JPH01189918A - 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、特に拡散層と金
属配線との接続方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体基板上に形成された拡散層と金属配線間の
電気的接続は、特にコンタクト孔の径が１μｍ以下の微
細な場合に於いては、拡散層上の層間絶縁膜に垂直にコ
ンタクト孔を開口したのち、半導体基板上に厚く多結晶
シリコンを成長させ、次に異方性エツチングにより、そ
の多結晶シリコン層を全面エツチングし、コンタクト孔
中にのみ多結晶シリコン層を残してコンタクト孔を多結
晶シリコン層で埋込んだ後、この多結晶シリコン中に拡
散層と同一導電型の不純物をイオン注入し、熱処理によ
りその不純物を拡散層に至るまで拡散せしめ、その後金
属層を半導体基板上に成長させ、その金属層を所定のパ
ターンにパターニングし、配線を形成することによって
、拡散層と金属配線との電気的接続を行なっていた。

以ｒ第４図（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。

まず第４図（ａ）に示す様に、Ｐ型半導体基板１１に形
成されたＮ型拡散層１２上の層間絶縁膜１３に垂直に微
細なく直径約１μｍ以下）コンタクト孔１０を形成する
。

次に第４図（ｂ）に示す様に、Ｐ型半導体基板１１上に
減圧ＣＶＤ法により厚く多結晶シリコンＭ１４を成長さ
せる。この時多結晶シリコン層１４の膜厚をコンタクト
孔１ｏの直径の約２倍程度とすれば、コンタクト孔ｌｏ
中に多結晶シリコンを完全に埋込んで、かつ多結晶シリ
コン層上部では、コンタクト孔のくぼみをほとんど無く
すことができる。

次に第４図（ｃ）に示す様に、異方性エツチングにより
多結晶シリコン層１４を全面にエツチングし、コンタク
ト孔１０中にのみ多結晶シリコン層１４を残す０次に、
拡散層と同一導電型の不純物としてリン（Ｐ）を多結晶
シリコンＮ１４中にイオン注入する。この時のイオン注
入量は、１０１５〜１０１６ｃＩＩＩ−２のオーダーで
ある。

次に第４図（ｄ）に示す様に、熱処理を行い、リンをＮ
型拡散層１２に至るまで拡散せしめ、コンタクト孔１０
中の多結晶シリコン層１４をＮ型ｇＰ結晶シリコン層１
４Ｂとする。次に、全面に金属Ｎ１８を成長させる。

次に第４図（ｅ）に示す様に、金属層１８を所定のパタ
ーンにパターニングし、金属配線１８Ａを形成すること
により、金属配線１８ＡとＮ型拡散層１２との電気的接
続が完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の半導体装置の製造方法における電気的接
続方法では、金属配線１８ＡとＮ型拡散層１２とを接続
するための、不純物が拡散されたＮ型多結晶シリコン１
４Ｂ中の不純物濃度を高くすることが非常に困難である
。なぜならば、不純物イオン注入量をＩ　Ｘ　１０１６
ｃｍ−２程度以上に行なうと、非常に長時間のイオン注
入時間が必要となり、半導体装置を製造する上で、大量
生産に支障をきたすなどの不都合がある。

そのため、不純物イオン注入量がｌＸ１０１６ｃｍ−２
程度の時、多結晶シリコン中の不純物濃度は高々、１０
１０１９ｃＴオーダー程度としかならず（コンタクト孔
の深さが１〜１．５μｍの場合）、不純物拡散された多
結晶シリコンの電気抵抗値を低くし、金属配線と拡散層
とを低抵抗で接続することが困難であった。

