline material is formed by heat treatment in Figure 5.
Arsenic in 9-5 is diffused into semiconductor silicon substrate 1. This one can be formed. Polycrystalline silicon 5 becomes a diffusion source. This situation is shown in FIG. A shallow arsenic diffusion layer 2 (50
A thickness of 0 A) is formed in the single crystal semiconductor substrate 1.
第6図において全面にレジスト等の塗布膜をコートし念
後、コンタクトホール4のみにレジスト8を選択的に残
す。続いて第7図では、レジスト膜8をマスクとして余
分な多結晶シリコン膜を除去し、コンタクトホール4の
み多結晶シリコン膜5を残す。レジスト膜8を除去した
後、第8図においてWF 6(6弗化タングステン)を
Ar (アルゴン)で希釈したガスを多結晶シリコン
膜5と反応させタングステン膜を堆積させる。即ち2W
F6+3s1→2W+3S工F4のシリコン還元反応ヲ
利用してコンタクトホール4の側面及び底面のみにタン
グステンらを選択成長させる。この反応で多結晶シリコ
ン5をタングステン6に変換させる。ここでは多結晶シ
リコン5がまだ一部残っている図を示しているが、多結
晶シリコン5をすべてタングステン6に変換してもよい
ことは言うまでもない。第12図を用いて詳しく説明す
ると大部分の多結晶シリコン層がタングステン6に変換
されている様子を示している。第12図では拡散層2と
タングステン6の界面に薄い多結晶シリコン膜5が残っ
ている。ま念、多結晶シリコン5に含まれていた砒素は
タングステン6と単結晶半導体基板との界面にパイルア
ップする。第8図においては、シリコン還元反応でタン
グステンを堆積した後、WF6とH2(水素)を含んだ
ガスを反応させる。即ち
WF6+ 3H2−W+6HFの水素還元反応を利用し
てさらにタングステン6が成長する。この時、底面及び
側面からも成長するので、第8図のごとくコンタクトホ
ール4を完全にタングステン8で埋込むことができる。In FIG. 6, after coating the entire surface with a coating film such as a resist, a resist 8 is selectively left only in the contact hole 4. Subsequently, in FIG. 7, the excess polycrystalline silicon film is removed using the resist film 8 as a mask, leaving only the contact hole 4 with the polycrystalline silicon film 5. After removing the resist film 8, as shown in FIG. 8, a gas prepared by diluting WF 6 (tungsten hexafluoride) with Ar (argon) is reacted with the polycrystalline silicon film 5 to deposit a tungsten film. That is, 2W
F6+3s1→2W+3S process Using the silicon reduction reaction of F4, tungsten or the like is selectively grown only on the side and bottom surfaces of the contact hole 4. This reaction converts polycrystalline silicon 5 into tungsten 6. Although this figure shows a portion of the polycrystalline silicon 5 still remaining, it goes without saying that all of the polycrystalline silicon 5 may be converted to tungsten 6. A detailed explanation using FIG. 12 shows that most of the polycrystalline silicon layer is converted into tungsten 6. In FIG. 12, a thin polycrystalline silicon film 5 remains at the interface between the diffusion layer 2 and the tungsten 6. Unfortunately, the arsenic contained in the polycrystalline silicon 5 piles up at the interface between the tungsten 6 and the single crystal semiconductor substrate. In FIG. 8, after tungsten is deposited by a silicon reduction reaction, WF6 and a gas containing H2 (hydrogen) are reacted. That is, tungsten 6 is further grown using the hydrogen reduction reaction of WF6+ 3H2-W+6HF. At this time, the contact hole 4 can be completely filled with tungsten 8 as shown in FIG. 8 because it grows from the bottom and side surfaces as well.
第9図において、ムE配線電極7を形成する。In FIG. 9, a mu E wiring electrode 7 is formed.
このような製造法で形成されたAl電極配線7/タング
ステン6/多結晶シリコン5/浅い拡散層2の構造にお
いては、タングステンの下地となっているシリコン層が
WF6と反応してタングステンに変換されているので、
タングステンと下地のシリコン層とのコンタクト特性、
特にコンタクト抵抗が低くなる。さらに第12図に示す
ようにタングステン6と浅い拡散層2との界面に高濃度
の不純物が縮するので、さらにこの効果が大きい。本構
造はタングステン6がない時に比べてコンタクト抵抗は
1以下になる。このタングステン6はコンタクトホール
を選択的に埋込む電極として用いることも出来るので、
浅い拡散層を有する微細なコンタクトに対し断線がなく
信頼性の高い電極配線を形成することが可能となる。本
実施例では、第8図において、金属を含んだガスとして
WF6を用いた例を示したが、他のガスとしてMoF6
゜Mo(Go)6 、W(Go)6を使って同様にMo
かWを堆積することができる。In the structure of Al electrode wiring 7/tungsten 6/polycrystalline silicon 5/shallow diffusion layer 2 formed by such a manufacturing method, the silicon layer underlying the tungsten reacts with WF6 and is converted to tungsten. Because
Contact characteristics between tungsten and the underlying silicon layer,
In particular, contact resistance is reduced. Furthermore, as shown in FIG. 12, since the highly concentrated impurity shrinks at the interface between the tungsten 6 and the shallow diffusion layer 2, this effect is even greater. In this structure, the contact resistance is less than 1 compared to when there is no tungsten 6. This tungsten 6 can also be used as an electrode to selectively fill contact holes.
