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JPH04320329A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH04320329A
JPH04320329A JP8884291A JP8884291A JPH04320329A JP H04320329 A JPH04320329 A JP H04320329A JP 8884291 A JP8884291 A JP 8884291A JP 8884291 A JP8884291 A JP 8884291A JP H04320329 A JPH04320329 A JP H04320329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
forming
contact hole
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8884291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Aoyama
知憲 青山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8884291A priority Critical patent/JPH04320329A/en
Publication of JPH04320329A publication Critical patent/JPH04320329A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method for forming a contact with a low resistance and without junction leak. CONSTITUTION:A silicon layer 6 is formed on a semiconductor substrate 11 at a bottom portion of a contact hole 3, a high-melting-point metal silicide layer 7 is formed in self-alignment manner, and then a metal film 8 is selectively formed on this high-melting-point metal silicide layer 7.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[発明の目的][Object of the invention]

【0002】0002

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、コンタクトホールの埋め込みに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to burying contact holes.

【0003】0003

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、回
路の微細化は進む一方である。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become more highly integrated, circuits have become increasingly finer.

【0004】このように微細化が進むにつれて配線層を
つなぐスルーホールのアスペクト比が大きくなるため、
配線膜のステップカバレッジが悪くなり、抵抗の増大と
いう問題が生じてくる。これを解決する方法として、コ
ンタクトホール内に不純物を含む多結晶シリコンや金属
を埋め込む方法が提案されている。
[0004] As the miniaturization progresses, the aspect ratio of the through holes that connect the wiring layers increases.
A problem arises in that the step coverage of the wiring film deteriorates and the resistance increases. As a method to solve this problem, a method has been proposed in which polycrystalline silicon or metal containing impurities is buried in the contact hole.

【0005】コンタクトホール内に不純物を含む多結晶
シリコンを埋め込む方法としては、次のようなものがあ
る。
The following methods are available for burying polycrystalline silicon containing impurities into contact holes.

【0006】まず、図7(a) に示すように、フィー
ルド酸化膜22が形成されたシリコン基板1の表面に膜
厚1.5μm の酸化シリコン膜2を形成した後RIE
法により拡散層11とコンタクトするための1.0μm
 径のコンタクトホール3を形成し、バリアメタルとし
て膜厚20nmのTi層4および70nmのTiN層5
を形成する。  この後、図7(b) に示すようにB
2 H6 とSiH4 とを用いたCVD法によりボロ
ンを含む多結晶シリコン層6を形成する。
First, as shown in FIG. 7(a), a silicon oxide film 2 with a thickness of 1.5 μm is formed on the surface of a silicon substrate 1 on which a field oxide film 22 has been formed, and then RIE is performed.
1.0 μm for contacting with the diffusion layer 11 by the method
20 nm thick Ti layer 4 and 70 nm thick TiN layer 5 as barrier metal.
form. After this, as shown in Fig. 7(b),
A polycrystalline silicon layer 6 containing boron is formed by CVD using 2 H6 and SiH4.

【0007】そしてこの後図7(c) に示すように、
RIE法によりこの多結晶シリコン層6をエッチバック
し、コンタクトホール3内にのみ多結晶シリコン層6を
形成するという方法である。
After this, as shown in FIG. 7(c),
In this method, this polycrystalline silicon layer 6 is etched back by the RIE method, and the polycrystalline silicon layer 6 is formed only in the contact hole 3.

【0008】また、コンタクトホール内に金属を埋め込
む方法として、W膜等の金属膜を選択的に成長させる方
法は次のようにして行われる。
[0008] Furthermore, as a method of embedding metal in a contact hole, a method of selectively growing a metal film such as a W film is carried out as follows.

【0009】まず、図8(a) に示すように、フィー
ルド酸化膜22が形成されたシリコン基板1の表面に膜
厚1.5μm の酸化シリコン膜2を形成した後RIE
法により拡散層11とコンタクトするための1.0μm
 径のコンタクトホール3を形成し、膜厚20nmのT
i層4および20nmのTiN層5を形成する。
First, as shown in FIG. 8(a), a silicon oxide film 2 with a thickness of 1.5 μm is formed on the surface of a silicon substrate 1 on which a field oxide film 22 has been formed, and then RIE is performed.
1.0 μm for contacting with the diffusion layer 11 by the method
A contact hole 3 with a diameter of 20 nm is formed, and a T
An i layer 4 and a 20 nm TiN layer 5 are formed.

