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JPH0722346A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0722346A
JPH0722346A JP5164584A JP16458493A JPH0722346A JP H0722346 A JPH0722346 A JP H0722346A JP 5164584 A JP5164584 A JP 5164584A JP 16458493 A JP16458493 A JP 16458493A JP H0722346 A JPH0722346 A JP H0722346A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact hole
semiconductor substrate
film
forming
sidewall
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
JP5164584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhito Momotake
康仁 百武
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5164584A priority Critical patent/JPH0722346A/en
Publication of JPH0722346A publication Critical patent/JPH0722346A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To obtain a highly reliable semiconductor device of a structure, where in a coverage ratio of a metal wiring in contact holes is improved. CONSTITUTION:A semiconductor device is constituted of a semiconductor substrate 1, an interlayer oxide film 4 provided on this substrate 1, contact holes 5 which penetrate this film 4 and are bored on the substrate 1, sidewalls 20, which are provided in these holes 5 and have the same conductivity type as that of diffused layers 2a and 2b to be brought into contact in the substrate 1, and a metal wiring 6A connected with the layers 2a and 2b via the holes 5, in which these sidewalls 20 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばDRAM等の
半導体装置およびその製造方法に関し、特にアスペクト
比の大きいコンタクトホールにおける金属配線のカバレ
ッジ率の改善された半導体装置およびその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a DRAM and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having an improved coverage of metal wiring in a contact hole having a large aspect ratio and a method of manufacturing the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばDRAMに代表される最近の半導
体装置は、微細化の一途をたどっており、それに伴って
電極配線相互間または電極配線と基板との間の接続用の
コンタクトホール(接続孔またはビアホール)も縮小化
されていく傾向にある。しかしながら、半導体装置の縦
方向のサイズは、キャパシタの容量を確保する等の理由
からほとんど縮小されていない。このため、上述のコン
タクトホールのアスペクト比(コンタクトホール径に対
する深さの比)は増加の一途をたどっている。
2. Description of the Related Art Recent semiconductor devices typified by, for example, DRAMs have been miniaturized, and accordingly, contact holes (connection holes) for connection between electrode wirings or between electrode wirings and a substrate. Or via holes) also tend to shrink. However, the size of the semiconductor device in the vertical direction has hardly been reduced for reasons such as ensuring the capacitance of the capacitor. Therefore, the aspect ratio of the above-mentioned contact hole (ratio of depth to contact hole diameter) is increasing.

【0003】図7は従来の半導体装置として例えばMO
SFETの構造の一例を示す断面図である。図におい
て、1は例えばP型のシリコン単結晶からなる半導体基
板、2aおよび2bは半導体基板1上に形成された例え
ばN型の拡散層であって、拡散層2aおよび2bはそれ
ぞれ後述のトランジスタのソース領域おおびドレイン領
域となる。2cは半導体基板1上にに形成されたゲート
酸化膜、2dはポリシリコン等よりなるゲート電極であ
る。ソース領域2a、ドレイン領域2b、ゲート酸化膜
2cおよびゲート電極2dによりトランジスタ2を構成
する。
FIG. 7 shows a conventional semiconductor device such as an MO.
It is sectional drawing which shows an example of the structure of SFET. In the figure, reference numeral 1 is a semiconductor substrate made of, for example, P-type silicon single crystal, 2a and 2b are, for example, N-type diffusion layers formed on the semiconductor substrate 1, and diffusion layers 2a and 2b are respectively for transistors described later. It becomes a source region and a drain region. Reference numeral 2c is a gate oxide film formed on the semiconductor substrate 1, and 2d is a gate electrode made of polysilicon or the like. The transistor 2 is constituted by the source region 2a, the drain region 2b, the gate oxide film 2c and the gate electrode 2d.

【0004】3は半導体基板1上に形成され、トランジ
スタ2間を分離するためのフィールド酸化膜、4はトラ
ンジスタ2上に形成された例えばBPSG(ボロンおよ
びリン入りのシリケートガラス)等よりなる層間酸化
膜、5は層間酸化膜4を貫通して形成され、ソース領域
2aおよびドレイン領域2bと後述の金属配線とを電気
的に接続するためのコンタクトホール、6はコンタクト
ホール5を介してトランジスタ2を電気的に接続するた
めの金属配線、7は例えばシリコン窒化膜またはシリコ
ン酸化膜等よりなる保護膜である。
Reference numeral 3 is a field oxide film formed on the semiconductor substrate 1 for isolating the transistors 2 from each other, and 4 is an interlayer oxide formed on the transistor 2 and made of, for example, BPSG (silicate glass containing boron and phosphorus). The films 5 are formed through the interlayer oxide film 4 and are contact holes for electrically connecting the source region 2a and the drain region 2b to a metal wiring described later, and 6 is the transistor 2 via the contact hole 5. Metal wiring 7 for electrically connecting is a protective film made of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film.

