JP2617090B2 - 半導体装置のコンタクト製造方法 - Google Patents
半導体装置のコンタクト製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のコンタクト
製造方法に関し、特にＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域が露
出したコンタクトホールに均一な厚さの金属プラグを同
時に形成し、コンタクト不良を最少化することができる
半導体装置のコンタクト製造方法に関するものである。
製造方法に関し、特にＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域が露
出したコンタクトホールに均一な厚さの金属プラグを同
時に形成し、コンタクト不良を最少化することができる
半導体装置のコンタクト製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、半導体装置の高集積化により
コンタクトホールの縦横比は増加することになる。これ
はコンタクトホールの広さが減少することにより、相対
的にコンタクトホールの深さが深くなるためである。前
記縦横比の増加は堆積工程により前記コンタクトホール
に形成される上部の導電配線と下部の導電配線との接触
不良を引き起こす。
コンタクトホールの縦横比は増加することになる。これ
はコンタクトホールの広さが減少することにより、相対
的にコンタクトホールの深さが深くなるためである。前
記縦横比の増加は堆積工程により前記コンタクトホール
に形成される上部の導電配線と下部の導電配線との接触
不良を引き起こす。
【０００３】前記接触不良の発生を最少化するため、前
記上部の導電配線の形成以前に、前記コンタクトホール
に金属プラグを形成する技術が開発された。前記金属プ
ラグは堆積工程を利用してタングステンを前記コンタク
トホールに埋込むことにより形成される。前記タングス
テンをコンタクトホールに堆積する工程は、反応気体Ｗ
Ｆ6 及びＨ2 、又はＷＦ6 及びＳｉＨ4 を含む化学反応
器を利用する。
記上部の導電配線の形成以前に、前記コンタクトホール
に金属プラグを形成する技術が開発された。前記金属プ
ラグは堆積工程を利用してタングステンを前記コンタク
トホールに埋込むことにより形成される。前記タングス
テンをコンタクトホールに堆積する工程は、反応気体Ｗ
Ｆ6 及びＨ2 、又はＷＦ6 及びＳｉＨ4 を含む化学反応
器を利用する。
【０００４】前記反応気体ＷＦ6 及びＨ2 またＷＦ6 と
ＳｉＨ4 等のうち、前記ＷＦ6 は、コンタクトホールに
より露出したシリコン表面のシリコン原子と優先的に式
(1)のように反応し、前記シリコン基板の表面にタング
ステンが堆積されるようにする。
ＳｉＨ4 等のうち、前記ＷＦ6 は、コンタクトホールに
より露出したシリコン表面のシリコン原子と優先的に式
(1)のように反応し、前記シリコン基板の表面にタング
ステンが堆積されるようにする。
【数１】 ２ＷＦ6 ＋３Ｓｉ → ２Ｗ＋３ＳｉＦ4 （式１）
【０００５】さらに前記反応気体ＷＦ6 及びＨ2 又はＷ
Ｆ6 とＳｉＦ4 等は、次の式 (2)又は式 (3)のように反
応して前記コンタクトホールにタングステンが充分に堆
積することにより金属プラグを形成させる。
Ｆ6 とＳｉＦ4 等は、次の式 (2)又は式 (3)のように反
応して前記コンタクトホールにタングステンが充分に堆
積することにより金属プラグを形成させる。
【数２】 ＷＦ6 ＋３Ｈ2 → Ｗ＋６ＨＦ （式２） ２ＷＦ6 ＋３ＳｉＨ4 → ２Ｗ＋３ＳｉＦ4 ＋６Ｈ2 （式３）
【０００６】しかし、前記（式１）の反応によりタング
ステンが堆積される場合、前記シリコン基板の表面が過
度に浸食されるものとさらに堆積されるタングステンが
タナルリングの態様に形成される等の問題点が生じる。
ステンが堆積される場合、前記シリコン基板の表面が過
度に浸食されるものとさらに堆積されるタングステンが
タナルリングの態様に形成される等の問題点が生じる。
【０００７】特に、高温の条件でタングステンをＰ+ 及
びＮ+ の不純物拡散領域に堆積する場合、前記浸食現象
はＰ+ 不純物拡散領域よりＮ+ 不純物拡散領域ではげし
く発生する。これとは別に、低温の条件でタングステン
をＰ+ 及びＮ+ の不純物拡散領域に堆積される場合にＰ
+ コンタクト領域で堆積されるタングステンプラグは、
Ｎ+ の不純物拡散領域で形成されるタングステンプラグ