【0010】この後、図8(b) に示すように750
℃の熱処理によりコンタクトホール底部に40nmのT
iSi2 層7を形成し、未反応のTi層4およびTi
N層5をエッチング除去してコンタクト底部にのみTi
Si2 層7を形成する。
After this, as shown in FIG. 8(b), 750
A 40 nm T layer is formed at the bottom of the contact hole by heat treatment at ℃.
An iSi2 layer 7 is formed, and unreacted Ti layer 4 and Ti
N layer 5 is etched away and Ti is deposited only on the bottom of the contact.
A Si2 layer 7 is formed.

【0011】そして、図8(c) に示すようにWF6
 とSiH4 とを用いたCVD法によりタングステン
層8を選択的に形成する。
Then, as shown in FIG. 8(c), WF6
A tungsten layer 8 is selectively formed by a CVD method using SiH4 and SiH4.

【0012】しかしながら、図7に示すように、不純物
の含まれた多結晶シリコン膜をコンタクトホールに埋め
込む場合、比抵抗が数十〜数百μΩcmと高く、コンタ
クト抵抗も高くなる。
However, as shown in FIG. 7, when a polycrystalline silicon film containing impurities is buried in a contact hole, the specific resistance is as high as several tens to hundreds of μΩcm, and the contact resistance also becomes high.

【0013】また図8に示すようにW膜等の金属膜を埋
め込む場合には、比抵抗が10数μΩcmと低くなる。 しかしながら、この場合、Ti層はシリコン基板1と反
応することによりシリサイド化するのでシリサイド化に
よる拡散層11の破壊を防止する目的からTiSi2 
層7の膜厚には上限がある。従って、図8(d) に示
すように、TiSi2 層7の粒界に沿ってタングステ
ン層8がシリコン基板1に食い込みやすくなり、ジャン
クションリークが起こるという問題があった。
Further, as shown in FIG. 8, when a metal film such as a W film is embedded, the specific resistance becomes as low as 10-odd μΩcm. However, in this case, since the Ti layer is silicided by reacting with the silicon substrate 1, the TiSi2
There is an upper limit to the thickness of layer 7. Therefore, as shown in FIG. 8(d), the tungsten layer 8 tends to dig into the silicon substrate 1 along the grain boundaries of the TiSi2 layer 7, causing a problem of junction leakage.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のコ
ンタクトホールの埋め込み方法は、コンタクト抵抗が高
くなったりまた、ジャンクションリークが起ったりとい
う問題を抱えていた。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional method of burying contact holes has the problems of high contact resistance and junction leakage.

【0015】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、低抵抗で、ジャンクションリークのないコンタクト
の形成方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for forming a contact with low resistance and no junction leak.

【0016】[発明の構成][Configuration of the invention]

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、コ
ンタクトホール底部の半導体基板上に選択的にシリコン
層を形成し、続いてこのシリコン層から自己整合的に高
融点金属シリサイド層を形成し、この高融点金属シリサ
イド層上に金属膜を形成するようにしている。ここで基
板上に形成するシリコン層とは、アモルファスシリコン
、多結晶シリコン、エピタキシャルシリコンをいい、高
融点金属シリサイドとはTi,Zn,Mo,Co,Ni
,Wなどの金属とシリコンとの化合物または合金をいい
、金属膜とはW,Al,Cuなどの金属をいうものとす
る。
[Means for Solving the Problems] Therefore, in the present invention, a silicon layer is selectively formed on the semiconductor substrate at the bottom of the contact hole, and then a refractory metal silicide layer is formed from this silicon layer in a self-aligned manner. , a metal film is formed on this high melting point metal silicide layer. Here, the silicon layer formed on the substrate refers to amorphous silicon, polycrystalline silicon, or epitaxial silicon, and the high melting point metal silicide refers to Ti, Zn, Mo, Co, Ni.
, W, etc., and silicon, and the metal film is a metal such as W, Al, Cu, etc.

