JP2705092B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は半導体装置に関し、特に電極配線のコンタク
ト形成を改善した半導体装置とその製造方法に関し、 熱処理によるコンタクト抵抗の増加および高融点金属
シリサイドとシリコン基板とのコンタクト抵抗の影響を
改善することを目的とし、 コンタクトホール(8)底部のシリコン基板(1)面
と、金属シリサイドの単層または金属シリサイド(4)
とポリシリコン(3)の二層構造の配線層とが、前記コ
ンタクトホール内で白金族シリサイド(7)により自己
整合配線接続して構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device with improved contact formation of an electrode wiring and a method of manufacturing the same. In order to improve the effect of the contact resistance of the silicon substrate (1) at the bottom of the contact hole (8), a single layer of metal silicide or metal silicide (4)
And a wiring layer having a two-layer structure of polysilicon (3) are connected in a self-aligned manner by platinum group silicide (7) in the contact hole.
〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に電極配線のコンタク
ト形成を改善した半導体装置とその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device with improved contact formation of an electrode wiring and a method of manufacturing the same.
近年半導体装置の高集積化に伴ない、スケール・ダウ
ンと共に多層配線構造化が進められてきた。特に従来の
アルミニウム配線電極では微細化によるストレス及びエ
レクトロ・マイグレーション特性の劣化が顕著となって
きた。これに代わる電極配線材として高融点金属のシリ
サイド、及びシリサイド/ポリシリコン構造が用いられ
る様になった。この構造を第2図に示す。これによりス
トレス及びエレクトロ・マイグレーション特性は改善さ
れるが、電気的なコンタクト特性は劣化する。すなわち
シリサイドとポリシリコン、又はシリサイドと基板シリ
コンの接触抵抗が極めて高くなる。これは配線電極とし
て形成したシリサイドの配線抵抗を低減するのに必要な
高温熱処理(800℃以上)により、コンタクト部(第2
図の場合はシリサイド層4とポリシリコン層3の界面)
で不純物(ヒ素、ボロン、リン等)が再分布することに
よる。2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor devices, multilayer wiring structures have been promoted along with scaling down. In particular, in the conventional aluminum wiring electrode, the stress and the electromigration characteristics are significantly deteriorated due to the miniaturization. As alternative electrode wiring materials, refractory metal silicides and silicide / polysilicon structures have come to be used. This structure is shown in FIG. This improves stress and electromigration characteristics, but degrades electrical contact characteristics. That is, the contact resistance between silicide and polysilicon or between silicide and substrate silicon becomes extremely high. This is because a high temperature heat treatment (800 ° C. or higher) necessary to reduce the wiring resistance of the silicide formed as the wiring electrode causes the contact portion (second
In the case of the figure, the interface between the silicide layer 4 and the polysilicon layer 3)
, Redistribution of impurities (arsenic, boron, phosphorus, etc.).
これを解決すべく不純物の再分布を抑える手段とし
て、最近タングステンハロゲン・ランプやアーク・ラン
プを用いた短時間アニールが注目されている。これをシ
リサイドの低抵抗化熱処理に用いることで前述の電気的
コンタクト特性の劣化を抑えることが行われている。In order to solve this problem, attention has recently been paid to short-time annealing using a tungsten halogen lamp or an arc lamp as means for suppressing the redistribution of impurities. By using this for heat treatment for lowering the resistance of silicide, the above-described deterioration of the electrical contact characteristics is suppressed.
前述のように短時間アニールの利用でコンタクト抵抗
の増加は抑えられる。しかし工程的に更に熱処理を要す
る場合にはコンタクト抵抗が増加する可能性がある。ま
た通常配線材として選ばれるタングステンシリサイド、
チタンシリサイド等はポリシリコンもしくは基板シリコ
ンとのコンタクト抵抗が従来のアルミニウムよりも高
い。この為に不純物を補いシリサイドとポリシリコン又
は基板シリコン間のキャリア濃度を上げることでコンタ
クト抵抗を下げる必要があった。As described above, an increase in contact resistance can be suppressed by using short-time annealing. However, if further heat treatment is required in the process, the contact resistance may increase. Also, tungsten silicide, which is usually selected as a wiring material,
Titanium silicide and the like have higher contact resistance with polysilicon or substrate silicon than conventional aluminum. For this reason, it is necessary to lower the contact resistance by increasing the carrier concentration between silicide and polysilicon or substrate silicon by supplementing impurities.
本発明は、これらの問題を改善するものである。n型
及びp型シリコン基板に対して、不純物を補償してやる
ことなしに、シリサイド単層もしくはシリサイドポリシ
リコン2層配線電極と基板シリコン間コンタクト抵抗を
低いオーミックなものとする半導体装置の製造方法の提
供を目的とする。The present invention addresses these problems. Provided is a method of manufacturing a semiconductor device in which a contact resistance between a single-layer silicide layer or a silicide-polysilicon double-layer wiring electrode and a substrate silicon is made low ohmic without compensating impurities for n-type and p-type silicon substrates. With the goal.
