JPH043420A - コンタクトホール埋め込み方法 - Google Patents

コンタクトホール埋め込み方法

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JPH043420A
JPH043420A JP10445590A JP10445590A JPH043420A JP H043420 A JPH043420 A JP H043420A JP 10445590 A JP10445590 A JP 10445590A JP 10445590 A JP10445590 A JP 10445590A JP H043420 A JPH043420 A JP H043420A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact hole
silicon
polycrystalline silicon
growth
doping
Prior art date
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Pending
Application number
JP10445590A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Oshita
祥雄 大下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP10445590A priority Critical patent/JPH043420A/ja
Publication of JPH043420A publication Critical patent/JPH043420A/ja
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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】
〔産業上の利用分野〕 本発明はコンタクトホールの埋め込み方法に関する。
【従来の技術】
素子のサイズが年々小さくなり、それに伴いアスペクト
比の高いコンタクトホールを埋め込む必要が出てきてい
る。このように、アスペクト比が高くなってくると、従
来のアルミコンタクトだけでは、完全に埋め込むことが
困難となるなどの問題点が出てきている。このような微
細素子のコンタクト埋め込み法の一つとして、シリコン
選択成長技術がある。これはS i H2(j22など
の塩化水素系ガスにHCQガスを添加し、キャリアカス
として水素ガスを用いて成長を行うものである。この方
法によれば、酸化膜などの誘電体膜上にはシリコンが成
長しないが、シリコン表面が露出している部分、すなわ
ちコンタクトホール部分のみにシリコンが選択的に成長
する。このようにして、シリコンを選択的にコンタクト
ホール部分にのみ成長させることにより、埋め込みを行
うことができる。 選択成長後に、イオン注入法で不純物を打ち込むことに
よりコンタクト抵抗を下げるか、あるいは、成長中に原
料ガスとともにPH3などの不純物ガスを流すことによ
り、シリコン結晶に不純物ドーピングを行っている。あ
るいは、このような選択エピタキシャル成長技術の応用
として、成長中に大量に不純物をドーピングさせること
により、結晶を多結晶化し、それを選択的に成長させ、
コンタクトホールの埋め込みを行うことも行われている
。 [発明が解決しようとする課題1 例えば、MOS  hランジスタのソースあるいはドレ
イン拡散層上のコンタクトホールの埋め込みを、通常の
シリコンの選択成長により行うと、埋め込んだ膜は単結
晶になる。この場合、側壁と膜の界面には、ファセット
が発生する。このファセットは、他の部分と比較して成
長速度が遅いために、平坦な膜が得られない。このため
、凹んだ部分でコンタクト不良が起こる可能性がある。 このような問題を避けるためには、多結晶を選択成長す
ることが要求されるが、先に述べたように通常のシリコ
ン選択成長では、多結晶は成長しない。そこで、成長中
に不純物を大量にドーピングすることにより多結晶化さ
せる試みが行われている。しかしながら、多結晶化する
程に大量にドーピングを行うと、表面が荒れてしまい、
コンタクト抵抗が高くなるという問題が出てくる。一方
、後工程を考えると、出来る限り平坦な表面をもつ多結
晶によりコンタクトホールを埋め込むことが要求されて
いる。 本発明の目的は前記課題を解決したコンタクトホールの
埋め込み方法を提供することにある。 [課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明に係るコンタクトホー
ルの埋め込み方法においては、シリコンの原料である塩
化シリコン系ガスと塩化水素ガスとドーピングガスとを
用いたCVD法により高濃度にドーピングを行った薄い
多結晶シリコン層を選択的にコンタクトホールに堆積さ
せ、さらにコンタクトホール内の薄い多結晶シリコン膜
上に多結晶シリコンを選択的に成長させることによりコ