【0018】[0018]

【作用】このように本発明の方法によれば、コンタクト
ホール内に高融点金属シリサイド層および金属膜を埋め
込むことによりコンタクト抵抗を下げることができる。 また、例えば0.15μm 以上の膜厚の厚い高融点金
属シリサイド層を基板と金属膜との間に形成することが
できるので、金属膜の拡散層突き抜けによるジャンクシ
ョンリークを防止することができる。
As described above, according to the method of the present invention, the contact resistance can be lowered by burying the refractory metal silicide layer and the metal film in the contact hole. Further, since a high melting point metal silicide layer having a thickness of, for example, 0.15 μm or more can be formed between the substrate and the metal film, junction leakage due to penetration of the diffusion layer of the metal film can be prevented.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0020】実施例1 図1(a) 乃至図1(f) は本発明の第1の実施例
の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
Embodiment 1 FIGS. 1(a) to 1(f) are cross-sectional views showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0021】まず、シリコン基板1に対して、フィール
ド酸化膜22を形成した後開口し、70nmの厚さのp
+ 型拡散層を形成する。その後CVD法で膜厚1.5
μm の酸化シリコン膜2を形成し、この酸化シリコン
膜2をフォトリソグラフィ法により形成したレジストパ
ターンをマスクとしてCHF遙を用いた反応性イオンエ
ッチングによりパターニングし、直径1.0μm のコ
ンタクトホール3を形成する。そしてさらにこの後、6
00℃でSiH4 の熱分解により、全面に、膜厚1.
3μm の多結晶シリコン膜6をコンタクトホール3を
埋め込むように形成する(図1(a) )。
First, after forming a field oxide film 22 on a silicon substrate 1, an opening is formed and a 70 nm thick p-oxide film is formed.
Form a + type diffusion layer. After that, the film thickness was 1.5 using the CVD method.
A silicon oxide film 2 with a diameter of 1.0 μm is formed, and this silicon oxide film 2 is patterned by reactive ion etching using CHF using a resist pattern formed by photolithography as a mask to form a contact hole 3 with a diameter of 1.0 μm. do. And further after this, 6
By thermal decomposition of SiH4 at 00°C, a film thickness of 1.
A 3 μm thick polycrystalline silicon film 6 is formed to fill the contact hole 3 (FIG. 1(a)).

【0022】続いて、塩素を用いたRIEにより多結晶
シリコン膜6をエッチバックし、コンタクトホール3の
底部に膜厚0.2μm の多結晶シリコン層6を残す(
図1(b) )。
Next, the polycrystalline silicon film 6 is etched back by RIE using chlorine, leaving a polycrystalline silicon layer 6 with a thickness of 0.2 μm at the bottom of the contact hole 3 (
Figure 1(b)).

【0023】続いてDCスパッタ法により、基板表面全
体に膜厚90nmのチタン膜4および膜厚70nmのT
iN膜5を形成する(図1(c) )。
Next, by DC sputtering, a titanium film 4 with a thickness of 90 nm and a T film with a thickness of 70 nm are deposited on the entire surface of the substrate.
An iN film 5 is formed (FIG. 1(c)).

【0024】次いで、図1(d) に示すように窒素雰
囲気中で750℃〜800℃120秒のランプアニ−ル
を行い、拡散層11上に膜厚0.23μmのTiSi2
 層7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(d), lamp annealing is performed at 750° C. to 800° C. for 120 seconds in a nitrogen atmosphere to form a TiSi2 film with a thickness of 0.23 μm on the diffusion layer 11.
Form layer 7.

【0025】この後、図1(e) に示すごとく未反応
のTi膜4およびTiN膜5を過酸化水素水と硫酸との
混合液でエッチング除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 1(e), the unreacted Ti film 4 and TiN film 5 are removed by etching with a mixed solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid.

【0026】次いで、図1(f) に示すごとくWF6
 とSiH4 とを用いた選択CVD法によりTiSi
2 層7上にのみ膜厚1.2μm のW層8を選択的に
形成する。
Next, as shown in FIG. 1(f), WF6
TiSi by selective CVD method using and SiH4
2. A W layer 8 having a thickness of 1.2 μm is selectively formed only on layer 7.

