JPS6247122A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6247122A
JPS6247122A JP18700185A JP18700185A JPS6247122A JP S6247122 A JPS6247122 A JP S6247122A JP 18700185 A JP18700185 A JP 18700185A JP 18700185 A JP18700185 A JP 18700185A JP S6247122 A JPS6247122 A JP S6247122A
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JP
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JP18700185A
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Kunihiro Mori
森 邦弘
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はセルファラインコンタクトプロセスにによる半
導体装置の製造方法に関し、特に接合の浅い半導体装置
のlig造に適用されるものである。
〔発明の技術的背景〕
IC)の半導体装置では半導体基板にトランジスタ等の
素子を構成する不純物領域が形成されると共に、これら
素子を所定の回路に接続する配線が半導体基板表面上に
絶縁膜を介して形成され、該配線は前記絶縁膜に開孔さ
れたコンタクトホールを介して前記不純物領域にオーミ
ックコンタクトされる。このコンタクト部分には接触抵
抗を低減するために前記不純物領域と同導電型の不純物
がドープされるが、その工程にはセルファラインプロセ
スか従来採用されている。
第2図はMO8型半導体装置に適用されている従来のセ
ルファラインコンタクトプロセスノ例ヲ示しており、図
中1はP型シリコン基板、2はソース領域またはドレイ
ン領域となるN十型不純物1′11′1域(S/D拡散
層という)、3はシリコン酸化膜である。
この方lノ:では、まず第2図(A)に示すように、R
I E (反応性イオンエッチンク)によりN + 4
<23 、/ D拡散層2の端部とp )(y基板領域
にががるようにシリコン酸化膜3にコンタクトホール4
を開孔する。続いてRIEによるダメージ層を除去した
後、CVD法ニヨり燐添加5i02膜(PSG膜)5を
堆積して熱処理を行なう。これによりPSGSbO2散
源と17、シリコン酸化膜3をマスクとして燐を熱拡散
することにより、コンタクトホール下のN十型不純物領
域6を形成する(第2図(B)図示)。次いで、ウェッ
トエツチングにより前記PSG膜5を除去した後(第2
図(C)図示)、配線金属の蒸着およびパターンニング
を行なって前記不純物領域6にオーミックコンタクトシ
たアルミニウム配線7を形成する(第2図(D)図示)
に記セルファラインコンタクトプロセスでは、オーミッ
クコンタクトを取るための不純物拡散をコンタクトホー
ルを通1.て行なうため、SDGパターンエツジとのコ
ンタク]・余1?iを考慮する必要かなくなり、チップ
サイズの縮小を51れる刊点かある。例えは2 Itデ
バイスの代表とされる256に−DRAMにおいて、セ
ルファラインコンタクl−l去を採用しない場合には、
現存のアライナの合t!粘度および加工精度の限界を考
慮して06μの余裕かとられているから、上記セルファ
ライン法を採用すればこの余裕か不要になる分たけチッ
プサイズを縮小できることになる。
なお、1−記従来のセルファラインコンタクトプロセス
において、シリコン酸化膜3の代りに低融点のBPSG
膜を用いれば、第2図(B)の燐拡散時にコンタクト開
孔部かリフローし、後の配線電極形成時に良好なステッ
プカバレッジを得ることかできる。
〔背景技術の問題点〕
1−記従来のセルファラインコンタクトθ、の適用にあ
ったっては次のような限界がある。即ち、第3図は第2
図(D)の拡大図であるが、図示のように砒素によるS
/D拡散層2の縦方向拡散長をXjv+ とし、燐によ
るコンタクト拡散層6の縦方向拡散長をXjv2、横)
J−向拡散長をXjL2とすると、+F常な接合特性を
得るには少なくとも03μのXJL2を必要とし、また
シリコン中の拡散では一般にXjL2/Xjy2か約0
.7になることから、必然的にXjv2も0.5μ稈度
は必要になる。この要件を満さない場合には一定電圧印
加状態でのリーク電流や耐圧の劣化を生じることが分っ