本発明はシリコン基板(1)上の絶縁膜にコンタクト
ホールを形成した後に、高融点金属のシリサイド単層、
又はシリサイド(4)/ポリシリコン(3)2層構造の
配線電極を、前述のコンタクトホール(8)の約1/2を
被覆する構造とし、更にこの構造に絶縁膜を形成し、再
び前述のコンタクトホール上を開孔する。ここでコンタ
クトホール内の配線電極とこれに被覆されてない露出基
板シリコンを自己整合的に選択的に白金族シリサイド層
(7)とし、配線電極と基板シリコンを白金族シリサイ
ドで接合する。白金シリサイド族がp型シリコン層とも
n型シリコン層とも良好なコンタクトが可能なことから
特別に不純物を補償する必要が無い。また、この構造で
は後工程で熱処理が行なわれても、白金族シリサイドと
基板シリコンのコンタクトが安定なことによりコンタク
ト特性の劣化が極めて小さくなる。According to the present invention, after forming a contact hole in an insulating film on a silicon substrate (1), a single layer of a silicide of a refractory metal,
Alternatively, a wiring electrode having a two-layer structure of silicide (4) / polysilicon (3) is formed so as to cover about 1/2 of the contact hole (8), an insulating film is further formed on this structure, and the above-mentioned structure is formed again. Open a hole on the contact hole. Here, the wiring electrode in the contact hole and the exposed substrate silicon not covered therewith are selectively and selectively used as a platinum group silicide layer (7), and the wiring electrode and the substrate silicon are joined with the platinum group silicide. Since the platinum silicide group can make good contact with both the p-type silicon layer and the n-type silicon layer, it is not necessary to particularly compensate for impurities. Further, in this structure, even if a heat treatment is performed in a later step, the contact between the platinum group silicide and the substrate silicon is stable, so that the deterioration of the contact characteristics is extremely small.
高融点金属シリサイド又はシリサイド/ポリシリコン
構造の配線電極と基板シリコンとのコンタクトが良好に
とれる。またコンタクトの熱処理による劣化が極めて小
さい。またアルミニウム配線電極で本構造が接続される
場合は白金族シリサイドがアルミニウムと基板シリコン
間の障壁となってアルミニウムの基板シリコンへのスパ
イク、及びシリコンの固相エピタキシャル層の生成を防
止する。Good contact between the wiring electrode having a high melting point metal silicide or a silicide / polysilicon structure and the substrate silicon can be obtained. Further, the deterioration of the contact due to the heat treatment is extremely small. When the present structure is connected with an aluminum wiring electrode, the platinum group silicide acts as a barrier between aluminum and the substrate silicon to prevent spikes of aluminum onto the substrate silicon and formation of a solid phase epitaxial layer of silicon.
次に第1図を参照しながら実施例について説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の実施例を示す工程図で
ある。Next, an embodiment will be described with reference to FIG.
1 (a) to 1 (e) are process diagrams showing an embodiment of the present invention.
(工程1)(第1図(a)) まずシリコン基板(1)上のシリコン酸化膜(2)に
コンタクトホール(8)を形成する。次にCVD法による
ポリシリコン層(3)とCVD法もしくはスパッタ法によ
りシリサイド層(4)を全面に被着する。このシリサイ
ドとしてチタンシリサイド,モリブデンシリサイド,タ
ングステンシリサイド等が用いられる。(Step 1) (FIG. 1A) First, a contact hole (8) is formed in a silicon oxide film (2) on a silicon substrate (1). Next, a polysilicon layer (3) by the CVD method and a silicide layer (4) are deposited on the entire surface by the CVD method or the sputtering method. As this silicide, titanium silicide, molybdenum silicide, tungsten silicide or the like is used.
(工程2)(第1図(b)) パターニングによりシリサイド(4)/ポリシリコン
(3)構造がコンタクトホール中央までしかない形状を
得る。(Step 2) (FIG. 1 (b)) By patterning, a silicide (4) / polysilicon (3) structure is obtained which only has a contact hole center.
(工程3)(第1図(c)) 絶縁膜としてシリコン酸化膜(5)をCVD法で成長し
た後、工程1で形成したコンタクトホール上のシリコン
酸化膜(5)に再びコンタクトホールを開孔する。(Step 3) (FIG. 1 (c)) After growing a silicon oxide film (5) as an insulating film by the CVD method, a contact hole is opened again in the silicon oxide film (5) on the contact hole formed in the step 1. Make a hole.