It becomes possible to form highly reliable electrode wiring without disconnection for fine contacts having shallow diffusion layers. In this embodiment, an example is shown in which WF6 is used as the metal-containing gas in FIG. 8, but other gases include MoF6.
゜Similarly using Mo(Go)6 and W(Go)6
or W can be deposited.
発明の効果
以上述べ念ように本発明によれば、簡単な方法で浅い拡
散層に対しコンタクト抵抗が低くかつ信頼性の高い電極
配線を形成することができる。従って高密度で大集積な
半導体集積回路の実現が容易となる。Effects of the Invention As mentioned above, according to the present invention, it is possible to form a highly reliable electrode wiring with low contact resistance in a shallow diffusion layer by a simple method. Therefore, it becomes easy to realize a high-density, large-scale semiconductor integrated circuit.
第1図は本発明の一実施例における浅い拡散層を有する
微細なコンタクトの断面図、第2図〜第9図は上記浅い
拡散層を有する微細なコンタクトの製造プロセスを示す
断面図、第1Q図〜第12図は本発明の一実施例におけ
る浅い拡散の不純物分布図、第13図は従来の製造法に
よる浅い拡散層を有する微細なコンタクトの断面図であ
る。
1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・浅い拡散層
、3・・・・・・第一の絶縁膜、4・・・・・・コンタ
クトホール、5・・・・・・多結晶シリコン膜、6・・
・・・・タングステン膜、了・・・・・・配線電極。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名!−
−−手庫体基板
2−一一浅いプ」(舌
3−−一茅1の杏弾(関
4− コンタクトホールレ
5−・多結晶シリコン膜
b−・−タングステン膜
7・−配線電糧
第1図
ワ
第10図
8・・−羊還杆坂
9−・−浅い抜4似舌
10・・・絶椰C咲
/1−−コ′J9グトホール
12・・・多居品シリコン属
13−・−配#L電冬兎
ノ4−・−空ンq
第13図FIG. 1 is a cross-sectional view of a fine contact having a shallow diffusion layer according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 9 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the fine contact having a shallow diffusion layer. 12 are shallow diffusion impurity distribution diagrams according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view of a fine contact having a shallow diffusion layer formed by a conventional manufacturing method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor substrate, 2... Shallow diffusion layer, 3... First insulating film, 4... Contact hole, 5...・Polycrystalline silicon film, 6...
...Tungsten film, completed...Wiring electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person! −
--Handle body board 2-11 Shallow plate (Tongue 3--1 apricot bullet (Section 4- Contact hole layer 5--Polycrystalline silicon film b--Tungsten film 7--Wiring electrical supply Figure 1 wa Figure 10 Figure 8... - Sheep return rod slope 9 - - Shallow extraction 4 similar tongue 10... Zetsuya C Saki / 1 - Ko'J9 Gutohole 12... Taikoin silicon genus 13 -・-Sai #L Electric Winter Rabbit No 4-・-Sora-nq Figure 13
Claims (1)
積する工程、上記多結晶シリコン又は非晶質シリコン中
に不純物を導入する工程、上記多結晶シリコン又は非晶
質シリコンをソースとして上記半導体基板に上記不純物
を拡散する工程、金属を含んだガスのシリコン還元反応
を利用して上記多結晶シリコン又は非晶質シリコンを上
記金属に変換する工程を含むことを特徴とする半導体集
積回路の製造方法。A step of depositing polycrystalline silicon or amorphous silicon on a semiconductor substrate, a step of introducing impurities into the polycrystalline silicon or amorphous silicon, and a step of depositing the polycrystalline silicon or amorphous silicon on the semiconductor substrate using the polycrystalline silicon or amorphous silicon as a source. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising the steps of diffusing the impurity and converting the polycrystalline silicon or amorphous silicon into the metal using a silicon reduction reaction of a metal-containing gas.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14191986A JPS62298110A (en) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | Manufacture of semiconductor integrated circuit |
US07/532,170 US5084413A (en) | 1986-04-15 | 1990-05-29 | Method for filling contact hole |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14191986A JPS62298110A (en) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | Manufacture of semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS62298110A true JPS62298110A (en) | 1987-12-25 |
Family
ID=15303212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14191986A Pending JPS62298110A (en) | 1986-04-15 | 1986-06-18 | Manufacture of semiconductor integrated circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62298110A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4931409A (en) * | 1988-01-30 | 1990-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device having trench isolation |
JP2018199863A (en) * | 2017-05-02 | 2018-12-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Methods of forming tungsten pillars |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP14191986A patent/JPS62298110A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4931409A (en) * | 1988-01-30 | 1990-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device having trench isolation |
JP2018199863A (en) * | 2017-05-02 | 2018-12-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Methods of forming tungsten pillars |
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