JPH0152900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関するもの
で特にコンタクトホール部分で段切れの恐れのな
い絶縁膜を有する半導体装置の製造方法に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より用いられている半導体装置内の素子間
を接続する配線部の形成方法の概略は次のような
ものである。すなわち、第１図に示すように、不
純物の選択拡散或いは選択注入技術を用いて、半
導体基板１１に所定の素子領域１２を形成すると
共に半導体基板１１の上面にシリコン酸化膜等の
絶縁膜１３を形成する。そして、この絶縁膜１３
に第２図に示すように窓明けを行い、素子接続部
となる部位に開口部１４を形成する。次いで半導
体基板１１内の素子領域１２と後に形成される配
線層との良好な接続性が得られるように、上記開
口部１４からn⁺（またはp⁺）イオン注入を用い高
濃度のイオン注入層１５を開口部１４直下に形成
する。

続いて第３図に示すように上記イオン注入層１
５の活性化熱処理等を行い、同時にこの熱処理時
に基板１１表面に薄い酸化膜１３ｓを形成する。

次いで、第４図に示すように上記酸化膜１３ｓ
に所定形状のコンタクトホール１４ｃを開口す
る。

続いて第５図に示すように、基板の上面に金属
膜１６を被着し、所定のパターンにパターニング
することにより各素子領域を接続する配線層を形
成する。

以上のようにして形成した装置では、絶縁膜１
３に開口部１４を形成するが、この開口部１４の
断面が急峻で大きな段差を有するため、この段差
部上に形成される金属膜１６に第５図のａで示す
ようないわゆる段切れと呼ばれる配線切れを生じ
やすいものであつた。

このような従来の装置の段切れの対策として、
例えば、第６図に示すように、半導体基板１１上
に絶縁膜１３としてシリコン酸化膜１３₀および
低温の熱処理で軟化する例えばBSG（ホウ素シリ
ケートガラス）膜１３₁等を順に積層被着して、
絶縁膜１３の窓明け後熱処理を行つて絶縁膜１３
の段差を滑らかにする方法もある。このようなも
のでは、金属膜１６の段切れは防止できるもの
の、工程が煩雑であるという欠点があつた。

また、これらの方法では配線層との接続部分で
はn⁺（またはp⁺）イオン注入用の開口部１４とコ
ンタクトホール１４ｃとのマスク合わせ精度を考
慮してコンタクト部分の面積の余裕をかなり大き
くする必要があり、素子の微細化を阻んでいた。

また、この他に、いわゆるLOCOS（LOCal
Oxidation of Silicon）法によりシリコン基板表
面に選択的に酸化膜を形成する方法もある。この
方法は、シリコン基板表面にシリコン窒化膜を被
着し、このシリコン窒化膜をパターニングし、さ
らにこのシリコン窒化膜を耐酸化性マスクとして
シリコン基板表面を選択酸化してシリコン酸化膜
のパターンを形成し、不要となるシリコン窒化膜
を除去するものである。この方法によれば、シリ
コン酸化膜の開口部の断面は滑らかなものとなる
が、シリコン窒化膜の被着工程およびそのパター
ニング工程、さらには選択酸化終了後の不要なシ
リコン窒化膜パターンの除去工程が煩しいという
欠点を有していた。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは段切れの恐れのな
い、緩やかな段面構造の絶縁膜を有する装置を簡
易に製造することのできる半導体装置の製造方法
を提供し、生産性の向上を図ろうとするものであ
る。

