JPH02281620A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔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、特に埋込みコン
タクトの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図を参照して従来の技術を説明する。

従来、Ｐ１領域とＮ＋領領域有する半導体装置における
埋込みコンタクトを形成する技術とじては、例えば、Ｃ
ＭＯＳ型半導体装置のソース・ドレイン領域上のコンタ
クトホールを多結晶シリコンで埋める技術がある。

まず、第３図（ａ＞に示すように、Ｐ型シリコン基板３
０１にＮウェル３０２．素子分離酸化膜（ＬＯＣＯ５）
３０３．Ｎ＋拡散層３０４．Ｐ＋拡散層３０５．ゲート
絶縁膜としてのシリコン酸化膜（ゲート５ｉＯｚ）　３
０６．ゲート電極としてのＮ＋多結晶シリコン３０７１
層間絶縁膜３０８から成る構造において、Ｎ＋拡散層３
０４と配線層を結ぶ第１のコンタクトホール３０９を開
孔する。

次に、第１のコンタクトホール３０９を埋めるのに十分
な厚さのＮ型の第１の多結晶シリコン３１０を化学気相
成長により形成し、眉間絶縁膜３０ｇが露出までプラズ
マエツチングなどによる第１の多結晶シリコン３１０の
全面エツチングを行ない、第１のコンタクトホール３０
９内に第１の多結晶シリコン３１０を残し、これの露出
部を熱酸化によりシリコン酸化膜３１１に変換して第３
図（ｂ）に示す構造を得る。

次に、第３図（ｃ）に示すように、Ｐ＋拡散層３０５上
に第２のコンタクトホールを開口してＰ型の第２の多結
晶シリコン３１３をその中に埋め込み、それの露出部を
シリコン酸化膜３目に変換する。

さらに、シリコン酸化膜３１１をエツチング除去し、多
結晶シリコンによる埋込みコンタクトを形成し、配線ア
ルミ３１４を形成して第３図（ｄ）に示した構造を得る
。

〔発明が解決しようとする課題〕

Ｐ＋領域およびＮ１領域を有する半導体装置における多
結晶シリコンによる埋込みコンタクトの形成は、上述し
たように、コンタクトホールの形成および多結晶シリコ
ン埋込み工程をＰ＋拡散層上とＮ＋拡散層上で別々に行
なうことにより達せられた。

〔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、機能領域を有する半
導体基板上に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形
成する工程と、この絶縁膜を有する半導体基板の全面に
第１の多結晶シリコンを化学気相成長する工程と、第１
のホトレジストによりこの半導体基板の所望の領域を被
覆して第１の不純物を斜め回転イオン注入により所望の
領域の第１の多結晶シリコン中にドープする工程と、第
２のホトレジストによりこの半導体基板の所望の領域を
被覆し第２の不純物を斜めイオン注入により所望の領域
の第１の多結晶シリコン中ににドープする工程と、第１
の多結晶シリコン上に第２の多結晶シリコンを化学気相
成長する工程と、これら第１及び第２の多結晶シリコン
を全面エツチングしコンタクトホール内に第１及び第２
の多結晶シリコンを残し絶縁膜を露出させ埋込みコンタ
クトを形成する工程と、絶縁膜上及び埋込みコンタクＩ
・上に所定の配線パターンを形成する工程を有している
。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図を用いて説明する。

本発明をＣＭＯＳ型半導体装置に適用した場合、まず第
１図（ａ）のように、Ｐ型半導体基板１０１上にＮウェ
ル１０２と、素子分離膜（ＬＯＧＯ５）　＋０３と、Ｎ
チャンネルトランジスタのソース・ドレイン領域である
Ｎ＋拡散層１０４と、Ｐチャンネルトランジスタのソー
ス・トレイン領域であるＰ＋拡散層１（１５と、ゲート
絶縁膜（ゲートＳ’０２）　１０６と、ゲート電極であ
るＮ＋多結晶シリコン１０７と、シリコン酸化膜１０８
と、第１の配線層であるモリブデンシリサイド膜１０９
が形成された上にりん硅酸ガラス（ｐｓｃ）膜１１０を
約１．５μｍ化学気相成長により形成し、十分平坦化を
行った後に、′Ｎ＋拡散層１０４と、Ｐ＋拡散層＋０５
と、Ｎ１多結晶シリコン１０７と、モリブデンシリサイ
ド膜１０９と、第２の配線層を接続するコンタクトホー
ル１１１を形成する。このコンタクトホール１１１の開
孔後の直径は１μｍ程度である。

