JPH01217907A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01217907A
JPH01217907A JP4346788A JP4346788A JPH01217907A JP H01217907 A JPH01217907 A JP H01217907A JP 4346788 A JP4346788 A JP 4346788A JP 4346788 A JP4346788 A JP 4346788A JP H01217907 A JPH01217907 A JP H01217907A
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polycrystalline silicon
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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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、コンタクト形成技術を改善した半導体装置の
製造方法に関するもので、特に多結晶シリコンと半導体
基板の配線コンタクトを取る場合に使用されるものであ
る。
(従来の技術) 従来の多結晶シリコンと半導体基板との配線コンタクト
を形成する方法は、第2図に示す様な方法が一般的であ
った。ここでは半導体基体上に形成されたN型半導体領
域とN型多結晶シリコンを接続する場合について次に説
明づる。
第2図(a )の様に、P型半導体基体1上にN型半導
体領1m2をイオン注入法で選択的に形成する。次に、
CVD法でSf02m3を全面に堆積する。次に写真蝕
刻法でcvo−si○2膜に開口パターン4を形成する
。次に同図(b)に示す様に多結晶シリコン5を約40
00入金面に堆積し、次に1000℃、POCl2−3
雰囲気中で、30分程度熱処理する。その結果N型多結
晶シリコン5とN型半導体領域2が接続できる。その後
同図(C)に示す様に多結晶シリコンをバターニングし
て配線パターン5′を形成する。
(発明が解決しようとする課題) 従来法では、第2図(b )の如くリン拡散法で厚い多
結晶シリコン5とN型半導体領域2間のオーミックコン
タクトをとるため、POCf3雰囲気中、高温で長時間
の熱処理がどうしても必要となる。一定時間の拡散後の
コンタクト抵抗の熱処理温度依存性(条件: POCJ
13雰囲気、30分拡散)を第3図に示す。しかして長
時間、高温での熱処理後には、POCf:+により形成
された半導体基体中のリン原子によるN型の不純物領域
の拡散深さが深くなり(これを符号2′で示す)、ごく
近傍に他の素子があった場合には、悪い影響を与える。
つまり、多結晶シリコン配線5′が、MOSトランジス
タの拡散層2の配線とり出し部とした場合には、第4図
に示す様に、PO(、Jli拡散時の不純物の横方向距
離がチャネル長を小さくする様に作用し、MOS トラ
ンジスタの閾値のショートチャネル効果などの悪影響を
引きおこすため、ドレインコンタクト部とゲート電極間
隔を充分離す必要があった。第4図において2″はN型
ソースまたはドレイン領域、6はゲートである。
また多結晶シリコン使用のキャパシタの如く、表面積大
の多結晶シリコンと半導体基体を接続したい場合がある
。この場合多結晶シリコン5−の表面積大とするには、
多結晶シリコン5−の平面占有面積を大とすればよいが
、すると高集積化に難がある。そのため多結晶シリコン
5′の厚さを大とすれば、平面が小面積で表面積が大の
多結晶シリコンが得られるが、すると多結晶シリコン5
とN型層2との界面の自然酸化I!(これは低抵抗コン
タクトに障害となる)を破壊するのに高温長時間熱処理
又は、大きなイオン加速電圧による自然酸化膜破壊技術
が必要となる。
本発明は上記問題に鑑みなされたもので、不純物の拡散
深さを深くすることなしに多結晶シリコン等の被膜と半
導体基体等との間に良好なコンタクトをとる方法を提供
するものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用〉 本発明は、第1導電物質上に絶縁膜を形成する工程と、
前記第1導電物質上の絶縁膜に開口パターンを形成する
工程と、前記開口パターン及び該開口パターン以外の部
分に第1の被膜を堆積する工程と、前記第1の被膜と第
1導電物質の界面付近にイオン注入法で第1導電型のイ
オンを注入する工程と、前記第1の被膜上に第2の被膜
を堆積する工程と、第1導電型不純物を含む雰囲気中で
熱処理することにより前記第1の被膜、第2の被膜及び
第1導電物質に第1導電型不純物を導入する工程とを具
備したことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
即ち本発明は、コンタクト用配線被膜を2層化して、界
面自然酸化膜の破壊の容易化と、膜厚の厚い良導電配線
を低温、短時間の熱処理で得られるようにして、拡散層
の接合深さを浅く保持できるようにする。また上記2層
化により、1層目被膜でイオン注入することにより、イ
オン加速電圧を小で済むようにしている。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。第1図(
a )に示す様にP型半導体基体11上に、イオン注入
法によりN型拡散層12を選択的に形成する。その後全