【0027】このようにして埋め込まれたコンタクトホ
ールではTiSi2の膜厚が0.23μm と厚いため
、W層8が基板1まで食い込むこともなく、ジャンクシ
ョンリークを防止することができ、またTiSi2 層
7とW層8のみで形成されているため、コンタクト抵抗
を低くすることができる。
In the contact hole filled in this way, the TiSi2 film thickness is as thick as 0.23 μm, so the W layer 8 does not dig into the substrate 1, and junction leakage can be prevented, and the TiSi2 layer 7 Since the contact resistance is formed of only the W layer 8 and the W layer 8, the contact resistance can be lowered.

【0028】そしてまた、コンタクトのオーミック接触
性が良好で微細化に対しても特性の良好なデバイスを得
ることができる。
Furthermore, it is possible to obtain a device with good ohmic contact properties and good characteristics even when miniaturized.

【0029】実施例2 次に本発明の第2の実施例について説明する。Example 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0030】実施例1では、Ti層4の形成を酸化シリ
コン膜2の上にも行ったが、この例では多結晶シリコン
層6上にのみ形成するようにしたことを特徴とする。
In Example 1, the Ti layer 4 was also formed on the silicon oxide film 2, but this example is characterized in that it is formed only on the polycrystalline silicon layer 6.

【0031】したがって未反応のTi膜の除去工程を省
くことができる。
[0031] Therefore, the step of removing the unreacted Ti film can be omitted.

【0032】コンタクトホール3の形成、多結晶シリコ
ン層の埋め込みまでは実施例1と同様である(図2(a
) および(b) )。
The process up to forming the contact hole 3 and filling the polycrystalline silicon layer is the same as in Example 1 (see FIG. 2(a)
) and (b) ).

【0033】この後図2(c) に示すように、TiC
l4 とSiH4 とH2 とを用いた熱分解法により
、多結晶シリコン層6上にのみ選択的に膜厚90nmの
チタン層4を形成する。このときの基板温度は400〜
450℃とする。
After this, as shown in FIG. 2(c), TiC
A titanium layer 4 having a thickness of 90 nm is selectively formed only on the polycrystalline silicon layer 6 by a thermal decomposition method using l4, SiH4, and H2. The substrate temperature at this time is 400~
The temperature shall be 450°C.

【0034】この後、図2(d) および(e) に示
すように実施例1と同様にしてTiSi2 層7とW層
8を形成するが、未反応のTi層の除去工程は不要とな
る。
Thereafter, as shown in FIGS. 2(d) and 2(e), a TiSi2 layer 7 and a W layer 8 are formed in the same manner as in Example 1, but the step of removing the unreacted Ti layer is not necessary. .

【0035】この方法によっても実施例1と同様コンタ
クト抵抗が低く信頼性の高いコンタクトの形成を行うこ
とが可能となる。
[0035] This method also makes it possible to form a highly reliable contact with low contact resistance as in the first embodiment.

【0036】実施例3 次に本発明の第3の実施例について説明する。Example 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0037】この例では、600〜750℃の高温で多
結晶シリコン層6上にTiSi2 7を成長させると同
時にこのチタン層を多結晶シリコン層6と反応させ、こ
れによりコンタクトホール内に選択的にTiSi2 層
7を形成し、その後、800℃、30秒のランプアニ−
ルを行うことにより、TiSi2 層7を低抵抗化する
ようにしたことを特徴とする。
In this example, TiSi2 7 is grown on the polycrystalline silicon layer 6 at a high temperature of 600 to 750°C, and at the same time this titanium layer is reacted with the polycrystalline silicon layer 6, thereby selectively forming the titanium layer in the contact hole. A TiSi2 layer 7 is formed, followed by lamp annealing at 800°C for 30 seconds.
It is characterized in that the TiSi2 layer 7 is made to have a low resistance by performing the process.

【0038】コンタクトホール3の形成、多結晶シリコ
ン層の埋め込みまでは実施例1および2と同様である(
図3(a) および(b) )。
The process up to the formation of the contact hole 3 and the filling of the polycrystalline silicon layer is the same as in Examples 1 and 2 (
Figures 3(a) and (b)).