ンタクトホールを埋め込むものである。 [作用] コンタクトホールを埋め込んだ膜の表面が平坦にならな
い原因は次の二つに大別される。第1に、コンタクトホ
ールをシリコン選択エピタキシャル成長技術により埋め
込んだ場合、ファセットと呼ばれる構造が側壁と膜とが
接した部分に発生する。 このファセット部分は、成長速度が遅いために、平坦な
表面ではなく、その部分だけ凹んだ形状になる。このた
め、このように形成したシリコンの上にアルミで電極を
形成した場合に、凹んだ部分でコンタクト不良を起こす
可能性がある。このようなファセット発生は、埋め込ん
だ結晶が単結晶であることに起因している。そこで、フ
ァセットを防ぐために、選択的に多結晶シリコンを成長
させる試みが行われている。通常の成長では単結晶が成
長することから、多結晶シリコンを選択成長させるため
に、選択成長中にPなどの不純物を大量にドーピングす
ることが行われている。しかしながら、大量にドーピン
グを行うと、Pの偏析などが起こるなどの原因により表
面が荒れてしまうことがある。また、このような大量の
ドーパントをドーピングすると、ドーピング量が増大す
るにしたがって、むしろコンタクト抵抗が上昇してしま
うという問題が現われてくる。以上のような理由により
、高濃度にドーピングすることにより結晶を多結晶化し
てコンタクトホールを埋め込む技法を一般に使用するこ
とが困難となっている。 これに対して、本発明はコンタクトホールの総てを多結
晶化するまで高濃度にドーピングした多結晶シリコンで
埋め込むのではなく、コンタクトホールを埋め込む最初
たけ高濃度にドーピングを行い、その後は表面が荒れな
い程度で、かつ、コンタクト抵抗を低くできる程度にド
ーピングを行うか、ドーピングは成長中に行わないで、
成長後にイオン注入することによりコンタクトホールの
埋め込みを行う。このように−度、埋め込みの初期に高
濃度にドーピングすることにより多結晶を成長させれば
、その後はドーピング量やその有無によらず、連続的に
多結晶が成長する。これは、通常の成長において、多結
晶の上には多結晶が成長することからもわかる。この結
果、コンタクトホールを多結晶により完全に埋め込むこ
とが可能となる。 [実施例] 次に本発明について、図面を参照して詳細に説明する。 本発明は、コンタクトホールを形成した後、シリコンの
原料である塩化シリコン系ガスと塩化水素ガスとドーピ
ングガスを用いたCVD法によりシリコン結晶が多結晶
化する程度に高濃度にドーピングを行った薄いシリコン
層を選択的にコンタクトホールに堆積させ、その上に、
多結晶シリコンを選択的に成長させることにより、コン
タクトホールを埋め込むことを特徴とするコンタクトホ
ール埋め込み方法である。 本発明によれば、平坦な表面をもつコンタクト埋め込み
層を、自己整合的に形成することができる。高濃度ドー
ピング層ならびにその上のシリコン膜をコンタクトホー
ル部分に選択的に成長させるための、原料ガス、キャリ
アガス、 OCRガスの流量比は、原料ガスならびにキ
ャリアガスの種類や成長条件によって異なり、使用され
るガスの種類ならびに成長条件によって選択性が得られ
る最適の割合に適宜選択され得る。高濃度ドーピング層
へのドーピング量は、ドーパントの種類、成長条件によ
り適宜選択され、結晶が多結晶化する以上に行う。又、
その後成長させる膜への不純物添加に関しても、コンタ
クト埋め込み層を形成した後、イオン注入により行うか
、あるいは膜を堆積させる際に上記のガスの他にドーピ
ングガスを流すことによって行う。あるいは、両方法を
併用して行う。どの方法を用いるかは、適宜選択され得
る。 第1図は本発明の方法に用いられる半導体成長装置の一
例を示す概略構成図である。 図において、本発明に係る半導体成長装置は、反応管1
1と、Siの基板18を保持するためのサセプタ(S 
i Cコートしたグラファイト類)12と、基板18な
らびにサセプタ12を加熱する加熱装置13と、ボンベ
14a、 14b、 14c、 14dと、ガスミキサ
ー15と、流量制御部16と、水素ガスの精製装置17
とから構成されている。原料ガスとしては100%5i
H2CQ2ガス、エツチングガスとしては+00%HC
Qガス、キャリアガスとしては水素、ドーピングガスと
してはPH3を使用している。キャリアガスは高純度精
製装置17により精製して使用した。 第2図は本発明の方法に用いられる基板の構造の一例を
示す図である。図において、pチャネル型のMOSを通
常の方法にて作製した。ソース拡散領域21、ドレイン
拡散領域22上のコンタクトホール23の形成後、コン
タクトホール23の部分をはじめに多結晶化するまで高
濃度にドーピングした多結晶シリコンで埋め込み、その
後コンタクト抵抗が低く、かつ表面が平坦な膜の選択成
長を行った。 基板の前処理としては、最初にブランソン洗浄を行った
。次に、50倍に希釈したHF溶液中で洗浄し、コンタ
クトホール23の開口底部のシリコン表面の自然酸化膜
を除去する。次に水洗して乾燥した後、反応管11内に