に比べ薄い厚さを有するようになり、次の工程であるア
ルミニウムの堆積の際、コンタクト不良をもたらす。こ
れはＰ+ の不純物拡散領域に形成されるタングステンプ
ラグが、前記Ｎ+ の不純物拡散領域に形成されるタング
ステンプラグに成長されないためである。
びＮ+ の不純物拡散領域に堆積する場合、前記浸食現象
はＰ+ 不純物拡散領域よりＮ+ 不純物拡散領域ではげし
く発生する。これとは別に、低温の条件でタングステン
をＰ+ 及びＮ+ の不純物拡散領域に堆積される場合にＰ
+ コンタクト領域で堆積されるタングステンプラグは、
Ｎ+ の不純物拡散領域で形成されるタングステンプラグ
に比べ薄い厚さを有するようになり、次の工程であるア
ルミニウムの堆積の際、コンタクト不良をもたらす。こ
れはＰ+ の不純物拡散領域に形成されるタングステンプ
ラグが、前記Ｎ+ の不純物拡散領域に形成されるタング
ステンプラグに成長されないためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点の解
決のため、従来にはＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域に対し
コンタクトホールの形成工程及びタングステンの堆積工
程を各々実施してＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域に金属プ
ラグを形成した。前記Ｎ+ 及びＰ+ 不純物拡散領域に対
し、コンタクトホールの形成工程及びタングステンの堆
積工程が各々実施されることにより、従来の金属プラグ
形成方法は過度のマスキング工程及びエッチング工程を
繰り返し行わなければならない問題点を有していた。
決のため、従来にはＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域に対し
コンタクトホールの形成工程及びタングステンの堆積工
程を各々実施してＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域に金属プ
ラグを形成した。前記Ｎ+ 及びＰ+ 不純物拡散領域に対
し、コンタクトホールの形成工程及びタングステンの堆
積工程が各々実施されることにより、従来の金属プラグ
形成方法は過度のマスキング工程及びエッチング工程を
繰り返し行わなければならない問題点を有していた。
【０００９】従って、本発明の目的は半導体基板のＰ+
及びＮ+ 不純物拡散領域に形成されたコンタクトホール
に均一な厚さの金属プラグを同時に形成してコンタクト
不良を最少化することができ、コンタクト製造工程を簡
素化することができる半導体装置のコンタクト製造方法
を提供することにある。
及びＮ+ 不純物拡散領域に形成されたコンタクトホール
に均一な厚さの金属プラグを同時に形成してコンタクト
不良を最少化することができ、コンタクト製造工程を簡
素化することができる半導体装置のコンタクト製造方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため、
本発明の半導体装置のコンタクト製造方法はＰ+ 及びＮ
+ 不純物拡散領域が形成された半導体基板を提供する段
階と、前記半導体基板の上部に絶縁層を形成する段階
と、前記絶縁層を選択的に除去し、前記Ｐ+ 及びＮ+ 不
純物拡散領域を露出させるコンタクトホールを形成する
段階と、ＷＦ6 反応気体の供給を受ける低温の第１反応
器により、前記露出されたＮ+ 不純物拡散領域に薄い厚
さの金属ベッドを形成する段階と、ＷＦ6 及びＳｉＦ4
の反応気体の供給を受ける高温の第２反応器により、前
記金属ベッド及びＰ+ 不純物拡散領域を露出させる全て
のコンタクトホールに均一な厚さの金属プラグを形成す
る段階と、前記金属プラグと電気的に接続するよう、前
記絶縁層の上部に金属配線層を形成する段階を備える。
本発明の半導体装置のコンタクト製造方法はＰ+ 及びＮ
+ 不純物拡散領域が形成された半導体基板を提供する段
階と、前記半導体基板の上部に絶縁層を形成する段階
と、前記絶縁層を選択的に除去し、前記Ｐ+ 及びＮ+ 不
純物拡散領域を露出させるコンタクトホールを形成する
段階と、ＷＦ6 反応気体の供給を受ける低温の第１反応
器により、前記露出されたＮ+ 不純物拡散領域に薄い厚
さの金属ベッドを形成する段階と、ＷＦ6 及びＳｉＦ4
の反応気体の供給を受ける高温の第２反応器により、前
記金属ベッド及びＰ+ 不純物拡散領域を露出させる全て
