JP3019453B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3019453B2 JP3019453B2 JP3093364A JP9336491A JP3019453B2 JP 3019453 B2 JP3019453 B2 JP 3019453B2 JP 3093364 A JP3093364 A JP 3093364A JP 9336491 A JP9336491 A JP 9336491A JP 3019453 B2 JP3019453 B2 JP 3019453B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に半導体基板に形成した不純物拡散層を上層配
線と電気接続するためのコンタクトの形成方法に関す
る。
関し、特に半導体基板に形成した不純物拡散層を上層配
線と電気接続するためのコンタクトの形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のコンタクトの形成方法
は、図３（ａ）のように、半導体基板１に素子分離領域
２を形成した後、不純物拡散層３をイオン注入または熱
拡散法によって形成する。又、半導体基板の表面に、例
えばＣＶＤ法によって酸化膜等の層間絶縁膜４を形成す
る。続いて、図３（ｂ）のように、フォトレジスト１２
を用いた選択エッチング技術により層間絶縁膜４にコン
タクトホール５を開設する。次いで、図３（ｃ）のよう
に、フォトレジスト１２を除去した後、コンタクトホー
ル５内に金属１３を選択的に成長させ、更に、図３
（ｄ）のように、コンタクトホール５を含む全面にスパ
ッタ法により金属膜を形成し、かつこれをパターン形成
することで金属配線１０を形成する。これにより、金属
１３を介して金属配線１０と不純物拡散層３とを電気接
続する。
は、図３（ａ）のように、半導体基板１に素子分離領域
２を形成した後、不純物拡散層３をイオン注入または熱
拡散法によって形成する。又、半導体基板の表面に、例
えばＣＶＤ法によって酸化膜等の層間絶縁膜４を形成す
る。続いて、図３（ｂ）のように、フォトレジスト１２
を用いた選択エッチング技術により層間絶縁膜４にコン
タクトホール５を開設する。次いで、図３（ｃ）のよう
に、フォトレジスト１２を除去した後、コンタクトホー
ル５内に金属１３を選択的に成長させ、更に、図３
（ｄ）のように、コンタクトホール５を含む全面にスパ
ッタ法により金属膜を形成し、かつこれをパターン形成
することで金属配線１０を形成する。これにより、金属
１３を介して金属配線１０と不純物拡散層３とを電気接
続する。
【０００３】ここで、前記金属１３の選択的な成長技術
として、例えばタングステンの成長の場合には、減圧下
でＷＦ6 ＋Ｈ2 ガスを用い、 200〜 300℃の温度で、タ
ングステンを堆積すると、コンタクトホール内の半導体
基板（シリコン）の表面のみにタングステンが成長し、
その後タングステン上にコンタクトホールを埋込むよう
にタングステンが堆積する。
として、例えばタングステンの成長の場合には、減圧下
でＷＦ6 ＋Ｈ2 ガスを用い、 200〜 300℃の温度で、タ
ングステンを堆積すると、コンタクトホール内の半導体
基板（シリコン）の表面のみにタングステンが成長し、
その後タングステン上にコンタクトホールを埋込むよう
にタングステンが堆積する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の製造方法で
は、金属１３の選択成長時（この例ではタングステンの
成長時）に、最初にコンタクトホール５の底部に成長す
るタングステンは、半導体基板１のシリコンと反応ガス
（ＷＦ6 ）が、２ＷＦ6 ＋３Ｓｉ→Ｗ＋３ＳｉＦ4 の反
応を起こし、半導体基板１をエッチングしながら成長す
る。特に半導体基板１と絶縁膜４との界面はすばやくガ
スが侵入し、図４（ａ）及び（ｂ）に平面図及びＡ−Ａ
線断面図を示すように、好まざるタングステン１３ａの
横方向への成長がおこる。
は、金属１３の選択成長時（この例ではタングステンの
成長時）に、最初にコンタクトホール５の底部に成長す
るタングステンは、半導体基板１のシリコンと反応ガス
（ＷＦ6 ）が、２ＷＦ6 ＋３Ｓｉ→Ｗ＋３ＳｉＦ4 の反
応を起こし、半導体基板１をエッチングしながら成長す
る。特に半導体基板１と絶縁膜４との界面はすばやくガ
スが侵入し、図４（ａ）及び（ｂ）に平面図及びＡ−Ａ
線断面図を示すように、好まざるタングステン１３ａの
横方向への成長がおこる。
【０００５】この半導体基板１と絶縁膜４との界面への
横方向へのタングステン１３ａの成長は、通常1000〜30
00Åあり、したがってこのタングステンが不純物拡散層
３より外側へ成長すると、不純物拡散層３と半導体基板
１とが短絡することになる。そのため、コンタクトホー
ル５と不純物拡散層３との距離ａは、フォトリソグラフ
ィの重ね合わせ精度及びタングステン１３ａの横方向の
成長距離ｂを予め加味した分だけ必要となり、半導体装
置の微細化を阻害するという問題があった。本発明の目
的は選択成長される金属の横方向の成長を抑制し、不純
物拡散層と半導体基板との短絡を防止することで、半導
体装置の微細化を可能とした半導体装置の製造方法を提
供することにある。