本発明の目的は、拡散層と金属配線とを低抵抗で接続す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

〔問題点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、−導電型半導体基板
上に逆導電型拡散層を形成したのち全面に層間絶縁膜を
形成する工程と、前記拡散層上の前記層間絶縁膜にコン
タクト層を形成する工程と、前記半導体基板上に多結晶
シリコン層を成長させコンタクト孔を埋めたのち異方性
エツチングにより全面をエツチングし多結晶シリコン層
を前記コンタクト孔中にのみ残す工程と、コンタクト孔
が埋められた前記層間絶縁膜を含む全面に高融点金属の
シリサイド層を形成すると共に該シリサイド層中に逆導
電型の不純物をイオン注入する工程と、熱処理により前
記シリサイド層中の不純物を前記コンタクト孔中の多結
晶シリコン層を通して前記拡散層に至るまで拡散させる
工程と、前記シリサイド層上に金属層を形成したのち該
金属層とシリサイド層とを同時にパターニングして配線
を形成する工程とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず第１図（ａ）に示す様に、Ｐ型半導体基板１１にイ
オン注入等によりＮ型拡散層１２とその上に５ｉ０２等
からなる層間絶縁膜１３を形成する。次でこの層間絶縁
膜に直径的１μｍのコンタクト孔１０を形成する。

次に第１図（ｂ）に示す様に、Ｐ型半導体基板１１上に
減圧ＣＶＤ法により、厚い多結晶シリコン層１４を成長
する。この時多結晶シリコン層の膜厚をコンタクト孔１
０の直径の約２倍程度にすれば、コンタクト孔１０中に
多結晶シリコンを完全に埋込んでかつ、多結晶シリコン
層上部では、コンタクト孔１０のくぼみをほとんど無く
すことができる。

次に第１図（ｃ）に示す様に、異方性エツチングにより
多結晶シリコン層１４を全面エツチングし、コンタクト
層１０中のみ多結晶シリコン層１４を残す。次にＷ、Ｍ
Ｏ等の高融点金属のシリサイド層１５をスパッタ法又は
ＣＶＤ法により１０００〜３０００人の厚さに成長させ
、次で不純物としてリン１６をシリサイド層１５中にイ
オン注入を行なう。この時のリンのイオン注入量は１０
１５〜１０１６国−２のオーダーである。

次に第１図（ｄ）に示す様に、熱処理を行ないシリサイ
ド層１５中のリン１６を多結晶シリコン層１４を通過し
て、Ｎ型拡散層１２に至るまで拡散させる。この時シリ
サイド層１５中のリンの拡散係数は、Ｓｉのそれに比較
し２行程度大きいため、多結晶シリコン層１４上のシリ
サイド層１５中のリン１６が多結晶シリコン層１４中ｌ
＼拡散し、多結晶シリコン１４上のシリサイド層中の不
純物濃度が低下しても、すぐに、コンタクト部の多結晶
シリコン層と接触していない回りのシリサイド層からリ
ンが供給されるため、多結晶シリコン層１４中には、大
量のリンが拡散され、電気抵抗値の低いＮ＋型多結晶シ
リコン１４Ａが形成される０次に、シリサイド層１５上
に金属層１８を形成する。

次に第１図（ｅ）に示す様に、金属層１８及びその下の
シリサイド層１５を所定のパターンに同時にパターニン
グし、金属配線１９を形成することにより、金属配線１
９とＮ型拡散層１２との電気的接続が完了する。

このように第１の実施例によれば、コンタクト孔１０中
に形成された多結晶シリコン層中の不純物としてのリン
の濃度を、従来の製造方法に比較して３〜５倍に高める
ことができるため、Ｎ型拡散層１２と金属配線１９とは
低抵抗で接続できる。

第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず第２図（ａ）に示す様に、第１図（ａ）。

（ｂ）に示した第１の実施例と同様の操作により、層間
絶縁膜１３に形成したコンタクト孔１０に多結晶シリコ
ン１４を埋込んだ後、第２の多結晶シリコン層２４を約
１０００人の厚さに成長させる。次に全面にＷ、Ｍ、等
からなる高融点金属膜２５を約１０００人の厚さに成長
させ、次でリン１６を第２の多結晶シリコン層２４と高
融点金属膜２５との界面付近にイオン注入分布のピーク
を有する様にイオン注入し、界面混合を生じせしめる。