のコンタクトホールに均一な厚さの金属プラグを形成す
る段階と、前記金属プラグと電気的に接続するよう、前
記絶縁層の上部に金属配線層を形成する段階を備える。
【００１１】
【作用】前記構成により、本発明は均一な厚さの金属プ
ラグをＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域で同時に形成するこ
とができ、さらに上部及び下部の導電配線間のコンタク
ト不良を最少化すると共に、コンタクト製造工程を簡素
化することができる。
ラグをＰ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域で同時に形成するこ
とができ、さらに上部及び下部の導電配線間のコンタク
ト不良を最少化すると共に、コンタクト製造工程を簡素
化することができる。
【００１２】
【実施例】図１及び図２は、本発明の実施例による半導
体装置のコンタクト製造方法を段階的に説明するための
半導体装置の断面図である。図１を参照すれば、前記半
導体装置は表面にＰ- ウェル１及びＮ- ウェル２が形成
された半導体基板100 と、前記半導体基板100 の表面に
形成された素子分離膜３を備える。前記素子分離膜３は
前記半導体基板100 の表面にトランジスタのような素子
等が形成される素子領域等を区分する。前記素子領域は
前記Ｐ+ 又はＮ+ −ウェル１，２が形成された領域に位
置する。前記半導体基板100 の素子領域にはゲート（又
はワードライン）のような導電配線７、Ｎ+ 不純物拡散
領域４及びＰ+ 不純物拡散領域５が順次形成される。前
記Ｎ+ 不純物拡散領域４は前記Ｐ+ −ウェル１にＮ+ の
不純物を注入することにより形成され、さらにＰ+ 不純
物拡散領域５は前記Ｎ+ −ウェル２にＰ+ の不純物を注
入することにより形成される。前記半導体基板100 の全
体構造物の上部には絶縁層６が形成される。前記絶縁層
６はマスクを利用したエッチング工程により選択的に除
去され前記導電配線７、前記Ｐ+ 不純物拡散領域５及び
Ｎ+ 不純物拡散領域４を露出させちるコンタクトホール
20を形成する。
体装置のコンタクト製造方法を段階的に説明するための
半導体装置の断面図である。図１を参照すれば、前記半
導体装置は表面にＰ- ウェル１及びＮ- ウェル２が形成
された半導体基板100 と、前記半導体基板100 の表面に
形成された素子分離膜３を備える。前記素子分離膜３は
前記半導体基板100 の表面にトランジスタのような素子
等が形成される素子領域等を区分する。前記素子領域は
前記Ｐ+ 又はＮ+ −ウェル１，２が形成された領域に位
置する。前記半導体基板100 の素子領域にはゲート（又
はワードライン）のような導電配線７、Ｎ+ 不純物拡散
領域４及びＰ+ 不純物拡散領域５が順次形成される。前
記Ｎ+ 不純物拡散領域４は前記Ｐ+ −ウェル１にＮ+ の
不純物を注入することにより形成され、さらにＰ+ 不純
物拡散領域５は前記Ｎ+ −ウェル２にＰ+ の不純物を注
入することにより形成される。前記半導体基板100 の全
体構造物の上部には絶縁層６が形成される。前記絶縁層
６はマスクを利用したエッチング工程により選択的に除
去され前記導電配線７、前記Ｐ+ 不純物拡散領域５及び
Ｎ+ 不純物拡散領域４を露出させちるコンタクトホール
20を形成する。
【００１３】前記半導体装置は、前記コンタクトホール
20により露出した前記Ｎ+ 不純物拡散領域４に形成され
る金属ベッド10をさらに備える。前記金属ベッド10はタ
ングステンの堆積工程により薄い厚さを有するよう形成
される。前記タングステンの低温堆積工程は、200 〜27
0 ℃の温度で20ＳＣＣＭ以下のＷＦ6 気体の供給を受け
る第１反応器（図示せず）の内部に前記構造物の半導体
基板100 を一定時間挿入することにより行われる。この
時、前記コンタクトホール20により露出するＰ+ 不純物
拡散領域５及び金属配線７にはタングステンが堆積せ
ず、その反面、前記Ｎ+ 不純物拡散領域４にはタングス
テンが堆積される。
20により露出した前記Ｎ+ 不純物拡散領域４に形成され
る金属ベッド10をさらに備える。前記金属ベッド10はタ
ングステンの堆積工程により薄い厚さを有するよう形成
される。前記タングステンの低温堆積工程は、200 〜27
0 ℃の温度で20ＳＣＣＭ以下のＷＦ6 気体の供給を受け
る第１反応器（図示せず）の内部に前記構造物の半導体
基板100 を一定時間挿入することにより行われる。この