面にCVD法により5102膜13を約3000人堆積
する。その後写真蝕刻法によりN型拡散層12上にSi
O2膜13膜間3バターン14を形成する。次に第1図
(b )のように、全面に第1の多結晶シリコン15を
約1000人堆積する。その後これにリンイオンを加速
電圧70KeV、ドーズ12X1016(:II−”程
度でイオン注入する。この結果、リンイオンが界面の自
然酸化を破壊しかつ多結晶シリコン15の導電性を高め
良好な第1の多結晶シリコン15と基板のコンタクトを
とることができる。次に第1図(C)のように写真蝕刻
法による選択的エツングで少なくてもコンタクト穴の一
部を含む様な、第1の多結晶シリコンのパターン15を
形成する。
次に第1図(d )のように全面に第2の多結晶シリコ
ン14を3000人堆積する。その後リン(PO(、J
L3)雰囲気中で30分熱処理し、第1゜第2の多結晶
シリコンの導電性を上げる。この結果第2の多結晶シリ
コン16を通してリンが第1の多結晶シリコン15へ拡
散され、さらにその−部は、半導体基体中にまで拡散さ
れる(これを符号12′で示す)。このリン拡散の闇に
多結晶シリコン15.16間の自然酸化膜による障壁は
容易に破壊され、第1図(e)の如き良好な配線のコン
タクトが形成できる。
本実施例においては、第1図(d )に示された様に第
1多結晶シリコンの端面15=、15”もコンタクト面
積の増大につながる(第1の多結晶シリコン15の膜厚
弁だけ配線高さがプラスされるから)。第3図から同じ
条件でリン拡散してもコンタクト面積(15,16間)
が大きければ大きいほどコンタクト抵抗を下げられるこ
とがわかる。本実施例の場合を考える。CVD−8t 
02膜13の開口パターンの大きさが1.0μ履角、そ
して第1の多結晶シリコン15が1.0μm角のコンタ
クトより0.5μm大きい正方形パターンの場合を考え
る。当然のことながら第1多結晶シリコンの半導体基体
と接触する面は、1.0μlzであるが、第2多結晶シ
リコンと第1多結晶シリコンの平面で接触する部分の面
積は、4.19μl112、側面積は、0.8μIB2
の計5.0μfl!2となり、大幅に接触面積を増やす
ことができる。つまり第1の多結晶シリコンと第2の多
結晶シリコン間のコンタクト面積の増大によりフンタク
ト抵抗を大幅に減少することができる。
また大きなコンタクトの場合には平面積が充分大きいの
で第1の多結晶シリコン15をバターニングしなくても
小さなコンタクト抵抗を得ることができるので、無理に
第1の多結晶シリコン15をバターニングする必要はな
い。つまり第1の多結晶シリコンをバターニングしない
で、第2の多結晶シリコン16を堆積し、リン拡散して
も小さなコンタクト抵抗で拡散深さxjも浅くできる。
本実施例においては、第1の多結晶シリコンの膜厚を1
000人としているが、これはイオン注入法で良好なコ
ンタクト特性を得るために、膜厚程度の飛程を持つ加速
電圧でイオンを注入する必要があることからきている。
第1の多結晶シリコンの膜厚をさらに増加させるとさら
に高加速でイオンを注入する必要があり、量産のための
機械は非常に高価なものとなってしまう。従って100
0人程度0多桔晶シリコンがLSIを量産するために望
ましい。
さらに将来コンタクトサイズが小さくなった場合には、
第1の多結晶シリコンの膜厚は最小コンタクト径の1/
2より小さくすることが望ましい。
1000人の膜厚は0.5μm径以下のデバイスにも適
用でき望ましい。もし上記1/2より厚くすると、コン
タクト穴が多結晶シリコンでうまつてしまい、より高加
速で第1の多結晶シリコンと半導体基体との間にイオン
注入する必要があり、量産の点で望ましくない。
上記実施例によれば次のような利点が得られる。
即ち従来法では、厚い多結晶シリコンと半導体基体を良
好なコンタクト特性を持って接続するためには、高温の
長時間のPOCl2.a雰囲気中で熱処理が必要であっ
た。しかし従来法では、リンによる拡散深さが非常に深
くなり、コンタクト穴近傍に、他の素子例えばM OS
 )−ランジスタなどを配置する際に、制限があった。
しかし・本実施例によれば多結晶シリコン配線を2層化
したことにより、イオン注入法とPOC,、i3雰囲気
中での低温、短時間の熱処理で良好なコンタクトを得る
ことが可能であり、拡散層の接合深さを浅くすることが
できるメリットがある。また通常コンタクト穴が小さく
なるに従ってコンタクトがとれにくくなるのを高濃度イ
オン注入法により解決しており、コンタクトの微細化の
点でも望ましい。このことはサブミクロンコンタクト形
成技術としてきわめて有望な技術である。さらに本実施
例では、第1の多結晶シリコンの表面は、不純物濃度が
非常に低く、自然酸化膜の成長もすくなく、熱拡散でコ
ンタクトをどる上では本発明による方法はきわめて望ま
しい。また第1.第2(特に第1)の多結晶シリコン層
で層厚がかせげるから、部層の平面積を広くとることな
く多結晶シリコン層の表面積が人となり、この表面積を
多くとりたいキャパシタをつくる場合等に有利となる。
また第1の多結晶シリコン15とN型1i112間の自
然酸化膜は、多結晶シリコン15を薄くできることで、
小さなイオン加速電圧で除去できる。また1115.1
6間の接触面積は絶縁!!13の開口パターンの面積よ
り大きいことで、膜15.16を含めた配線のコツタク
ト抵抗が小となる。
なお本発明は上記実施例に限られず種々の応用が可能で
ある。例えば実施例では単結晶半導体基体へ多結晶シリ
コンを接続する場合の例を示したが、多結晶シリコンど
うし間の接続に本発明を使ってもきわめて有効である。
また実施例では第1゜第2の多結晶シリコン間に自然酸
化膜が設けられる場合を説明したが、その代りに通常の
酸化膜が介在されるものであっても、第1.第2の被膜
く多結晶シリコン等)間の接触面積(例えばスルーホー
ルを介した)が半導体基体(第1導電物質)上の絶縁膜
の開口バータンの面積より大であればよい。
[発明の効果コ 以上説明した如く本発明によれば、配線被膜を2層化し
、第11目でイオン注入、第2M目で不純物の熱拡散を
行なうようにしたことにより。
半導体基体内の拡散層の接合深さを浅くでき、また小さ
なイオン加速1!圧で界面の自然酸化、暎を除去でき、
また配線被膜層の大表面積が小平面積で得られ、またコ
ンタクト配線の抵抗が小となる等の利点を有した半導体
装置の製造方法が提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の工程図、第2図は従来法の
工程図、第3図はリン拡散法に係わる特性図、第4図は
従来法により形成されるトランジスタの不具合説明図で
ある。 11・・・P型基体、12・・・N型層、13・・・絶
縁膜、14・・・コンタクト孔、15・・・第1の多結
晶シリコン層、16・・・第2の多結晶シリコン層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 POCΩ3 第2図

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電物質上に絶縁膜を形成する工程と、前記
    第1導電物質上の絶縁膜に開口パターンを形成する工程
    と、前記開口パターン及び該開口パターン以外の部分に
    第1の被膜を堆積する工程と、前記第1の被膜と第1導
    電物質の界面付近にイオン注入法で第1導電型のイオン
    を注入する工程と、前記第1の被膜上に第2の被膜を堆
    積する工程と、前記第1の被膜、第2の被膜及び第1導
    電物質に第1導電型不純物を導入する工程とを具備した
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記第1の被膜と第2の被膜の接触面積は、前記
    絶縁膜の開口パターンの面積より大きいことを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記第1及び第2の被膜が多結晶シリコンからな
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. (4)前記第1導電物質が単結晶半導体であることを特
    徴とする請求項1または2または3に記載の半導体装置
    の製造方法。
  5. (5)前記第1導電物質が、多結晶シリコンよりなる膜
    であるこを特徴とする請求項1または2または3に記載
    の半導体装置の製造方法。
  6. (6)第1導電物質上に絶縁膜を形成する工程と、前記
    第1導電物質上の絶縁膜に開口パターンを形成する工程
    と、前記開口パターン及び該開口パターン以外の部分に
    第1の被膜を堆積する工程と、前記第1の被膜と第1導
    電物質の界面付近にイオン注入法で第1導電型のイオン
    を注入する工程と、前記開口パターンの一部を含む前記
    第1の被覆パターンを形成する工程と、前記第1の被膜
    パターン上に第2の被膜を堆積する工程と、前記第1の
    被膜、第2の被膜及び第1導電物質に第1導電型不純物
    を導入する工程とを具備したことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  7. (7)前記第1の被膜と第2の被膜の接触面積は、前記
    絶縁膜の開口パターンの面積より大きいことを特徴とす
    る請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. (8)前記第1及び第2の被膜が多結晶シリコンからな
    ることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装
    置の製造方法。
  9. (9)前記第1導電物質が単結晶半導体であることを特
    徴とする請求項6または7または8に記載の半導体装置
    の製造方法。
  10. (10)前記第1導電物質が、多結晶シリコンよりなる
    膜であるこを特徴とする請求項6または7または8に記
    載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801087A (en) * 1994-03-24 1998-09-01 Micron Technology, Inc. Method of forming improved contacts from polysilicon to siliconor other polysilicon layers

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JPS6010718A (ja) * 1983-06-30 1985-01-19 Nec Corp 半導体装置の製造方法
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