ている。従って、例えばXj v 1=0.3tt c
7)250に−D RA Mに適用されているプロセス
では、xj V 2 =0.5〜o、e μ、Xj L
 2 =0.35〜])、4μの値か得られるように、
拡散源であるPSGSbO2濃度を2.5 x 102
1 /cm3とし、900°Cの窒素雰囲気中で30分
の熱処理が採用され−Cいる。
このように従来のプロセスでは 0.3μのXjL2か
必要とされるため、これを更に微細なデバイス、特に1
.5μルール以下のデバイスに適用すると、コンタクト
拡散層6に隣接する拡散層やゲート領域との相互作用に
よるパンチスルー電流が生じたり、Xjv2が大きくな
ることによってパンチスルー電流が増大するため、設計
1−の制限を受けるという問題があった。
また、従来の方法ではPSGSbO2散源として燐の固
相拡散を行なった後、このPSGSbO2ェットエツチ
ングで除去するため、実質的なコンタクトホール開孔寸
法および開孔形状か変化し、バラツキを生じるため、微
細加1−には不適当である問題かあった。
更に、従来の方法ではPSGSbO2散源とする燐の拡
散玉枠において、同時にコンタクト形状の改善(PSG
リフロー)を行なっているから、適用対象がNMOSプ
ロセスに限られ、PMOSプロセスやCMOSプロセス
には適用できない問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は」−記事情に鑑みてなされたもので、セルファ
ラインコンタクトプロセスにより半導体装1^1を製造
するに際し、特に1.5μルール以下の微−6= 細テバイスに適用しても良好な特性か得られるとJ(に
、コンタクトホールの形状精度を向1−することにより
電極配線の信頼性を向トでき、[1つ各種の゛1′専休
装置に対して汎用性のある製造方法を提(11、するも
のである。
〔ヅを明の概要〕
本発明による十導体装置の製造方法は、第−導71i 
1(IIの十専体1.(板に第7導電型の不純物領域を
形成した後、前記基板表面を覆う絶縁膜を形成する1、
稈と、該絶縁膜に対して前記不純物領域の端部にかかる
ようにコンタクトホールを開孔する]、稈と、前記絶縁
膜をブロッキングマスクとして前記不純物領域と同導電
型の不純物をイオン注入する1′、稈と、第二の絶縁膜
を堆積して熱処理によるアニールを施し、前記イオン注
入された不純物を活性化してコンタクト拡散層を形成し
た後、反応性イオンエツチング(こより前工己コンタク
トホールの側壁にのみ前記第二の絶縁膜を残存させる上
程と、配線月料層のイ1積およびパターンニングを行な
うことにより、前記コンタクトホールを介して前記不純
物領域にコンタクトした電極配線層を形成する上程とを
具備したことを特徴とするものである。
−に配本発明によれば、コンタクトホールの側壁に残存
させた第二の絶縁膜により、iE常な接合特性を得るた
めに必要な前記XjL2を実質的に紐持しつつ、コンタ
クト拡散層の拡散深さXjv2を浅くすることかできる
〔発明の実施例〕
以下、第1図(A)〜(E)を参照して本発明の一実施
例を説明する。
(1)  まず、AsによるN中型S/D拡散層2を形
成したP型シリコン基板1の表面に膜厚I IIの熱酸
化膜3を形成する。続いて、熱酸化膜3に対し選択的に
RIE (反応性イオンエツチング)を施すことにより
、S/D拡散層2の端部とP型基板領域の一部をaむコ
ンタクトホール4を開孔する(第1図(A)図示)。
(2)  次に、RIEによる選択エツチングのマスク
に用いたレジストパターンを除去するために02−アッ
シングを行ない、史にRIEによるダメージ層を除ノく
するために〜200人稈度8程r 71(板をエツチン
グする。続いて、前記熱酸化11り3をブロッキングマ
スクとして砒素As+を、加速電圧4[1keV、  
F−ズjfi2 X 10” ctn−2の条件でイオ
ン注入し、コンタクトホール4下にAsイオンl]−入
局8を形成する(第1図(B)図示)。
(3)次に、常圧CVD装置により膜厚3000人のC
VD−3i02膜9を形成し、この状態でハロゲンラン
プアニール装置により1100℃、 10秒間の執処理
を行ない、5〜゛:にイオン注入したAs+を活性化し
てN+型コンタクト拡散層10を形成する(第1図(C
)図示)。
(4)次に、全体にRIEを施して CVD−8102
膜9をエッチバックすることにより、コンタクトホール
4の側壁にのみCVD−510211便9′を残でtさ
ぜる(第1図(D)図示)。
(5)  次に、十、記エッチバック時のRIEによる
ダメージ層を除去するための処理を行なった後、Aj?