時、前記コンタクトホール20により露出するＰ+ 不純物
拡散領域５及び金属配線７にはタングステンが堆積せ
ず、その反面、前記Ｎ+ 不純物拡散領域４にはタングス
テンが堆積される。
【００１４】図２には、前記金属ベッド10、前記Ｐ+ 不
純物拡散領域５及びＮ+ 不純物拡散領域４を露出させる
前記コンタクトホール20に埋込まれた金属プラグ８が説
明されている。前記金属プラグ８は高温堆積工程により
タングステンを前記コンタクトホール20に堆積すること
により形成される。前記タングステンの高温堆積工程
は、300 〜400 ℃の温度でＷＦ6 及びＳｉＨ4 （Ｈ2 ）
の反応気体を供給する第２反応器（図示せず）の内部
に、前記構造物を有する半導体基板100 を一定時間の間
挿入することにより形成される。この時、前記Ｎ+ 不純
物拡散領域４に浸透するシリコン原子は前記導電ペッド
10により遮断される。さらに前記Ｐ+ 不純物拡散領域５
に堆積される前記金属プラグ８は、前記Ｐ+ 不純物拡散
領域５の表面に異物質が存在しても高温により均一に成
長する。さらに前記Ｐ+ 不純物拡散領域５を浸透するこ
とになるシリコン環円の厚さは350 〜400 ℃の温度で
200 Å程に微弱である。
純物拡散領域５及びＮ+ 不純物拡散領域４を露出させる
前記コンタクトホール20に埋込まれた金属プラグ８が説
明されている。前記金属プラグ８は高温堆積工程により
タングステンを前記コンタクトホール20に堆積すること
により形成される。前記タングステンの高温堆積工程
は、300 〜400 ℃の温度でＷＦ6 及びＳｉＨ4 （Ｈ2 ）
の反応気体を供給する第２反応器（図示せず）の内部
に、前記構造物を有する半導体基板100 を一定時間の間
挿入することにより形成される。この時、前記Ｎ+ 不純
物拡散領域４に浸透するシリコン原子は前記導電ペッド
10により遮断される。さらに前記Ｐ+ 不純物拡散領域５
に堆積される前記金属プラグ８は、前記Ｐ+ 不純物拡散
領域５の表面に異物質が存在しても高温により均一に成
長する。さらに前記Ｐ+ 不純物拡散領域５を浸透するこ
とになるシリコン環円の厚さは350 〜400 ℃の温度で
200 Å程に微弱である。
【００１５】さらに前記金属プラグ等８が埋められた前
記コンタクトホール20と前記絶縁層６の上部には金属配
線層９が形成される。前記金属配線層９はアルミニウム
を堆積することにより形成される。さらに前記金属配線
層９は前記金属プラグ８を経て前記金属配線７、前記Ｎ
+ 及びＰ+ 不純物拡散領域４，５と電気的に接続され
る。
記コンタクトホール20と前記絶縁層６の上部には金属配
線層９が形成される。前記金属配線層９はアルミニウム
を堆積することにより形成される。さらに前記金属配線
層９は前記金属プラグ８を経て前記金属配線７、前記Ｎ
+ 及びＰ+ 不純物拡散領域４，５と電気的に接続され
る。
【００１６】前記タングステンの低温堆積工程を行った
後、前記タングステンの高温堆積工程を行うため、前記
半導体基板100 を第１反応器で第２反応器側に移動する
場合に前記シリコン基板はアルゴンガスが充填された緩
衝反応器（図示せず）により移送される。前記緩衝反応
器はタングステンでなる前記導電ベッド10が空気により
酸化及び汚染されることを防止する。
後、前記タングステンの高温堆積工程を行うため、前記
半導体基板100 を第１反応器で第２反応器側に移動する
場合に前記シリコン基板はアルゴンガスが充填された緩
衝反応器（図示せず）により移送される。前記緩衝反応
器はタングステンでなる前記導電ベッド10が空気により
酸化及び汚染されることを防止する。
【００１７】前述の如く、本発明の半導体装置のコンタ
クト製造方法は、低温でコンタクトホールにより露出さ
れたＮ+ 不純物拡散領域に薄い厚さの金属ベッドを形成
した後、高温でコンタクトホールにより露出され、Ｐ+
不純物拡散領域及び前記金属ベッドにタングステンを堆
積させることにより均一な厚さの金属プラグをＰ+ 及び
Ｎ+ 不純物拡散領域に同時に形成することができる。前
記の利点により、本発明の半導体装置のコンタクト製造
方法は上部及び下部の導電配線間のコンタクト不良を最
少化することができ、コンタクト製造工程を簡素化する
ことができる。
クト製造方法は、低温でコンタクトホールにより露出さ
れたＮ+ 不純物拡散領域に薄い厚さの金属ベッドを形成
した後、高温でコンタクトホールにより露出され、Ｐ+
不純物拡散領域及び前記金属ベッドにタングステンを堆
積させることにより均一な厚さの金属プラグをＰ+ 及び
