JPH063812B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に関し、特にコンタク
ト電極を自己整合的に形成するセルフアライメントコン
タクト技術に関する。
(従来の技術) 近年、素子の微細化が進む一方で、電極取出し口すなわ
ちコンタクト部の拡散層及びゲート配線材に対するアラ
イメント余裕が微細化の妨げになってきている。これ
は、露光装置のマスク合せ精度や加工精度を考慮しなけ
ればならないために生じるものである。
第2図はこのようなアライメント余裕を説明するための
MOSトランジスタの断面構造を示すもので、MOSト
ランジスタのソースまたはドレイン領域2,3にそれぞ
れ開孔されるコンタクトホール4,5とゲート電極1と
の間には距離L1が、またコンタクトホール4,5と素
子分離領域6との間には距離L2がそれぞれアライメン
ト余裕として必要となる。
このようなアライメント余裕を予め設定せずにコンタク
トホール4,5を形成すると、マスクずれによって、コ
ンタクトホール4,5に形成するコンタクト電極7,8
とゲート電極1との短絡が生じたり、コンタクトホール
4,5が素子分離領域6上に開孔されて基板との電気的
短絡が引起こされることがある。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は前述の事情に鑑みなされたもので、従来では
アライメント余裕が必要なため素子の微細化が困難であ
った点を改善し、ゲート電極とコンタクトホール間、及
びコンタクトホールと素子分離領域間に合せ余裕を設け
なくとも歩留り良くコンタクト電極を形成できるように
して、微細化に適した半導体装置が得られる半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明による半導体装置の製造方法にあっては、半導
体基板上に酸化膜を介して形成されその上面及び側面が
酸化膜で絶縁被覆されているゲート電極の側面にのみ耐
酸化性膜を形成する工程と、前記耐酸化性膜をマスクと
して熱酸化を行なう工程と、前記耐酸化性膜及びその直
下の酸化膜を除去して前記半導体基板の表面を露出させ
る工程と、前記半導体基板の露出表面に不純物を導入
し、ソースまたはドレインとなる半導体領域を形成する
工程と、前記半導体基板の露出表面上に半導体層を成長
形成する工程と、全面に第1の高融点金属層を形成する
工程と、この第1の高融点金属層上に絶縁膜を形成する
工程と、この絶縁膜を選択的に除去してコンタクトホー
ルを形成する工程と、このコンタクトホール内に第2の
高融点金属層を堆積形成する工程と、前記絶縁膜と前記
第2の高融点金属層直下以外の前記第1の高融点金属層
とを除去する工程と、全面に層間絶縁膜を堆積形成した
後、この層間絶縁膜表面の平坦化処理を行ない前記第2
の高融点金属層の表面を露出させる工程とを具備するも
のである。
(作用) このような半導体装置の製造方法にあっては、第1の高
融点金属層がコンタクトホールを開孔する際のストッパ
ー材となるため、ゲート電極とコンタクトとの短絡を防
止することができる。したがって、コンタクトホール形
成の際にアライメント余裕を設ける必要がなくなり、素
子の微細化が可能となる。
(実施例) 以下、第1図を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。
まず、第1図(A)に示すように、シリコン基板11に
素子分離領域としてのフィールド酸化膜12を形成した
後、熱酸化により膜厚が100〜160Å程度のゲート
酸化膜13を形成する。次に、リンがドープされた多結晶
シリコン層14(あるいは金属シリサイド層)を3500
Å程度堆積形成し、さらにその上層にCVD酸化膜15,
耐酸化性膜例えばシリコン窒化膜(Si3N4)16をそ
れぞれ堆積形成した後、パターニングして図示のような
ゲート電極部17を形成する。
次に第1図(B)に示すように、熱酸化により多結晶シ
リコン層14の側面に300Å程度の酸化膜を形成して、
ゲート電極となる多結晶シリコン層14の周囲を絶縁被覆
する。そして、3500Å程度のシリコン窒化膜を全面
に堆積形成した後にRIE等の異方性エッチングを行な
って第1図(C)に示すようにゲート電極部の側面にの
みシリコン窒化膜18を残存させる。次に900〜950
℃,H2+O2の条件でシリコン窒化膜18をマスクとし
て再び熱酸化を行なって、シリコン窒化膜18直下の酸化
膜よりも他の酸化膜12,16を厚く形成した後、シリコン
窒化膜18及びその直下の酸化膜をエッチング除去して、
第1図(D)に示すようにシリコン窒化膜18直下の部分
のシリコン基板11表面を露出させる。この場合、前述の
ようにシリコン窒化膜18直下の酸化膜よりも他の酸化膜
12,16の膜厚の方が厚いため、多結晶シリコン層14表面
が露出したり、シリコン窒化膜18直下以外の部分でシリ
コン基板11が露出することはない。そして、酸化膜12及
び16をマスクとしてシリコン基板11表面が露出された領
域に不純物をイオン注入し、ソースまたはドレインとな
る不純物領域19,20を形成する。
次に第1図(E)に示すように、減圧選択シリコン成長