横方向へのタングステン１３ａの成長は、通常1000〜30
00Åあり、したがってこのタングステンが不純物拡散層
３より外側へ成長すると、不純物拡散層３と半導体基板
１とが短絡することになる。そのため、コンタクトホー
ル５と不純物拡散層３との距離ａは、フォトリソグラフ
ィの重ね合わせ精度及びタングステン１３ａの横方向の
成長距離ｂを予め加味した分だけ必要となり、半導体装
置の微細化を阻害するという問題があった。本発明の目
的は選択成長される金属の横方向の成長を抑制し、不純
物拡散層と半導体基板との短絡を防止することで、半導
体装置の微細化を可能とした半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に形成された不純物拡散層を覆
う層間絶縁膜に前記不純物拡散層の表面を露呈させるコ
ンタクトホールを開設する工程と、このコンタクトホー
ル内の前記露呈された不純物拡散層の表面に薄い絶縁膜
を形成する工程と、コンタクトホール内側壁に金属の選
択成長のための材料を形成する工程と、この材料を用い
て第１の金属をコンタクトホール内側壁に選択的に成長
する工程と、この第１の金属をマスクとしてコンタクト
ホール内底部の前記薄い絶縁膜を除去する工程と、第２
の金属をコンタクトホール内に選択的に成長する工程
と、この第２の金属に接触された状態で前記層間絶縁膜
上に金属配線を形成する工程とを含んでいる。
造方法は、半導体基板上に形成された不純物拡散層を覆
う層間絶縁膜に前記不純物拡散層の表面を露呈させるコ
ンタクトホールを開設する工程と、このコンタクトホー
ル内の前記露呈された不純物拡散層の表面に薄い絶縁膜
を形成する工程と、コンタクトホール内側壁に金属の選
択成長のための材料を形成する工程と、この材料を用い
て第１の金属をコンタクトホール内側壁に選択的に成長
する工程と、この第１の金属をマスクとしてコンタクト
ホール内底部の前記薄い絶縁膜を除去する工程と、第２
の金属をコンタクトホール内に選択的に成長する工程
と、この第２の金属に接触された状態で前記層間絶縁膜
上に金属配線を形成する工程とを含んでいる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を工程順
に示す断面図である。先ず、図１（ａ）のように、半導
体基板上１に素子分離のための酸化膜２を形成し、続い
て半導体基板１と反対導電型の不純物をイオン注入法に
より導入し、熱処理を施して不純物拡散層３を形成す
る。次いで、半導体基板１上に例えばＣＶＤ法により層
間絶縁膜として酸化膜４を堆積し、図示を省略するフォ
トレジストを用いたフォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術により、酸化膜４にコンタクトホール５を開設
する。更に、コンタクトホール５の内底部に露呈された
不純物拡散層３の表面に例えば熱酸化法により80〜 200
Å程度の薄い酸化膜６を形成し、しかる上で半導体基板
１の表面に多結晶シリコン膜７をＣＶＤ法により 100〜
300Å堆積する
る。図１（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を工程順
に示す断面図である。先ず、図１（ａ）のように、半導
体基板上１に素子分離のための酸化膜２を形成し、続い
て半導体基板１と反対導電型の不純物をイオン注入法に
より導入し、熱処理を施して不純物拡散層３を形成す
る。次いで、半導体基板１上に例えばＣＶＤ法により層
間絶縁膜として酸化膜４を堆積し、図示を省略するフォ
トレジストを用いたフォトリソグラフィ技術及びエッチ
ング技術により、酸化膜４にコンタクトホール５を開設
する。更に、コンタクトホール５の内底部に露呈された
不純物拡散層３の表面に例えば熱酸化法により80〜 200
Å程度の薄い酸化膜６を形成し、しかる上で半導体基板
１の表面に多結晶シリコン膜７をＣＶＤ法により 100〜
300Å堆積する
【０００８】次に、図１（ｂ）のように、異方性エッチ
ングにより，多結晶シリコン膜７をエッチングすること
により、コンタクトホール５の内側壁にのみ多結晶シリ
コン膜７を残す。ここで、多結晶シリコン膜７のエッチ
ング条件は、酸化膜６を殆どエッチングしない条件に設
定しているため、コンタクトホール５の底部に酸化膜６
は残存している。次いで、コンタクトホール内側壁の多
結晶シリコン膜７上に第１の金属、ここでは第１のタン
グステン８を選択的に1500〜3000Å成長する。この際の
タングステン８の成長には、例えば減圧下、温度 200〜
300℃で、ＷＦ6 ＋Ｈ2 ガスを用いて行う。
ングにより，多結晶シリコン膜７をエッチングすること
により、コンタクトホール５の内側壁にのみ多結晶シリ
コン膜７を残す。ここで、多結晶シリコン膜７のエッチ
ング条件は、酸化膜６を殆どエッチングしない条件に設
定しているため、コンタクトホール５の底部に酸化膜６
は残存している。次いで、コンタクトホール内側壁の多
結晶シリコン膜７上に第１の金属、ここでは第１のタン
グステン８を選択的に1500〜3000Å成長する。この際の
タングステン８の成長には、例えば減圧下、温度 200〜
300℃で、ＷＦ6 ＋Ｈ2 ガスを用いて行う。
【０００９】続いて、図１（ｃ）のように、第１のタン
グステン８をマスクにして、コンタクトホール底部の酸