次に、第１図（ｂ）に示すように、第１の多結晶シリコ
ン１１２を化学気相成長により約０．２μｍの厚さに成
長する。この第１の多結晶シリコン＋１２の膜厚は、コ
ンタクトホールＩ１１の深さの１／３未満であることが
好ましい。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、Ｐ＋拡散層１０５上
のコンタクトホール１１１が露出するパターンに第１の
ホトレジスト１１３を形成し、Ｐ形不純物例えばボロン
を斜め回転イオン注入することにより、第１の多結晶シ
リコン１１２の露出した部分にボロンをドープする。こ
のときボロンは第１図（ｃ）の図中の矢印に示されるよ
うにコンタクトホールに斜めに入射するためコンタクト
ホール側壁の第１の多結晶シリコン１１２にも十分ボロ
ンがドープすれる。

同様に、第１図（ｄ）に示すように、第１のホトレジス
ト１１３を除去し、Ｐ＋拡散層１０５上が被覆されるよ
うに第２のホトレジスト１１４をパターン形成し、Ｎ型
不純物例えばひ素を斜め回転イオン注入し、第２のホト
レジスト１１４の開口部分の第１の多結晶シリコン１１
２にひ素をドープする。

このとき、ボロンの場合と同様に、コンタクトホール側
壁の第１の多結晶シリコン１１２にも十分にひ素がドー
プされる。

次に、第１図（ｅ）に示すように、化学気相成長により
第２の多結晶シリコン１１５を厚さ約０．５μｍ形成し
、コンタクトホールｌｌｌを埋め込み、窒素雰囲気中で
９００℃、２０分の熱処理を行ない、第１の多結晶シリ
コン１１２に注入された不純物を活性化させるとともに
第２の多結晶シリコン１１５に十分拡散させる。

次に、プラズマエツチングによりＰＳＧ膜１１０が露出
するまで第２の多結晶シリコン１１５．第１の多結晶シ
リコン１１２を順次全面エツチングし、第１図（ｆ）に
示すように、コンタクトホール１１１内に多結晶シリコ
ンを残留形成し、埋込みコンタクトを得る。

次に、第１図（ｇ）に示すように、アルミをスパッタ法
により成膜しパターン形成グして第２の配線層となる配
線アルミ１１６を形成する。

コンタクトホールＩＩＩはアルミのスパッタ時に多結晶
シリコンで埋め込まれているためアルミのカバレッジ不
良による断線は発生しない、また、Ｎ＋拡散層１０４．
Ｐ＋拡散層１０５上のコンタクトホール１１１を埋める
多結晶シリコンにはそれぞれ同型の不純物がドープされ
ているので、この埋込みコンタクトにより、第２の配線
層である配線アルミ１１６とＮ＋拡散層１０４．Ｐ＋拡
散層１０５．第１の配線層であるモリブデンシリサイド
膜１０９とはオーミックに接続できる。

次に、第２図を用いて、バイポーラ半導体装置に本発明
を適用した第２の実施例の説明を行なう。

まず、第２図（ａ）に示すように、Ｐ型シリコン基板２
０１にＮ１埋込み層２０２と、Ｎ型コレクタ２０３と、
Ｐ型ベース２０４と、Ｎ＋型コレクタ電極引き出し領域
２０５と、Ｎ＋型エミッタ２０６と、Ｎ＋多結晶シリコ
ン２０７と、硅酸系ガラス２０８（但し、硅酸系ガラス
は素子分離用シリコン酸化膜、眉間絶縁用シリコン酸化
膜、眉間絶縁用ＰＳＧ膜から構成され、Ｎ１型エミッタ
２０６．　Ｐ型ベース２０４上で約１．５μｍの厚さを
有する。）を形成した構造において、Ｎ１型エミッタ２
０６と、Ｐ型ベース２０４と、Ｎ＋多結晶シリコン２０
７とを、配線層と接続するためのコンタクトホール２０
９をホトレジスト工程及びドライエツチングにより形成
する。このコンタクトホール２０９は開孔寸法で約１μ
ｍである。

次に、第２図（ｂ）に示すように、第１の多結晶シリコ
ン２１θを化学気相成長により約０．２μｍ成長する。

この第１の多結晶シリコン２１０の膜厚はコンタクトホ
ール２０９の深さの１／３未満であることが好ましい。

次に、第２図（ｃ）にしめすように、Ｐ型ベース２０４
上のコンタクトホール２０９を被覆するパターンにホト
レジスト２１１を形成し、Ｎ型不純物、例えば、ひ素を
斜め回転イオン注入する。このとき、ひ素は第２図（ｃ
）の図中の矢印に示されるようにコンタクトホール２０
９に斜めに入射するためコンタクトホール側壁の第１の
多結晶シリコン２１０にも十分ひ素がドープされＮ＋化
する。

次に、第２図（ｄ）にしめすように、Ｎ＋型コレクタ電
極引き出し領域２０５及びＮ＋多結晶シリコン２０７上
のコンタクトホール２０９を被覆するバターンにホトレ
ジスト２１２を形成し、Ｐ型不純物例えばボロンを斜め
回転イオン注入する。このとき、ボロンは第２図（ｄ）
の図中の矢印に示されるようにコンタクトホール２０９
に斜めに入射するためコンタクトホール側壁の第１の多
結晶シリコン２１０にも十分ボロンがドープされＰ＋化
する。