この時のリンのイオン注入量は１０１５〜１　（）　１
６ｃｍ−２のオーダーである。

次に第２図（ｂ）に示す様に、熱処理を行ない第２の多
結晶シリコン２４と高融点金属膜２５を反応させシリサ
イド層２５Ａを形成すると同時に、コンタクト孔１０中
の多結晶シリコン層１４を通して、リンを拡散層１２に
至るまで拡散させる。この時第１図（ｄ）に示したのと
同様の現象が生じ、多結晶シリコン層１４中に大量のリ
ンが拡散され、電気抵抗の低い、多結晶シリコン層１４
Ａが形成される。次にシリサイド層１５上に金属層１８
を形成する。

次に第２図（ｃ）に示す様に、金属層１８及びその下の
シリサイドｆｆ１２５Ａを所定のパターンに同時にパタ
ーニングして金属配線１９Ａを形成することにより、金
属配線１９ＡとＮ型拡散層１２との電気的接続が完了す
る。

第３図は本発明の第３の実施例を説明するための半導体
チップの断面図であり、本発明を金属配線と不純物が拡
散され配線として用いられる多結晶シリコン層との接続
に応用したものである。

すなわち第３図に示すように、Ｐ型半導体基板１１上に
酸化ＩＩ！３１を介してＮ型不純物が導入された多結晶
シリコン配線３２を形成したのち、全面に層間絶縁膜１
３Ａを形成する。

以下第１の実施例の場合と同様に操作し、コンタクト孔
中にＮ＋型型詰結晶９９３７層１４Ａ形成し、その上に
シリサイド層１５と金属層１８とからなる金属配線１９
を形成する。

この第３の実施例においても多結晶シリコン配線３２と
金属配線１９とは低抵抗で接続される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、拡散層と金属配線との電
気的接続を行なう場合、層間絶縁膜のコンタクＩ・孔中
に設けた多結晶シリコン層に、この上に設けられ不純物
が導入された高融点金属のシリサイド層から、多量の不
純物を拡散させることにより、拡散層と金属配線との電
気的接続が低抵抗で行なえるという効果かある。また、
多結晶シリコン層中へ拡散する不純物のイオン注入の注
入量を、従来方法に比較し低減することが可能となるた
め、半導体装置を大量に生産するのに有利である。

また、多結晶シリコン層と金属配線との間に、高融点金
属のシリサイド膜が存在するため、多結晶シリコン層と
金属配線との反応を防止でき、金属配線中へのシリコン
の吸われを防止でき、コンタクト部に於ける抵抗の増大
や断線を防止できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　〜（ｅ）、第２図（ａ）〜（Ｃ）及び第
３図は本発明の第１．第２及び第３の実施例を説明する
ための半導体チップの断面図、第４図（ａ）〜（ｅ）は
従来の半導体装置の製造方法を説明するための半導体チ
ップの断面図である。 １０・・・コンタクト孔、１１・・・Ｐ型半導体基板、
１２・・・Ｎ型拡散層、１３．１３Ａ・・・層間絶縁膜
、１４・・・多結晶シリコン層、１４Ａ・・・Ｎ＋＋多
結晶シリコン層、１５・・・シリサイド層、１６・・・
リン、１８・・・金属層、１９．１９Ａ・・・金属配線
、２４・・・第２の多結晶シリコン層、２５・・・高融
点金属膜、２５Ａ・・・シリサイド層、３１・・・酸化
膜、３２・・・多結晶シリコン配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一導電型半導体基板上に逆導電型拡散層を形成したの
   ち全面に層間絶縁膜を形成する工程と、前記拡散層上の
   前記層間絶縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、前記
   半導体基板上に多結晶シリコン層を成長させコンタクト
   孔を埋めたのち異方性エッチングにより全面をエッチン
   グし多結晶シリコン層を前記コンタクト孔中にのみ残す
   工程と、コンタクト孔が埋められた前記層間絶縁膜を含
   む全面に高融点金属のシリサイド層を形成すると共に該
   シリサイド層中に逆導電型の不純物をイオン注入する工
   程と、熱処理により前記シリサイド層中の不純物を前記
   コンタクト孔中の多結晶シリコン層を通して前記拡散層
   に至るまで拡散させる工程と、前記シリサイド層上に金
   属層を形成したのち該金属層とシリサイド層とを同時に
   パターニングして配線を形成する工程とを有することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。