化膜６をエッチング技術により除去し、不純物拡散層３
の表面を露出させる。このとき、第１のタングステン８
及び多結晶シリコン膜７の下側の酸化膜６、換言すれば
コンタクトホール５の内側周辺部の酸化膜６はエッチン
グされずに残される。
グステン８をマスクにして、コンタクトホール底部の酸
化膜６をエッチング技術により除去し、不純物拡散層３
の表面を露出させる。このとき、第１のタングステン８
及び多結晶シリコン膜７の下側の酸化膜６、換言すれば
コンタクトホール５の内側周辺部の酸化膜６はエッチン
グされずに残される。
【００１０】そして、図１（ｄ）のように、露出された
不純物拡散層３の表面上に第２の金属、ここでは第２の
タングステン９を選択的に成長する。この成長は前記第
１のタングステン８と同様に行うことができる。これに
より、コンタクトホール５を第２のタングステン９によ
って埋込むことが可能となる。このとき、コンタクトホ
ール底部の周辺部に残されている酸化膜６によってタン
グステン９の横方向への成長が抑制されるため、コンタ
クトホール５より外側への不純物拡散層３の表面に沿う
金属９ａの成長の拡がりを抑えることが可能となる。そ
の後、金属配線１０を形成し、第１及び第２のタングス
テン８，９を介して金属配線１０と不純物拡散層３とを
電気的に接続することが可能となる。
不純物拡散層３の表面上に第２の金属、ここでは第２の
タングステン９を選択的に成長する。この成長は前記第
１のタングステン８と同様に行うことができる。これに
より、コンタクトホール５を第２のタングステン９によ
って埋込むことが可能となる。このとき、コンタクトホ
ール底部の周辺部に残されている酸化膜６によってタン
グステン９の横方向への成長が抑制されるため、コンタ
クトホール５より外側への不純物拡散層３の表面に沿う
金属９ａの成長の拡がりを抑えることが可能となる。そ
の後、金属配線１０を形成し、第１及び第２のタングス
テン８，９を介して金属配線１０と不純物拡散層３とを
電気的に接続することが可能となる。
【００１１】したがって、この製造方法では、第２のタ
ングステン９の選択成長時に、不純物拡散層３の表面で
は、コンタクトホール５の内側周辺部に残された酸化膜
６によって金属９ａの横方向への成長が抑制されるの
で、不純物拡散層３が半導体基板１と短絡することが防
止でき、かつ予めコンタクトホール５と不純物拡散層３
との間に大きな距離を確保しておく必要が無くなり、半
導体装置の微細化が可能となる。又、この実施例では、
酸化膜６をエッチングする際のマスクをコンタクトホー
ル５の内側壁に形成しても、このマスクを導電性材料で
ある第１のタングステン８で構成しているので、コンタ
クトホールの実効的な面積が小さくされることはなく、
コンタクト抵抗を増大させることもない。
ングステン９の選択成長時に、不純物拡散層３の表面で
は、コンタクトホール５の内側周辺部に残された酸化膜
６によって金属９ａの横方向への成長が抑制されるの
で、不純物拡散層３が半導体基板１と短絡することが防
止でき、かつ予めコンタクトホール５と不純物拡散層３
との間に大きな距離を確保しておく必要が無くなり、半
導体装置の微細化が可能となる。又、この実施例では、
酸化膜６をエッチングする際のマスクをコンタクトホー
ル５の内側壁に形成しても、このマスクを導電性材料で
ある第１のタングステン８で構成しているので、コンタ
クトホールの実効的な面積が小さくされることはなく、
コンタクト抵抗を増大させることもない。
【００１２】図２（ａ）は本発明の他の実施例の断面図
であり、ここではコンタクトホールを開設した後、不純
物拡散層３と同じ導電型の不純物を例えばイオン注入法
により導入し、アニールして第２の不純物拡散層１１を
形成しておく。その後、前記実施例と同様の方法で第１
及び第２のタングステンをコンタクトホール内に形成し
ている。このように第２の不純物拡散層１１を形成する
ことで、図２（ｂ）のように、不純物拡散層３とコンタ
クトホール５との重ね合わせマージンが少なく、或いは
無い場合でも、タングステンの横方向の成長を第２の不
純物拡散層１１内に留めることができるため、不純物拡
散層３と半導体基板１の短絡を防止することができる。
であり、ここではコンタクトホールを開設した後、不純
物拡散層３と同じ導電型の不純物を例えばイオン注入法
により導入し、アニールして第２の不純物拡散層１１を
形成しておく。その後、前記実施例と同様の方法で第１
及び第２のタングステンをコンタクトホール内に形成し
ている。このように第２の不純物拡散層１１を形成する
ことで、図２（ｂ）のように、不純物拡散層３とコンタ
クトホール５との重ね合わせマージンが少なく、或いは
無い場合でも、タングステンの横方向の成長を第２の不
純物拡散層１１内に留めることができるため、不純物拡
散層３と半導体基板１の短絡を防止することができる。
【００１３】尚、前記実施例は本発明の一例であり、例
えばコンタクトホール内側壁に形成する多結晶シリコン
は金属を用いても良く、又コンタクトホール内に選択成
長する金属にはタングステン以外の金属が使用できる。
えばコンタクトホール内側壁に形成する多結晶シリコン
は金属を用いても良く、又コンタクトホール内に選択成