次に、第２図（ｅ）にしめすように、第２の多結晶シリ
コン２１３を化学気相成長により約０．５μｍ成長しコ
ンタクトホール２０９を埋め込み、窒素雰囲気中で９０
０℃、２０分の熱処理を行ない第１の多結晶シリコン２
１０に注入された不純物をコンタクトホール２０９内の
第２の多結晶シリコン２１３に十分拡散し活性化させる
。

次に、プラズマエツチングにより硅酸系ガラス２０８が
露出するまで第２の多結晶シリコン２１３及び第１の多
結晶シリコン２１０を全面エツチングし、第２図（ｆ）
に示すように、それぞれ下地と同型の不純物を含む多結
晶シリコンをコンタクトホール２０９内に残留形成し、
埋込みコンタクトを得る。

次に、アルミをスパッタ法により形成し、第２図（ｇ　
）　＆；示すように、配線形状に形成し配線アルミ２１
４を得る。

このとき表面が十分に平坦化されているので、アルミス
パッタ時のカバレッジ不良による下地パターンと配線ア
ルミの接続不良は発生ない。また、コンタクトホール内
の多結晶シリコンが下地と同型の不純物にドープされて
いるため、埋込みコンタクトを介し配線アルミはＮ＋型
コレクタ電極引き出し領域２０５．Ｎ＋多結晶シリコン
２０？、　Ｐ型ベース２０４とオーミックに接続される
。

〔発明の効果〕

本発明は、コンタクトホール内の多結晶シリコンに対す
る不純物の選択的ドーピングに際し斜め回転イオン注入
法を採用することにエリ、Ｎ゛型、Ｐ＋型領域を有する
半導体装置の埋込みコンタクｌ−の形成工程において、
コンタクトホール形成工程及び多結晶シリコンのコンタ
クトホールへの埋込み工程を、それぞれ１回に減らせる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は第１の実施例の工程順縦断面図
、第２図（ａ）〜（ｇ＞は第２の実施例の工程順縦断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は従来技術の工程順縦断面図
である。 １０１．２０１ｊ０１・・・Ｐ型シリコン基板、１０２
．３０２・・・Ｎウェル、１０３ｊ０３・・・ＬＯＣＯ
Ｓ　、１０４．３０４・・・Ｎ＋拡散層、１０５，３０
５・・・Ｐ＋拡散層、１０６．３０６・・・ゲートＳｉ
Ω２．１０７，２０７，３０７・・・Ｎ＋多結晶シリコ
ン、１０８゜３１１・・・シリコン酸化膜、１０９・・
・モリブデンシリサイド膜、１１０・・・ＰＳＧ膜、１
１１，２０９・・・コンタクトホール、１１２，２１０
・・・第１の多結晶シリコン、１１３゜２１１・・・第
１のホトレジスト、１１４，２１２・・・第２のホトレ
ジスト、１１５，２１３・・・第２の多結晶シリコン、
１１６．２１４，３１４・・・配線アルミ、２０２・・
・Ｎ＋埋込み層、２０３・・・Ｎ型コレクタ、２０４・
・・Ｐ型ベース、２０５・・・Ｎ＋型コレクタ電極引き
出し領域、２０６・・・Ｎ＋型エミッタ、２０ｇ・・・
硅酸系ガラス、３０８・・・層間絶縁膜、３０９・・・
第１のコンタクトホール、３１０・・・Ｎ型の第１の多
結晶シリコン、３１３・・・Ｐ型の第１の多結晶シリコ
ン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機能領域を有する半導体基板上に形成された絶縁
   膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記絶縁膜を
   有する半導体基板の全面に第１の多結晶シリコン層を化
   学気相成長する工程と、不純物を斜め回転イオン注入に
   より第１の多結晶シリコン中にドープする工程と、前記
   第１の多結晶シリコン上に第２の多結晶シリコンを化学
   気相成長する工程と、前記第２の多結晶シリコンと前記
   第１の多結晶シリコンを全面エッチングし前記コンタク
   トホール内に前記第２の多結晶シリコンと前記第１の多
   結晶シリコンを残し前記絶縁膜を露出させ埋込みコンタ
   クトを形成する工程と、前記絶縁膜上及び前記埋込みコ
   ンタクト、上に所定の配線パターンを形成する工程を有
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）コンタクトホールに成長した第１の多結晶シリコ
   ンにドープする不純物を、ホトレジストを用いて、所望
   の領域に選択的にドープすることを特徴とする請求項１
   記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）コンタクトホールに成長した第１の多結晶シリコ
   ンに複数の種類の不純物を、ホトレジストを用いて、そ
   れぞれ所望の領域に選択的にドープすることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置の製造方法。