【0039】この後図3(c) に示すように、TiC
l4 とSiH4 とH2 とを用いた熱分解法により
、多結晶シリコン層6上にのみ選択的にチタン層を形成
すると同時にこの層を多結晶シリコン層6と反応させT
iSi2 層7を形成する。このときの基板温度は60
0〜750℃とする。
After this, as shown in FIG. 3(c), TiC
A titanium layer is selectively formed only on the polycrystalline silicon layer 6 by a thermal decomposition method using L4, SiH4, and H2, and at the same time, this layer is reacted with the polycrystalline silicon layer 6 to form a titanium layer.
An iSi2 layer 7 is formed. The substrate temperature at this time is 60
The temperature shall be 0 to 750°C.

【0040】そして、800℃、30秒のランプアニ−
ルを行い、TiSi2 層7を低抵抗化し、図3(d)
 に示すようにさらにこの上にW層8を選択的に形成す
る。
[0040] Then, lamp annealing at 800°C for 30 seconds
The resistance of the TiSi2 layer 7 was lowered by applying
Further, a W layer 8 is selectively formed thereon as shown in FIG.

【0041】この方法によっても実施例1および2と同
様コンタクト抵抗が低く信頼性の高いコンタクトの形成
を行うことが可能となる。
[0041] This method also makes it possible to form a highly reliable contact with low contact resistance as in Examples 1 and 2.

【0042】実施例4 次に本発明の第4の実施例について説明する。Example 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0043】実施例1では、拡散層11上に多結晶シリ
コン膜6を形成したが、この例では850℃でSiBr
4 とH2 とを分解して拡散層11上に選択的にエピ
タキシャルシリコン層9を形成することを特徴とするも
ので、以降の工程は実施例1と同様である。
In Example 1, the polycrystalline silicon film 6 was formed on the diffusion layer 11, but in this example, SiBr was formed at 850°C.
4 and H2 are decomposed to selectively form an epitaxial silicon layer 9 on the diffusion layer 11, and the subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0044】すなわち、図4(a) に示すように、コ
ンタクトホール3の形成ののち、選択的エピタキシャル
成長法により850℃でSiBr4 とH2 とを分解
して拡散層11上にエピタキシャルシリコン層9を形成
する。
That is, as shown in FIG. 4(a), after forming the contact hole 3, SiBr4 and H2 are decomposed at 850° C. by selective epitaxial growth to form an epitaxial silicon layer 9 on the diffusion layer 11. do.

【0045】後は図4(b) 乃至図4(e) に示す
ように実施例1と同様にコンタクトを形成する。
After that, contacts are formed in the same manner as in Example 1, as shown in FIGS. 4(b) to 4(e).

【0046】実施例5 次に本発明の第5の実施例について説明する。Example 5 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0047】実施例2では、拡散層11上に多結晶シリ
コン膜6を形成したが、この例では実施例4と同様、8
50℃でSiBr4 とH2 とを分解して拡散層11
上に選択的にエピタキシャルシリコン層9を形成するこ
とを特徴とするもので、以降の工程は実施例2と同様で
ある。
In Example 2, the polycrystalline silicon film 6 was formed on the diffusion layer 11, but in this example, as in Example 4, the polycrystalline silicon film 6 was
SiBr4 and H2 are decomposed at 50°C to form a diffusion layer 11.
This embodiment is characterized in that an epitaxial silicon layer 9 is selectively formed thereon, and the subsequent steps are the same as in the second embodiment.

【0048】すなわち、図5(a) にしめすように、
コンタクトホール3の形成ののち、選択的エピタキシャ
ル成長法により850℃でSiBr4 とH2 とを分
解して拡散層11上にエピタキシャルシリコン層9を形
成する。
That is, as shown in FIG. 5(a),
After forming the contact hole 3, SiBr4 and H2 are decomposed at 850° C. by selective epitaxial growth to form an epitaxial silicon layer 9 on the diffusion layer 11.

【0049】後は図5(b) 乃至図5(e) に示す
ように実施例2と同様にコンタクトを形成する。
Afterwards, contacts are formed in the same manner as in Example 2, as shown in FIGS. 5(b) to 5(e).