(工程4)(第1図(d)) スパッタ法にて全面に白金層(6)を被着後、450℃
の熱処理によりコンタクトホール内に露出したシリサイ
ド(4)/ポリシリコン(3)表面と基板シリコンとを
白金シリサイド(7)化する。白金層(6)は、その他
パラジウムなど白金族元素が用いられる。(Step 4) (FIG. 1 (d)) After a platinum layer (6) is deposited on the entire surface by sputtering, the temperature is 450 ° C.
Then, the surface of the silicide (4) / polysilicon (3) exposed in the contact hole and the substrate silicon are converted to platinum silicide (7) by the heat treatment. For the platinum layer (6), a platinum group element such as palladium is used.
(工程5)(第1図(e)) 選択エッチングにょりコンタクトホール部以外の未反
応白金層を除去する。次にスパッタ法により全面にアル
ミニウム金属層8を堆積し、パターニングして所定の配
線を形成する。(Step 5) (FIG. 1 (e)) The unreacted platinum layer other than the contact hole is removed by selective etching. Next, an aluminum metal layer 8 is deposited on the entire surface by a sputtering method, and is patterned to form a predetermined wiring.
以上説明した様に、本発明によればシリサイド又はシ
リサイド/ポリシリコン構造の配線電極と基板シリコン
とのコンタクトがコンタクトホール内に形成された白金
シリサイド経由となるので、たとえ前述の構造をもつ配
線電極と基板シリコンのコンタクトが取りにくい場合で
も低オーミック・コンタクトが得られる。またコンタク
ト部への不純物の補償も要らないのでCMOSプロセスに有
用である。As described above, according to the present invention, the contact between the wiring electrode having the silicide or silicide / polysilicon structure and the substrate silicon is via the platinum silicide formed in the contact hole. A low ohmic contact can be obtained even when contact between the substrate and silicon is difficult. Further, since it is not necessary to compensate for impurities in the contact portion, it is useful for a CMOS process.
またコンタクトホール内の白金シリサイドにより、ア
ルミニウム電極と本構造を接続してもアルミニウムの基
板シリコンへのスパイクや、固相エピタキシャル層によ
るコンタクト構造の劣化がない。Further, even if the aluminum electrode and the present structure are connected by the platinum silicide in the contact hole, there is no spike of aluminum to the silicon substrate and no deterioration of the contact structure due to the solid phase epitaxial layer.
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例として示した
半導体装置の製造方法を説明するための図であり、 第2図は従来例の半導体製造方法を説明する図である。 1……シリコン基板 2,5……シリコン酸化膜 3……ポリシリコン層 4……高融点金属シリサイド層 6……白金族元素層 7……白金族シリサイド層 8……金属アルミニウム層1 (a) to 1 (e) are views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device shown as one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a conventional semiconductor manufacturing method. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2,5 ... Silicon oxide film 3 ... Polysilicon layer 4 ... High melting point metal silicide layer 6 ... Platinum group element layer 7 ... Platinum group silicide layer 8 ... Metal aluminum layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−208169(JP,A) 特開 昭58−33833(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-57-208169 (JP, A) JP-A-58-33833 (JP, A)
Claims (1)
トホールを形成後、コンタクトホール底部でシリコン基
板と接触する金属シリサイド単層または金属シリサイド
とポリシリコンの二層構造の配線層を形成する工程と、
前記コンタクトホール内の前記配線層をエッチングして
シリコン基板面を露出させる工程と、 全面に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記コンタクトホール上の前記第2の絶縁膜をエッチン
グし再開孔する工程と、 前記コンタクトホールを含む領域に白金族元素を被着
し、熱処理により前記コンタクトホール内の配線層およ
びシリコン基板と前記白金族元素とを反応させて白金族
シリサイドを形成する工程と、シリサイド化されない白
金族元素を選択的に除去し、コンタクトホール内の配線
層とシリコン基板とを自己整合配線接続する工程とを備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。After a contact hole is formed in a first insulating film on a silicon substrate, a metal silicide single layer or a wiring layer having a two-layer structure of a metal silicide and polysilicon contacting the silicon substrate at the bottom of the contact hole is formed. Process and
Etching the wiring layer in the contact hole to expose a silicon substrate surface; forming a second insulating film on the entire surface; etching the second insulating film on the contact hole and reopening the hole; Forming a platinum group silicide by applying a platinum group element to a region including the contact hole, and reacting the wiring layer and the silicon substrate in the contact hole with the platinum group element by heat treatment, Selectively removing a platinum group element that is not silicided, and connecting the wiring layer in the contact hole and the silicon substrate to a self-aligned wiring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63087627A JP2705092B2 (en) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
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Publications (2)
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JPH01259557A JPH01259557A (en) | 1989-10-17 |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS57208169A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPS5833833A (en) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | Electrode formation of semiconductor device |
-
1988
- 1988-04-08 JP JP63087627A patent/JP2705092B2/en not_active Expired - Lifetime
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