〔発明の概要〕

すなわちこの発明に係る半導体装置の製造方法
では、半導体基板の上面に例えばシリコン酸化膜
或いはレジスト膜等からなる炭素導入阻止膜を形
成しこの炭素導入阻止膜をパターニングし、この
炭素導入阻止膜をマスクとして半導体基板の上面
部分に選択的に炭素を導入し炭素導入層を形成す
る。そして上記炭素導入阻止膜を除去した後、半
導体基板の上面を酸化させ酸化膜を形成する。こ
こで炭素導入層では導入した炭素の量に依存して
酸素の拡散速度が低下する。すなわち炭素を多量
に含んだ領域を設けることにより、この炭素を含
んだ領域およびその下部に位置する例えば酸化膜
部分やシリコン基板界面への酸素供給量をその他
の領域と比較し減少させて、その領域における酸
化膜の成長量を抑制できる。その結果炭素導入層
に相当する部位には炭素を含む薄い酸化膜部分が
形成され、炭素導入層以外の領域に上記薄い酸化
膜部分と緩やかに連続した厚い酸化膜部分が形成
される。その後、薄い酸化膜部分が除去され厚い
酸化膜部分が残るように薄い酸化膜部分と厚い酸
化膜部分とを同一速度でエツチングし、上記炭素
導入層に相当しない領域に緩やかな開口部断面を
有する残留酸化膜を形成するようにしたものであ
る。

ここで、上記炭素導入層をシリコン基体の表面
領域に形成してもよいし、半導体基板上面に適宜
予め形成された酸化膜に形成してもよい。

また、オーミツクコンタクトを得るためのイオ
ン注入工程で形成する注入阻止膜を、上記炭素導
入阻止膜として使用すれば炭素の選択導入のため
の専用のパターニングを行う必要がない。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例につき
抵抗素子の例をとり、説明する。

まず、第７図に示すようにｎ形シリコン半導体
基板２１に抵抗体となるp^-拡散層２２を形成す
る。次いで、この基板２１上に例えばフオトレジ
スト或いはシリコン酸化膜等の誘電体膜からなる
注入阻止部材膜２３を被着し、抵抗体のコンタク
ト位置に開口部２３ｃを開口する。

続いて、第８図に示すように、後に形成する配
線層とのオーミツクコンタクトを得るため、上記
注入阻止部材膜２３をマスクとしたp⁺イオン注
入を例えば加速電圧180keV、ボロンの濃度２×
10¹⁵cm^-2の条件で行いp⁺注入層２４を形成する。
引き続き、例えば加速電圧50keV、濃度１×10¹⁵
cm^-2の条件でC⁺注入（炭素注入）を行い、炭素
注入層２５を基板２１の比較的浅い表面領域に形
成する。

次いで、上記注入阻止部材膜２３を除去した
後、第９図に示すようにウエハを通常の酸化炉中
に設置し、基板２１表面の酸化を行い酸化膜２６
を形成する。この際に、基板２１内に導入された
炭素が酸化膜中に取り込まれると、炭素を含む酸
化膜の酸素拡散速度が遅いため、炭素注入層２５
上の酸化膜厚が他の領域に比らべ薄くなる。この
場合では、炭素注入層２５上の薄い酸化膜部分２
６ｃは約3000Å程度の膜厚となり、炭素注入層２
５以外の領域の厚い酸化膜部分２６₀は約8000Å
の膜厚となる。

続いて炭素を含む酸化膜部分（薄い酸化膜部
分）２６ｃおよび炭素を含まない酸化膜部分（厚
い酸化膜部分）２６₀のエツチングレートが略変
わらないような、例えばふつ酸系薬品を用いたエ
ツチングにより、上記酸化膜２６を約3000Åの一
定膜厚でエツチング除去する。これにより第１０
図に示すように上記厚い酸化膜部分２５₀が約
5000Åの膜厚で残留酸化膜として半導体基板２１
上に残り、これをフイールド絶縁膜として他の素
子領域との分離に用いる。