【0050】実施例6 次に本発明の第6の実施例について説明する。Example 6 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

【0051】実施例3では、拡散層11上に多結晶シリ
コン膜6を形成したが、この例では実施例4および5と
同様、850℃でSiBr4 とH2 とを分解して拡
散層11上に選択的にエピタキシャルシリコン層9を形
成することを特徴とするもので、以降の工程は実施例3
と同様である。
In Example 3, the polycrystalline silicon film 6 was formed on the diffusion layer 11, but in this example, as in Examples 4 and 5, SiBr4 and H2 were decomposed at 850° C. and the polycrystalline silicon film 6 was formed on the diffusion layer 11. This method is characterized by selectively forming an epitaxial silicon layer 9, and the subsequent steps are as in Example 3.
It is similar to

【0052】すなわち、図6(a) にしめすように、
コンタクトホール3の形成ののち、選択的エピタキシャ
ル成長法により850℃でSiBr4 とH2 とを分
解して拡散層11上にエピタキシャルシリコン層9を形
成する。
That is, as shown in FIG. 6(a),
After forming the contact hole 3, SiBr4 and H2 are decomposed at 850° C. by selective epitaxial growth to form an epitaxial silicon layer 9 on the diffusion layer 11.

【0053】後は図6(b) および(c) に示すよ
うに実施例3と同様にコンタクトを形成する。  なお
前記実施例ではp+ 型拡散層11上にコンタクトを形
成する場合について説明したが、n+ 型拡散層上にコ
ンタクトを形成する場合についても適用可能であること
はいうまでもない。
Afterwards, contacts are formed in the same manner as in Example 3, as shown in FIGS. 6(b) and 6(c). In the above embodiment, the case where the contact is formed on the p+ type diffusion layer 11 has been described, but it goes without saying that the present invention is also applicable to the case where the contact is formed on the n+ type diffusion layer.

【0054】また、コンタクト孔に埋め込むシリコンと
しては多結晶シリコン、エピタキシャルシリコンの他、
アモルファスシリコンを用いても良い。基板表面全面に
アモルファスシリコン膜を形成する場合は基板温度50
0℃以下としSiH4 の熱分解で行うようにすればよ
い。選択成長によってシリコン層を形成する場合には、
SiBr4 とH2 とを分解する方法を用いれば良く
、このときの基板温度によって多結晶シリコン層(60
0℃)、アモルファスシリコン層(450℃)を成長さ
せることも可能である。
[0054] In addition to polycrystalline silicon and epitaxial silicon, silicon to be buried in the contact hole may include polycrystalline silicon, epitaxial silicon,
Amorphous silicon may also be used. When forming an amorphous silicon film on the entire surface of the substrate, the substrate temperature is 50°C.
It may be carried out by thermal decomposition of SiH4 at a temperature of 0° C. or lower. When forming a silicon layer by selective growth,
It is sufficient to use a method of decomposing SiBr4 and H2, and depending on the substrate temperature at this time, the polycrystalline silicon layer (60
It is also possible to grow an amorphous silicon layer (450°C).

【0055】また、前記実施例では、高融点金属として
Tiを用いたが、Zn,Mo,Co,Ni,Wなどの金
属を用いても良い。
Further, in the above embodiment, Ti was used as the high melting point metal, but metals such as Zn, Mo, Co, Ni, and W may also be used.

【0056】また、金属膜としては、Wの他、Al,C
uなどの金属も適用可能である。Al膜は、トリイソブ
チルアルミニウムを用いてシリサイド層上に選択的に形
成でき、Cu膜はCuCl2 を用いて同じくシリサイ
ド層上に選択的に形成できる。さらにまた、金属膜はシ
リサイド層上に選択的に形成する他、シリサイド層を含
む基板表面全面に形成するようにしてもよい。
[0056] In addition to W, the metal film may include Al, C, etc.
Metals such as u are also applicable. An Al film can be selectively formed on the silicide layer using triisobutylaluminum, and a Cu film can also be selectively formed on the silicide layer using CuCl2. Furthermore, the metal film may be formed not only selectively on the silicide layer but also over the entire surface of the substrate including the silicide layer.