セットした。その後、水素51/min。 5iH2CQ230cc/min、 H(j1120c
c/min、 P)130.5cc/win。 成長温度800℃、成長圧力25Torr 、成長時間
20秒の条件で成長を行った。その結果、膜厚2nmの
Pドープ高濃度ドーピング層(薄い多結晶シリコン膜)
24を選択的に成長できた。つづいて、5iH2C(1
230cc/m i n、 HCl220cc/min
、 PH30,lee/min、成長温度800℃、成
長圧力25Torr、成長時間15分の条件で成長を行
った。その結果、ドーピング層24上に選択的に、Pド
ープされた多結晶シリコン25が選択的に成長し、コン
タクトホール23が完全に埋め込まれた。また、その表
面も平坦であった。コンタクトの電気的特性は、はぼ線
形の電流対電圧特性が得られ、構造的にも電気的にも良
好なコンタクトが形成された。今回、シリコンの原料ガ
スとしては、今回使用したS i H2(J2の他に、
5iHCQa。 S i CO2などを用いても良い。今回の実施例にお
いては、ドーピングは成長中にドーピングガスを流すこ
とにより行ったが、イオン注入技術を用いて行っても同
様な効果が得られる。 〔発明の効果〕 以上、詳細に述べたとおり、本発明によれば、コンタク
トホールを埋め込む際にコンタクトホールを開けた後、
最初に高濃度にドーピングすることにより多結晶シリコ
ンを選択的に成長させ、その後連続してシリコンの選択
成長を行うことにより、平坦な表面をもつ多結晶シリコ
ンでコンタクトホールを完全に埋め込むことが可能とな
る。また、連続してシリコンを選択成長させる際に、ド
ーピングガスを流してドーピングを行うが、あるいは、
成長後にイオン注入することにより、コンタクト抵抗を
充分に低下することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に用いられる半導体装置の一例を
示す概略構成図、第2図は本発明の方法に用いられる基
板構造の一例を示す概略構成図である。 21・・・ソース拡散領域  22・・・ドレイン拡散
領域23・・・コンタクトホール 24・・・高濃度ド
ーピング層25・・・多結晶シリコン 特許出願人  日本電気株式会社 ボンへ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコンの原料である塩化シリコン系ガスと塩化
    水素ガスとドーピングガスとを用いたCVD法により高
    濃度にドーピングを行った薄い多結晶シリコン層を選択
    的にコンタクトホールに堆積させ、さらにコンタクトホ
    ール内の薄い多結晶シリコン膜上に多結晶シリコンを選
    択的に成長させることによりコンタクトホールを埋め込
    むことを特徴とするコンタクトホールの埋め込み方法。
JP10445590A 1990-04-20 1990-04-20 コンタクトホール埋め込み方法 Pending JPH043420A (ja)

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JPH043420A true JPH043420A (ja) 1992-01-08

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010005554T5 (de) 2010-05-12 2013-03-14 Toyota Jidosha K.K. Recheneinheitabnormitätsbestimmungsvorrichtung und recheneinheitabnormitätsbestimmumgsverfahren
DE112010005400T5 (de) 2010-03-18 2013-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha System für gegenseitige Überwachung von Mikrocomputern und ein Verfahren für gegenseitige Überwachung von Mikrocomputern
US9384974B2 (en) 2013-05-27 2016-07-05 Tokyo Electron Limited Trench filling method and processing apparatus

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DE112010005554T5 (de) 2010-05-12 2013-03-14 Toyota Jidosha K.K. Recheneinheitabnormitätsbestimmungsvorrichtung und recheneinheitabnormitätsbestimmumgsverfahren
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