次に第１１図に示すように、アルミニウム等の
金属膜２７をウエハ上に蒸着し、パターニングを
行うことにより、所定の各部を配線する配線層を
形成する。

ここで上記方法の半導体基板の酸化工程におい
て、炭素注入層に注入された炭素量に応じてその
部分の酸素の拡散速度が低下するため、炭素注入
層の中央部への酸素の拡散量は少なく、炭素注入
層の周辺部には周囲から多くの酸素が回り込むよ
うに拡散される。この結果、半導体基板上には、
炭素を含んだ薄い酸化膜部分とこの薄い酸化膜部
分に緩やかに連続した炭素を含まない厚い酸化膜
部分とを有した酸化膜が形成される。従つて、上
記酸化膜の薄い酸化膜部分を除去するように一定
膜厚で酸化膜をエツチングすれば、厚い酸化膜部
分に由来して半導体基板上に残る残留酸化膜の開
口部断面は緩やかに傾斜したものとなる。

これにより、上記残留酸化膜の開口部から残留
酸化膜上に渡つて金属配線層を均一に形成するこ
とができ、配線層の段切れの発生を低減させるこ
とができる。

また、オーミツクコンタクトを得るための不純
物のイオン注入工程に用いる注入阻止部材膜を炭
素導入の阻止膜として使用すれば、従来のように
コンタクト部にパターニングをくり返したり、シ
リコン窒化膜のパターニング等を行つたりする必
要がなく、製造工程の大幅な短縮化、簡素化を図
ることができる。

さらに、従来のようにオーミツクコンタクトの
ための不純物注入工程とコンタクトホールの開口
工程とのマスク合わせずれを見こんでコンタクト
部を不必要に大きくする必要がないため、素子の
高集積化にも効果的である。

尚、第１１図では、金属膜２７下のコンタクト
部に炭素注入層２５が残つているように示してあ
るが、アルミニウムの合金化処理すなわちシンタ
リング処理中に基板２１表面に残つた炭素は殆ん
どアルミニウム中に取り込まれるものであり、さ
らに第９図に示す基板２１表面の酸化工程におい
て酸化膜２６を充分に厚く形成すれば炭素が殆ん
どこの酸化膜２６中に取り込まれるため、炭素の
影響による素子特性の変化は殆んどみられない。

また、上記実施例では炭素注入層２５をシリコ
ン基体の表面領域に形成する場合につき示した
が、シリコン基体の上面に予め酸化膜が形成され
ている半導体基板を用い、この基板上に炭素導入
を阻止する所定パターンの厚い膜を形成して炭素
を選択的に上記酸化膜に導入し、以下上記実施例
と同様な工程を進めてもよい。

さらにまた、上記実施例では、半導体基板の上
面に炭素を導入する方法として選択イオン注入法
を用いる場合を示したが、これはイオン注入に限
らず他の導入方法によつてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、金属配線層の
段切れの恐れのない緩やかな開口部断面を有する
絶縁膜を備えた半導体装置を簡単な工程により製
造することのできる半導体装置の製造方法を提供
でき、生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来の半導体装置の製造方
法の一例を説明するための断面図、第６図は従来
の半導体装置の製造方法の他の一例を説明するた
めの断面図、第７図乃至第１１図はこの発明の一
実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するた
めの断面図である。 ２１…半導体基板、２３…注入阻止部材膜、２
５…炭素注入層（炭素導入層）、２６…酸化膜、
２６ｃ…薄い酸化膜部分、２６₀…厚い酸化膜部
分、２７…金属膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板の上面に所定部分に開口部を有す
   る炭素導入阻止膜を選択的に形成する工程と、上
   記炭素導入阻止膜をマスクとして半導体基板の上
   面部分に選択的に炭素を導入し炭素導入層を形成
   する工程と、上記炭素導入阻止膜を除去した後半
   導体基板の上面を酸化させることにより、上記炭
   素導入層部分に炭素を含む薄い酸化膜部分を有し
   炭素導入層以外の領域に炭素を含まない厚い酸化
   膜部分を有する酸化膜を形成する工程と、上記薄
   い酸化膜部分直下の半導体基板を露出させるとと
   もに上記炭素導入層に相当しない領域に形成され
   た厚い酸化膜部分の一部を残すように上記厚い酸
   化膜部分と薄い酸化膜部分とを略同一のエツチン
   グ速度でエツチングする工程とを具備することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。