Ｎ+ 不純物拡散領域に同時に形成することができる。前
記の利点により、本発明の半導体装置のコンタクト製造
方法は上部及び下部の導電配線間のコンタクト不良を最
少化することができ、コンタクト製造工程を簡素化する
ことができる。
【図１】図１は本発明の実施例による半導体装置のコン
タクト製造方法を説明するための半導体装置の断面図で
ある。
タクト製造方法を説明するための半導体装置の断面図で
ある。
【図２】図２は本発明の実施例による半導体装置のコン
タクト製造方法を説明するための半導体装置の断面図で
ある。
タクト製造方法を説明するための半導体装置の断面図で
ある。
１ Ｐ- ウェル ２ Ｎ- ウェル ３ 素子分離膜 ４ Ｎ+ 不純物拡散領域 ５ Ｐ+ 不純物拡散領域 ６ 絶縁層 ７ 導電配線 ８ 金属プラグ ９ 金属配線層 １０ 金属ベッド ２０ コンタクトホール １００ 半導体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−153273（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237116（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38031（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−179744（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−226029（ＪＰ，Ａ) 1988年秋季第49回応用物理学会学術講 演会予稿集４ｐ−Ａ−16
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｐ+ 及びＮ+ 不純物拡散領域が形成され
た半導体基板を提供する段階と、 前記半導体基板の上部に絶縁層を形成する段階と、 前記絶縁層を選択的に除去し、前記Ｐ+ 及びＮ+ 不純物
拡散領域を露出させるコンタクトホールを形成する段階
と、 ＷＦ6 反応気体の供給を受ける低温の第１反応器によ
り、前記露出したＮ+ 不純物拡散領域に薄い厚さの金属
ベッドを形成する段階と、 ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応気体の供給を受ける高温の第
２反応器により、前記金属ベッド及びＰ+ 不純物拡散領
域を露出させる全てのコンタクトホールに均一な厚さの
金属プラグを形成する段階と、 前記金属プラグと電気的に接続するよう、前記絶縁層の
上部に金属配線層を形成する段階とよりなることを特徴
とする半導体装置のコンタクト製造方法。 - 【請求項２】 前記第１反応器が、200 〜270 ℃の温度
を維持することを特徴とする請求項１記載の半導体装置
のコンタクト製造方法。 - 【請求項３】 前記第２反応器が300 〜400 ℃の温度を
維持することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
コンタクト製造方法。 - 【請求項４】 前記金属ベッドの形成後、アルゴンガス
が充填された第３反応器により前記半導体基板を前記第
１反応器から前記第２反応器側に移動させる段階を、さ
らに備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
のコンタクト製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR93-15113 | 1993-08-04 | ||
| KR1019930015113A KR960015491B1 (ko) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 반도체소자의 콘택제조방법 |
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1994
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Non-Patent Citations (1)
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| １９８８年秋季第４９回応用物理学会学術講演会予稿集４ｐ−Ａ−１６ |
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