長する金属にはタングステン以外の金属が使用できる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コンタク
トホールの内底部に薄い絶縁膜を形成し、かつコンタク
トホール内側壁に金属の選択成長のための材料を形成し
た上で、第１の金属をコンタクトホール内側壁に選択的
に成長させ、かつこの第１の金属をマスクとして薄い絶
縁膜を除去し、しかる上で第２の金属をコンタクトホー
ル内側壁に選択的に成長させているので、コンタクトホ
ールの開口部より外部方向へのタングステンの横拡がり
を抑えることができる。これにより、コンタクトホール
と不純物拡散層との重ね合わせマージンを小さくし、或
いは無くすことができ、半導体装置の微細化を実現する
ことができる効果がある。
トホールの内底部に薄い絶縁膜を形成し、かつコンタク
トホール内側壁に金属の選択成長のための材料を形成し
た上で、第１の金属をコンタクトホール内側壁に選択的
に成長させ、かつこの第１の金属をマスクとして薄い絶
縁膜を除去し、しかる上で第２の金属をコンタクトホー
ル内側壁に選択的に成長させているので、コンタクトホ
ールの開口部より外部方向へのタングステンの横拡がり
を抑えることができる。これにより、コンタクトホール
と不純物拡散層との重ね合わせマージンを小さくし、或
いは無くすことができ、半導体装置の微細化を実現する
ことができる効果がある。
【図１】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を工程順
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の他の実施例の工程一部を示す
断面図、（ｂ）はその効果を説明するための断面図であ
る。
断面図、（ｂ）はその効果を説明するための断面図であ
る。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は従来の製造方法を工程順に
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】（ａ）は従来の問題点を示す平面図、（ｂ）は
そのＡ−Ａ線断面図である。
そのＡ−Ａ線断面図である。
１ 半導体基板 ３ 不純物拡散層 ４ 酸化膜（層間絶縁膜） ５ コンタクトホール ６ 薄い酸化膜 ７ 多結晶シリコン膜 ８ 第１のタングステン（第１の金属） ９ 第２のタングステン（第２の金属）
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された不純物拡散層
を覆う層間絶縁膜に前記不純物拡散層の表面を露呈させ
るコンタクトホールを開設する工程と、このコンタクト
ホール内の前記露呈された不純物拡散層の表面に薄い絶
縁膜を形成する工程と、コンタクトホール内側壁に金属
の選択成長のための材料を形成する工程と、この材料を
用いて第１の金属をコンタクトホール内側壁に選択的に
成長する工程と、この第１の金属をマスクとしてコンタ
クトホール内底部の前記薄い絶縁膜を除去する工程と、
第２の金属をコンタクトホール内に選択的に成長する工
程と、この第２の金属に接触された状態で前記層間絶縁
膜上に金属配線を形成する工程とを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093364A JP3019453B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093364A JP3019453B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303925A JPH04303925A (ja) | 1992-10-27 |
| JP3019453B2 true JP3019453B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=14080238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093364A Expired - Fee Related JP3019453B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019453B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW318261B (ja) * | 1995-09-21 | 1997-10-21 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
| JP4179483B2 (ja) | 1996-02-13 | 2008-11-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置の作製方法 |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP3093364A patent/JP3019453B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04303925A (ja) | 1992-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |