JPH01238013A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH01238013A JPH01238013A JP6348188A JP6348188A JPH01238013A JP H01238013 A JPH01238013 A JP H01238013A JP 6348188 A JP6348188 A JP 6348188A JP 6348188 A JP6348188 A JP 6348188A JP H01238013 A JPH01238013 A JP H01238013A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路の製造方法、とくに半導体基板
に形成した不純物濃度が高い不純物層と配線金属との接
続を低抵抗で行なつ製造方法に関する。
に形成した不純物濃度が高い不純物層と配線金属との接
続を低抵抗で行なつ製造方法に関する。
不純物層と配線金属との接続の従来例を第２図を用いて
説明する。
説明する。
第２図（ａ）に示すように、半導体基板１２０所定領域
に不純物イオンを導入して不純物層１４を形成する。そ
の後全面に酸化シリコン膜等からなる絶縁膜１６を形成
し、さらにフォトエツチングにより絶縁膜１６に開口部
を設は接続穴２０を形成する。その後アルミニウムから
なる配線金属２２を形成して、水素あるいは窒素雰囲気
中にて４００〜５００℃の温度で熱処理を行なう。この
熱処理においてアルミニウムの持つＨ’Ｊ化膜還元作用
を利用して、接続穴２０内の半導体基板１２上に形成さ
れた自然酸化膜を除去し、不純物層１４と配線金属２２
との間に接続抵抗の低いオーミックコンタクトが得られ
る。しかしながら配線金属２２として純アルミニウムを
使用した場合、この熱処理によって半導体基板１２のシ
リコンがアルミニウム中に固溶拡散することにより、半
導体基板１２が食われてしまい第２図（ａ）に示すいわ
ゆるアロイスパイク２６が発生する。このアロイスパイ
ク２６が大きく成長して不純物層１４を突き抜けると、
配線金属２２と半導体基板１２とが短絡する。なおこの
アロイスパイク２６の形状は面方位（１００）のシリコ
ン基板では錐状に、（１１１）シリコン基板では底が平
らな形状になる。
に不純物イオンを導入して不純物層１４を形成する。そ
の後全面に酸化シリコン膜等からなる絶縁膜１６を形成
し、さらにフォトエツチングにより絶縁膜１６に開口部
を設は接続穴２０を形成する。その後アルミニウムから
なる配線金属２２を形成して、水素あるいは窒素雰囲気
中にて４００〜５００℃の温度で熱処理を行なう。この
熱処理においてアルミニウムの持つＨ’Ｊ化膜還元作用
を利用して、接続穴２０内の半導体基板１２上に形成さ
れた自然酸化膜を除去し、不純物層１４と配線金属２２
との間に接続抵抗の低いオーミックコンタクトが得られ
る。しかしながら配線金属２２として純アルミニウムを
使用した場合、この熱処理によって半導体基板１２のシ
リコンがアルミニウム中に固溶拡散することにより、半
導体基板１２が食われてしまい第２図（ａ）に示すいわ
ゆるアロイスパイク２６が発生する。このアロイスパイ
ク２６が大きく成長して不純物層１４を突き抜けると、
配線金属２２と半導体基板１２とが短絡する。なおこの
アロイスパイク２６の形状は面方位（１００）のシリコ
ン基板では錐状に、（１１１）シリコン基板では底が平
らな形状になる。
そこでアロイスパイク２６の発生を抑えるために、アル
ミニウム中に固溶限界以上の濃度であらかじめシリコン
を含有させ配線金属２２とする方法がある。しかし前述
の水素あるいは窒素雰囲気中の４００〜５００°Ｃの熱
処理において、第２９図（ｂ）に示すように接続窓２０
内の半導体基板１２シリコンを種結晶として、配線金属
２２中の余剰シリコンが固相エビタキ／ヤル成長し析出
シリコン２８が形成される。この析出シリコン２８は真
性半導体に近（高い比抵抗値を有するため、析出シリコ
ン２８が接続穴２０の一部あるいは全部に形成されると
、配線金属２２と拡散層１４との間のコンタクト抵抗が
高くなり電気的接続不良が生じる原因となる。
ミニウム中に固溶限界以上の濃度であらかじめシリコン
を含有させ配線金属２２とする方法がある。しかし前述
の水素あるいは窒素雰囲気中の４００〜５００°Ｃの熱
処理において、第２９図（ｂ）に示すように接続窓２０
内の半導体基板１２シリコンを種結晶として、配線金属
２２中の余剰シリコンが固相エビタキ／ヤル成長し析出
シリコン２８が形成される。この析出シリコン２８は真
性半導体に近（高い比抵抗値を有するため、析出シリコ
ン２８が接続穴２０の一部あるいは全部に形成されると
、配線金属２２と拡散層１４との間のコンタクト抵抗が
高くなり電気的接続不良が生じる原因となる。
上記課題を解決して配線金属と拡散層との接続を低いコ
ンタクト抵抗で行なうための製造方法を提供することが
本発明の目的である。
ンタクト抵抗で行なうための製造方法を提供することが
本発明の目的である。
上記目的を達成するために本発明の配線金属と拡散層と
の接続は下記記載の方法により行なう。
の接続は下記記載の方法により行なう。
半導体基板の所定領域に高不純物濃度を有する拡散層を
形成する工程と、半導体基板上に絶縁膜と多結晶シリコ
ン膜とを順次形成する工程と、フォトエツチングにより
多結晶シリコン膜と絶縁膜とをエツチングして接続穴を
形成する工程と、配線金属を形成する工程とより拡散層
と配線金属とを接続する。
形成する工程と、半導体基板上に絶縁膜と多結晶シリコ
ン膜とを順次形成する工程と、フォトエツチングにより
多結晶シリコン膜と絶縁膜とをエツチングして接続穴を
形成する工程と、配線金属を形成する工程とより拡散層
と配線金属とを接続する。
以下第１図の本発明における拡散層と配線金属との接続
方法を示す断面図を用いて本発明の詳細な説明する。
方法を示す断面図を用いて本発明の詳細な説明する。
まず感光性樹脂であるフォトレジストあるいは酸化シリ
コン膜に選択的に開口部を形成して、このフォトレジス
トあるいは酸化シリコン膜をマスクとしてイオン注入法
などにより、半導体基板１２と同じ導電型あるいは逆導
電型を有する不純物を半導体基板１２に導入して、第１
図（ａ）に示すように拡散層１４を設ける。その後化学
気相成長法（以下ＣＶＤ法と記す）により酸化シリコン
。
コン膜に選択的に開口部を形成して、このフォトレジス
トあるいは酸化シリコン膜をマスクとしてイオン注入法
などにより、半導体基板１２と同じ導電型あるいは逆導
電型を有する不純物を半導体基板１２に導入して、第１
図（ａ）に示すように拡散層１４を設ける。その後化学
気相成長法（以下ＣＶＤ法と記す）により酸化シリコン
。
あるいはリンを添加した酸化シリコン、あるいはボロン
を添加した酸化シリコン、あるいはリンとボロンとを添
加した酸化シリコンからなる絶縁膜１６を５００ ｎｍ
程度の厚さで形成する。さらにこの絶縁膜１６上に厚さ
２〜１１００ｎの多結晶シリコン膜１８をＣＶＤ法ある
いはスパッタリング法により形成する。
を添加した酸化シリコン、あるいはリンとボロンとを添
加した酸化シリコンからなる絶縁膜１６を５００ ｎｍ
程度の厚さで形成する。さらにこの絶縁膜１６上に厚さ
２〜１１００ｎの多結晶シリコン膜１８をＣＶＤ法ある
いはスパッタリング法により形成する。
次にフォトレジストを回転塗布法などにより半導体基板
１２全面に形成して、所定のマスクを用いて露光現像を
行ないフォトレジストをパターニングする。このパター
ニングされたフォトレジストをエツチングのマスクとし
て、多結晶シリコン膜１８と絶縁膜１６とをエツチング
して、第１図（ｂｌに示すように接続穴２０を形成する
。なお多結晶シリコン膜１８と絶縁膜１６とを不純物導
入のマスクとして、接続穴２０に整合した領域に不純物
を導入して拡散層１４を形成しても良い。
１２全面に形成して、所定のマスクを用いて露光現像を
行ないフォトレジストをパターニングする。このパター
ニングされたフォトレジストをエツチングのマスクとし
て、多結晶シリコン膜１８と絶縁膜１６とをエツチング
して、第１図（ｂｌに示すように接続穴２０を形成する
。なお多結晶シリコン膜１８と絶縁膜１６とを不純物導
入のマスクとして、接続穴２０に整合した領域に不純物
を導入して拡散層１４を形成しても良い。
次に第１図（Ｃ１に示すように、例えばシリコンな０．
５〜２．０重量％含むアルミニウムシリコン合金からな
る配線金属２２を蒸着法あるいはスパッタリング法によ
り形成する。その後フォトエツチングにより配線金属２
２を所定の形状にパターニングし、さらに水素あるいは
窒素雰囲気中にて４００〜５００℃の温度で熱処理を行
なう。この熱処理において接続穴２０内の半導体基板１
２上には配線金属２２中の余剰シリコンは析出せず、多
結晶シリコン膜１８上に配線金属２２中の余剰シリコン
が析出して小さな塊いわゆるシリコンノジーール２４が
形成される。これは接続穴２ｏ上の配線金属２２と多結
ムシリコン膜１８上の配線金属２２との面積比の効果に
より、面積の小さい接続穴２０内に半導体基板１２上に
は配線金属２２中の余剰シリコンは析出せず、一方面績
の大きい多結晶シリコン膜１８には配線金属２２中の余
剰シリコンが析出するためである。
５〜２．０重量％含むアルミニウムシリコン合金からな
る配線金属２２を蒸着法あるいはスパッタリング法によ
り形成する。その後フォトエツチングにより配線金属２
２を所定の形状にパターニングし、さらに水素あるいは
窒素雰囲気中にて４００〜５００℃の温度で熱処理を行
なう。この熱処理において接続穴２０内の半導体基板１
２上には配線金属２２中の余剰シリコンは析出せず、多
結晶シリコン膜１８上に配線金属２２中の余剰シリコン
が析出して小さな塊いわゆるシリコンノジーール２４が
形成される。これは接続穴２ｏ上の配線金属２２と多結
ムシリコン膜１８上の配線金属２２との面積比の効果に
より、面積の小さい接続穴２０内に半導体基板１２上に
は配線金属２２中の余剰シリコンは析出せず、一方面績
の大きい多結晶シリコン膜１８には配線金属２２中の余
剰シリコンが析出するためである。
なお第３図に本発明の製造方法における接玩穴の大きさ
と接続穴内に固相エピタキシャル成長し析出した析出シ
リコンの最大径との関係を示す。
と接続穴内に固相エピタキシャル成長し析出した析出シ
リコンの最大径との関係を示す。
絶縁膜上に厚さ３Ｑｎｍの多結晶シリコン嘆を堆積後、
０．８〜５μｍ０の大きさの接続穴を形成して、その後
シリコンを１市量％含んだアルミニウムシリコン合−金
からな、る配線金属を形成し、配線金属を所定のパター
ンにエツチングして、さらに水素雰囲気中温度４２５℃
時間３０分の熱処理を行なうことにより試料を作成した
。その後配線金属を剥離して接続穴内の半導体基板表面
における析出シリコンの最大径を測定した。第３図のグ
ラフは各々の大きさの接続窓１００個について複数枚の
半導体基板における測定値の最大値を示しである。
０．８〜５μｍ０の大きさの接続穴を形成して、その後
シリコンを１市量％含んだアルミニウムシリコン合−金
からな、る配線金属を形成し、配線金属を所定のパター
ンにエツチングして、さらに水素雰囲気中温度４２５℃
時間３０分の熱処理を行なうことにより試料を作成した
。その後配線金属を剥離して接続穴内の半導体基板表面
における析出シリコンの最大径を測定した。第３図のグ
ラフは各々の大きさの接続窓１００個について複数枚の
半導体基板における測定値の最大値を示しである。
第３図から明らかなように大きさが１．５μｍＤ以下の
接続穴においては析出シリコンの発生はまった（認めら
れない。一方大きさが２μｍ 以上の接続穴では固相エ
ピタキシャル成長による析出シリコンの発生は認められ
るが、接続穴面積に対する析出シリコン面積の面積比は
１０％以下であり、拡散層と配線金属との接続は充分低
いコンタクト抵抗で接続される。さらに微細な接続穴内
には析出シリコン発生が認められないことにより、前記
の接続穴上の配線金属と多結晶シリコン膜上の配線金属
との面積比と、析出シリコン発生との相関関係が裏付け
られている。
接続穴においては析出シリコンの発生はまった（認めら
れない。一方大きさが２μｍ 以上の接続穴では固相エ
ピタキシャル成長による析出シリコンの発生は認められ
るが、接続穴面積に対する析出シリコン面積の面積比は
１０％以下であり、拡散層と配線金属との接続は充分低
いコンタクト抵抗で接続される。さらに微細な接続穴内
には析出シリコン発生が認められないことにより、前記
の接続穴上の配線金属と多結晶シリコン膜上の配線金属
との面積比と、析出シリコン発生との相関関係が裏付け
られている。
以上の説明で明らかなように、アルミニウムシリコン合
金からなる配線金属中に固溶限界以上含まれているシリ
コンは、微細な大きさの接続穴内の半導体基板上には析
出しないため配線金属と拡散層との接続は、低いコンタ
クト抵抗でかつ確実な電気的接続を行なうことができる
。
金からなる配線金属中に固溶限界以上含まれているシリ
コンは、微細な大きさの接続穴内の半導体基板上には析
出しないため配線金属と拡散層との接続は、低いコンタ
クト抵抗でかつ確実な電気的接続を行なうことができる
。
第１図ｔａ＋、（ｂＪ及びｔｃ）は本発明における配線
金属と拡散層との接続を行なう製造方法を示す断面図。 第２図（ａ）及び［ｂ）は従来例における配線金属と拡
散層との課題を説明するための断面図、第３図は本発明
の製造方法における接続穴の大きさと接続穴内に固相エ
ピタキシャル成長し析出した析出シリコンの最大径との
関係を示すグラフである。 １４・・・・・・拡散層、 １６・・・・・・絶縁膜、 １８・・・・・・多結晶シリコン膜、 ２０・・・・・・接続穴、 ２２・・・・・・配線金属。 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） １４、 狐救膚 １６、 命色秀遍に月臭 １８、 ％季吉晶シ、ソコンル先 ２２、 西己魂金属
金属と拡散層との接続を行なう製造方法を示す断面図。 第２図（ａ）及び［ｂ）は従来例における配線金属と拡
散層との課題を説明するための断面図、第３図は本発明
の製造方法における接続穴の大きさと接続穴内に固相エ
ピタキシャル成長し析出した析出シリコンの最大径との
関係を示すグラフである。 １４・・・・・・拡散層、 １６・・・・・・絶縁膜、 １８・・・・・・多結晶シリコン膜、 ２０・・・・・・接続穴、 ２２・・・・・・配線金属。 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） １４、 狐救膚 １６、 命色秀遍に月臭 １８、 ％季吉晶シ、ソコンル先 ２２、 西己魂金属
Claims (1)
- 半導体基板の所定領域に高不純物濃度を有する拡散層
を形成する工程と、前記半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上に多結晶シリコン膜を形成する
工程と、フォトエッチングにより前記多結晶シリコン膜
と絶縁膜とをエッチングして接続穴を形成する工程と、
配線金属を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6348188A JPH01238013A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6348188A JPH01238013A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238013A true JPH01238013A (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=13230472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6348188A Pending JPH01238013A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01238013A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494120A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US5373192A (en) * | 1990-06-26 | 1994-12-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electromigration resistance metal interconnect |
| JP2014187192A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US12439617B2 (en) | 2020-07-16 | 2025-10-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device including a substrate and an electrode having multiple layers with one of the upper layers being in direct contact with a portion of the surface of the substrate |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6348188A patent/JPH01238013A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5373192A (en) * | 1990-06-26 | 1994-12-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electromigration resistance metal interconnect |
| JPH0494120A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2014187192A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US12439617B2 (en) | 2020-07-16 | 2025-10-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device including a substrate and an electrode having multiple layers with one of the upper layers being in direct contact with a portion of the surface of the substrate |
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