【0005】なお、最近のデバイスでは、金属配線6
は、例えば銅やシリコンを含むアルミ系合金膜6a、お
よびアルミ合金膜6aが下地の半導体基板1と反応する
ことを防ぐための例えば窒化チタン(TiN)よりなる
バリアメタル層6bより構成されている。金属配線6を
このように多層化することにより、より信頼度の高い配
線が実現される。
In recent devices, the metal wiring 6
Is composed of, for example, an aluminum alloy film 6a containing copper or silicon, and a barrier metal layer 6b made of, for example, titanium nitride (TiN) for preventing the aluminum alloy film 6a from reacting with the underlying semiconductor substrate 1. . By making the metal wiring 6 multi-layered in this way, wiring with higher reliability is realized.

【0006】さて、デバイスがより縮小化したとき、コ
ンタクトホール5のアスペクト比はより大きいものとな
ってゆく。通常、金属配線6は、信頼性上最も実績のあ
るスパッタ法により形成されるが、スパッタ法の成膜原
理上コンタクトホール5内での段差被覆率即ちカバレッ
ジ率(金属配線のフラット部での膜厚に対するコンタク
トホール5内の最も薄い膜厚の比率)は、非常に低いも
のとなる。特に、高いアスペクト比のコンタクトホール
の場合、図に破線8で示すようなアルミ合金膜6aの断
線が生じることも稀ではない。
Now, when the device is further downsized, the aspect ratio of the contact hole 5 becomes larger. Normally, the metal wiring 6 is formed by the sputtering method, which has the best track record in terms of reliability. However, due to the film forming principle of the sputtering method, the step coverage or the coverage rate (the film at the flat portion of the metal wiring) in the contact hole 5 is formed. The ratio of the thinnest film thickness in the contact hole 5 to the thickness) is extremely low. In particular, in the case of a contact hole having a high aspect ratio, it is not uncommon for the aluminum alloy film 6a to be broken as shown by the broken line 8 in the figure.

【0007】ところで、最近のデバイスの縮小化に伴
い、コンタクトホールのアスペクト比が増大し、金属配
線のカバレッジ率が低下し、デバイスの信頼性上大きな
問題になっていることを上述したが、この1つの解決方
法として、真空中でスパッタ法によりアルミ系合金膜を
形成した後高温熱処理(以下、アルミリフロー法とい
う)したり、あるいは高温加熱しながら同時にスパッタ
法によりアルミ系合金膜を形成(以下、高温アルミスパ
ッタ法という)させ、コンタクトホールにおける金属配
線のカバレッジ率を改善する方法がある。
By the way, with the recent reduction in the size of the device, the aspect ratio of the contact hole is increased, the coverage ratio of the metal wiring is lowered, and it has been described above that the reliability of the device becomes a serious problem. One solution is to perform high-temperature heat treatment (hereinafter referred to as "aluminum reflow method") after forming an aluminum-based alloy film by a sputtering method in vacuum, or simultaneously form an aluminum-based alloy film by a sputtering method while heating at a high temperature (hereinafter , High temperature aluminum sputtering method) to improve the coverage ratio of the metal wiring in the contact hole.

【0008】図8はアルミリフロー法を用いた従来の半
導体装置として例えばMOSFETの構造の一例を示す
断面図である。図において、図7と対応する部分には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。図において、
9はアルミリフロー法を用いた金属配線であって、この
金属配線9は例えばリフロー(高温熱処理)したアルミ
系合金膜9aと、窒化チタン等よりなるバリアメタル層
とチタン(Ti)よりなるウエット層の二重構造をとる
バリアメタル膜9bとで構成される。10はアルミ系合
金膜9aにより埋め込まれたコンタクトホール5内に発
生したいわゆるボイド(空隙)である。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of the structure of, for example, a MOSFET as a conventional semiconductor device using the aluminum reflow method. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the figure,
Reference numeral 9 is a metal wiring using the aluminum reflow method. The metal wiring 9 is, for example, a reflowed (high temperature heat treated) aluminum alloy film 9a, a barrier metal layer made of titanium nitride or the like and a wet layer made of titanium (Ti). And a barrier metal film 9b having a double structure. Reference numeral 10 is a so-called void (void) generated in the contact hole 5 filled with the aluminum alloy film 9a.