/Si合金層のスパッタ蒸着およびパターンニングを行
なってコンタクト配線層7を形成する(第1図(E)図
示)。
なお、本発明において所期の接合特性を得るためには、
第1図(E)に示した側壁5i02膜9′の横方向の長
さaと、コンタクトホールエツジから拡散層10の横方
向の伸びXjL2との和か0.3μ以1ユとなるように
、前記イオン注入条件およびその後の熱処理条件、!l
f2びに CVD−5i02膜9の膜厚を選択する必要
かある。−1−記実施例ではこれらの要素を既述の値と
することにより、a=0.L8μ、Xj L 2 =0
.13μ、Xjv2−0.2μの値が得られている。
1−記実施例の方法により、第4図に示した10個の拡
散層および20個のコンタクトホールをHするコンタク
トパターンを実際に試作した。図中E−E’ に沿った
断面が第1図(E)に対応している。また、比較例とし
て第1図(C)で砒素のイオン注入層を活性化した後、
CVD−5i02膜9をウェットエツチングで除去し、
側壁5i02膜9′を残存させなかった試料を作製した
。次いで、これらの接合特性をテストしたところ、第5
図の曲線に示すように実施例では良好な接合特性が得ら
れたのに対し、比較例では正割な接合特性を示さなかっ
た。即ち、例えばVR−5■とした場合、実施例でのリ
ーク電流IRは1O−12Aにすぎないのに対し、比較
例ではIR=10−10〜1O−3Aと著しく大きな値
を小した。このことから、」−記実施例ではコンタクト
ホール側壁に5i02膜9′を残存させることは、コン
タクト拡散層10か浅い場合にも良好IS接合特性を得
る1−で決定的に10要であることか分る。
なお、1.記実施例はN十型拡散領域に対してコンタク
ト配線を形成する場合であるが、イオン注入する不純物
を変えることによって、P十型拡散層に対してコンタク
ト配線を形成することも可能である。
〔発明の効果〕
1−記実施例から明らかなように、本発明によるセルフ
ァラインコンタクトプロセスは、従来のPSG膜による
コンタクト再拡散方式に比較して次の点で優イ1ている
第一に、コンタク]・ホールを通してイオン11−人で
形成される拡散層10のプロファイルをよりl(<1E
つ精密に制御して形成できる。従って、特に1.51t
ルール以ドのデバイスに適用するに際し、隣接する拡散
層やゲート領域との相11作用を避けるため拡散深さを
浅くする場合に大きな効果を発を中することができる。
第二に、従来のコンタクト再拡散方式の場合では、PS
G膜からの再拡散後にウェットエツチングにより拡散源
のPSG膜を除去するため、コンタクト開孔τJ法およ
び開孔形状が変化したりバラツキを牛にたりするため、
微細加工のための技術としては適当でない。これに対し
、十記実施例の方法では第1図(E’)に示【7たよう
に理想的なラウンド形状のコンタクト開孔かiすられ、
電極配線7のステップカバレッジも良好で、lLつウエ
ットッチングを行なったときのような一=J法のバラツ
キも生じない。
第三に、従来のコンタクト再拡散方式はNチャンネルM
O8にしか適用できなかったが、本発明はPチャンネル
MO3やCMO3構造に対しても同様に適用することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になる゛l′−導体装置の製
造1ユ程を順を追って示す断面図、第2図は従来の゛1
′専体装置の製造]−程を順を追って示す断面図であり
、第3図はその問題点を示す断面図、第4図は第1図の
実施例において試作したコンタクトパターンの平面図で
あり、第5図はその接合特性を比較例における特性と共
に示す線図である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・N子役S/D拡散
層、3・・・熱酸化膜、4・・・コンタクトホール、5
・・・P S G 膜、6,10・・・コンタクト拡散
層、7・・・コンタクト電極配線層、8・・・砒素イオ
ン注入層、9・・・CvD−8iO2膜、9′・・・側
壁に残存した5i02膜。 出願人代理人 弁理士 鈴汀武彦 第  5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第一導電型の半導体基板に第二導電型の不純物領域を形
    成した後、前記基板表面を覆う絶縁膜を形成する工程と
    、該絶縁膜に対して前記不純物領域の端部にかかるよう
    にコンタクトホールを開孔する工程と、前記絶縁膜をブ
    ロッキングマスクとして前記不純物領域と同導電型の不
    純物をイオン注入する工程と、第二の絶縁膜を堆積して
    熱処理によるアニールを施し、前記イオン注入された不
    純物を活性化してコンタクト拡散層を形成した後、反応
    性イオンエッチングにより前記コンタクトホールの側壁
    にのみ前記第二の絶縁膜を残存させる工程と、配線材料
    層の堆積およびパターンニングを行なうことにより、前
    記コンタクトホールを介して前記不純物領域にコンタク
    トした電極配線層を形成する工程とを具備したことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP18700185A 1985-08-26 1985-08-26 半導体装置の製造方法 Pending JPS6247122A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082801A (en) * 1989-03-10 1992-01-21 Fujitsu Limited Process for producing multilayer interconnection for semiconductor device with interlayer mechanical stress prevention and insulating layers
US5128278A (en) * 1989-03-30 1992-07-07 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of forming a wiring pattern for a semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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