【0057】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々変形して実施することができる。
In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0058】また、TiSi2 層の膜厚も上記実施例
に限定されることはない。ここでTiSi2 層の膜厚
とジャンクションリーク電流との関係を調べるため、次
の実験を行った。
Furthermore, the thickness of the TiSi2 layer is not limited to the above embodiment. In order to investigate the relationship between the thickness of the TiSi2 layer and the junction leakage current, the following experiment was conducted.

【0059】すなわちp型シリコン基板表面に形成され
たn+ 拡散層(厚さ70nm)に対してコンタクトを
とる。直径1.0μm 、深さ1.5μm のコンタク
トホールにTiSi2 層を膜厚を変化させて形成した
後に、W層を完全に埋め込み、この上にAl合金で配線
を形成して、n+ /pジャンクションのジャンクショ
ンリーク電流を測定した。図7はその結果を示す特性図
である。TiSi2 の膜厚が0.15μm 以上では
、ジャンクションリーク電流が大きくなっている。これ
はTiSi2 が薄いため、W層がこのTiSi2 層
を突き抜け、ジャンクション破壊が起きているためと考
えられる。このことにより、TiSi2 層の膜厚は0
.15μm 程度以上必要であることがわかる。
That is, contact is made with the n+ diffusion layer (70 nm thick) formed on the surface of the p-type silicon substrate. After forming a TiSi2 layer with varying thickness in a contact hole with a diameter of 1.0 μm and a depth of 1.5 μm, a W layer is completely buried, and wiring is formed with Al alloy on top of this to form an n+/p junction. The junction leak current was measured. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the results. When the TiSi2 film thickness is 0.15 μm or more, the junction leak current becomes large. This is thought to be due to the fact that the W layer penetrates through the TiSi2 layer and junction breakdown occurs because the TiSi2 layer is thin. As a result, the thickness of the TiSi2 layer is 0.
.. It can be seen that approximately 15 μm or more is required.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、コンタクトホール底部の半導体基板上にシリコン層
を形成し、ついでこのシリコン層から自己整合的に高融
点金属のシリサイド層を形成し、この高融点金属シリサ
イド層上に金属膜を形成するようにしているため、低抵
抗で、ジャンクションリークのないコンタクトを形成す
ることが可能となる。
As explained above, according to the present invention, a silicon layer is formed on a semiconductor substrate at the bottom of a contact hole, and then a silicide layer of a high melting point metal is formed from this silicon layer in a self-aligned manner. Since a metal film is formed on this high melting point metal silicide layer, it is possible to form a contact with low resistance and no junction leak.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例の半導体装置の製造工程
図。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】TiSi2 膜厚とジャンクションリーク電流
との関係を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between TiSi2 film thickness and junction leakage current.

【図8】従来例の半導体装置の製造工程図。FIG. 8 is a manufacturing process diagram of a conventional semiconductor device.

【図9】従来例の半導体装置の製造工程図。FIG. 9 is a manufacturing process diagram of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  シリコン基板 2  酸化シリコン膜 22  フィールド酸化膜 3  コンタクトホール 4  Ti膜 5  TiN膜 6  多結晶シリコン膜 7  TiSi2 層 8  W層 9  エピタキシャルシリコン層 11  拡散層 1 Silicon substrate 2 Silicon oxide film 22 Field oxide film 3 Contact hole 4 Ti film 5 TiN film 6 Polycrystalline silicon film 7 TiSi2 layer 8 W layer 9 Epitaxial silicon layer 11 Diffusion layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板にコンタクトを形成する工
程を含む半導体装置の製造方法において、前記基板上に
絶縁膜を形成しこの絶縁膜にコンタクトホールを形成す
るコンタクトホール形成工程と前記コンタクトホール内
に選択的にシリコン層を形成するシリコン層形成工程と
、前記シリコン層から自己整合的に厚い高融点金属シリ
サイド層を形成するシリサイド層形成工程と、前記高融
点金属シリサイド層上に金属膜を形成する金属膜形成工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a contact on a semiconductor substrate, a contact hole forming step of forming an insulating film on the substrate and forming a contact hole in the insulating film, and a step of forming a contact hole in the contact hole. a silicon layer forming step of selectively forming a silicon layer; a silicide layer forming step of forming a thick refractory metal silicide layer from the silicon layer in a self-aligned manner; and forming a metal film on the refractory metal silicide layer. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a metal film.
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