技術を用いてシリコン基板11の露出表面にシリコン層2
1,22を2000Å程度成長形成する。そして、チタン
(Ti)および窒化チタン(TiN)をスパッタリング
法によりそれぞれ200Å,1000Å程度堆積形成し
て第1の高融点金属層23を形成する。
次に第1図(F)に示すように、CVD酸化膜24および
BPSG膜25をそれぞれ2000Å,8000Å程度堆
積し600〜800℃程度の低温リフロー工程により表
面を平坦化した後に、CVD酸化膜24およびBPSG膜
25を選択的にエッチング除去してコンタクトホール26,
27を開孔する。この場合、高融点金属層23がエッチング
ストッパー材として作用するため、ゲート電極となる多
結晶シリコン層14やフィールド酸化膜12にまでコンタク
トホールが開孔されることはない。
そして、第1図(G)に示すように、CVD法によりタ
ングステン(W)をコンタクトホール26,27内にのみ選
択的に成長形成して第2の高融点金属層28,29を形成し
た後、BPSG膜25、CVD酸化膜24、および第1の高
融点金属層23をRIEにより除去して、第2の高融点金
属層28,29直下にのみ第1の高融点金属層を残存させ
る。
次に、第1図(H)に示すように、CVD酸化膜30、B
PSG膜31をそれぞれ2000Å,8000Å堆積し、
600〜800℃の低温リフロー工程により表面を平坦
化して前記第2の高融点金属層28,29の表面を露出させ
た後、この第2の高融点金属層28,29上にアルミニウム
配線32,33を形成する。
尚、この実施例では不純物領域19,20の形成のためのイ
オン注入をシリコン層21,22の形成前に行なったが、シ
リコン層21,22の形成後に行なうことも可能である。ま
た、LDD構造にするために、シリコン層21,22の形成
前に低濃度の不純物を導入しておき、シリコン層21,22
の形成後にさらに高濃度の不純物を導入してもよい。
また、基板11上に形成された薄い酸化膜13が後の熱酸化
工程により第1図(D)のように厚く形成されるので、
膜厚の厚いフィールド酸化膜12を予め形成しておかなく
ても素子分離を行なうことが可能となる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、ゲート電極上及び素子
分離領域上にコンタクト開孔時のストッパー材を設ける
ことにより、コンタクトがアライメントエラーをもって
開孔されてもゲート電極とコンタクト電極の短絡を招く
ことはない。従って、ゲート電極とコンタクトホール
間、およびコンタクトホールと素子分離領域間にそれぞ
れ合せ余裕を設けずにコンタクト電極を歩留り良く形成
できるようになり、微細化に適した半導体装置を提供す
ることができる。また、ソース,ドレイン部の拡散層面
積が小さくできるために、接合容量を小さくでき、高速
動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図。第2図は従来の製造方法によって
製造した半導体装置を説明する断面図である。 11…シリコン基板、12…フィールド酸化膜、14…多結晶
シリコン層、19,20…不純物領域、21,22…シリコン
層、23…第1の高融点金属層、28,29…第2の高融点金
属層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に酸化膜を介して形成されそ
    の上面及び側面が酸化膜で絶縁被覆されているゲート電
    極の側面にのみ耐酸化性膜を形成する工程と、 前記耐酸化性膜をマスクとして熱酸化を行なう工程と、 前記耐酸化性膜及びその直下の酸化膜を除去して前記半
    導体基板の表面を露出させる工程と、 前記半導体基板の露出表面に不純物を導入し、ソースま
    たはドレインとなる半導体領域を形成する工程と、 前記半導体基板の露出表面上に半導体層を成長形成する
    工程と、 全面に第1の高融点金属層を形成する工程と、 この第1の高融点金属層上に絶縁膜を形成する工程と、 この絶縁膜を選択的に除去してコンタクトホールを形成
    する工程と、 このコンタクトホール内に第2の高融点金属層を堆積形
    成する工程と、 前記絶縁膜と前記第2の高融点金属層直下以外の前記第
    1の高融点金属層とを除去する工程と、 全面に層間絶縁膜を堆積形成した後、この層間絶縁膜表
    面の平坦化処理を行ない前記第2の高融点金属層の表面
    を露出させ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。
  2. 【請求項2】前記半導体領域の形成工程は前記半導体層
    の形成工程の前または後に行われることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1の高融点金属層はチタン層と窒化
    チタン層との2層より成り、前記第2の高融点金属層は
    タングステン層より成ることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
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