【0009】この場合、通常のスパッタ法によるバリア
メタル層と異なり、半導体基板1とアルミ系合金膜9a
との反応を防ぐバリアメタル層だけでなく、アルミ系合
金膜9aのぬれ性を良くするためのチタンよりなるウエ
ット層が50〜300Å程度必要となる。これにより、
良好なアルミ系合金膜9aの埋め込まれたコンタクトホ
ール5が得られるが、幾つかのコンタクトホール5では
その内部に図に示すような大きなボイド10が発生し、
信頼性が著しく劣化する。
In this case, unlike the barrier metal layer formed by the usual sputtering method, the semiconductor substrate 1 and the aluminum alloy film 9a are formed.
In addition to the barrier metal layer for preventing the reaction with, a wet layer made of titanium for improving the wettability of the aluminum-based alloy film 9a is required to be about 50 to 300 Å. This allows
Although the contact holes 5 in which the good aluminum-based alloy film 9a is embedded are obtained, some of the contact holes 5 have large voids 10 as shown in the figure,
The reliability is significantly deteriorated.

【0010】このようなボイド10の発生する理由を図
9を参照して説明する。通常、層間酸化膜4はBPSG
やTEOS(テトラエチルオルリシリケート)を原料と
してCVD法(化学気相成長法)により形成される。こ
の層間酸化膜4はいわゆる段差被覆性は良いものの完全
なシリコン酸化膜(SiO2)になっていない膜であり、
多くの欠陥やフリーの酸素(O2)を含有している。ア
ルミリフロー法の工程においては、アルミ合金膜と下地
との界面でのぬれ性を改善するために、チタン等のアル
ミ合金膜とぬれ性の良い金属を敷き、ウエット層として
用いている。
The reason why the void 10 is generated will be described with reference to FIG. Normally, the interlayer oxide film 4 is BPSG.
Or TEOS (tetraethyl orthosilicate) as a raw material is formed by the CVD method (chemical vapor deposition method). This interlayer oxide film 4 is a film which has a good so-called step coverage but is not a perfect silicon oxide film (SiO 2 ).
It contains many defects and free oxygen (O 2 ). In the process of the aluminum flow method, in order to improve the wettability at the interface between the aluminum alloy film and the base, an aluminum alloy film such as titanium and a metal having good wettability are laid and used as a wet layer.

【0011】しかしながら、アルミリフロー法もしくは
高温アルミスパッタ法の適用中、半導体基板1は480
℃〜580℃と高温になるため、層間酸化膜4中から酸
素11がコンタクトホール5内に拡散してくる。この酸
素11はバリアメタル膜9bのウエット層と反応し、バ
リアメタル膜9bは実質的に金属酸化膜12に変化す
る。この金属酸化膜12とアルミ合金膜9aのぬれ性は
極めて悪く、この結果、コンタクトホール5にはアルミ
合金膜9aが埋め込まれず、ボイド10が発生する。
However, during the application of the aluminum reflow method or the high temperature aluminum sputtering method, the semiconductor substrate 1 is 480
Since the temperature is as high as ℃ to 580 ℃, oxygen 11 diffuses into the contact hole 5 from the interlayer oxide film 4. The oxygen 11 reacts with the wet layer of the barrier metal film 9b, and the barrier metal film 9b substantially changes into the metal oxide film 12. The wettability between the metal oxide film 12 and the aluminum alloy film 9a is extremely poor, and as a result, the aluminum alloy film 9a is not embedded in the contact hole 5 and a void 10 is generated.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、金属配線のコンタクト
ホールにおけるカバレッジ率が非常に悪くて信頼性に乏
しく、しかもこのカバレッジ率を改善するためのアルミ
リフロー法等を用いても任意のコンタクトホールにおい
て大きなボイドが発生し、金属配線が断線する等半導体
装置の信頼性を著しく劣化させるという問題点があっ
た。
Since the conventional semiconductor device is constructed as described above, the coverage ratio in the contact hole of the metal wiring is very poor and the reliability is poor, and in order to improve this coverage ratio. Even if the aluminum reflow method etc. is used, a large void is generated in an arbitrary contact hole, and there is a problem that the reliability of the semiconductor device is remarkably deteriorated due to disconnection of metal wiring.

【0013】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、コンタクトホールにおける金属配
線のカバレッジ率が改善された信頼性の高い半導体装置
およびその製造方法を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a highly reliable semiconductor device having an improved coverage of metal wiring in a contact hole and a manufacturing method thereof. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に設
けられた層間絶縁膜と、この層間絶縁膜を貫通して上記
半導体基板上に穿設されたコンタクトホールと、このコ
ンタクトホール内に設けられ、上記半導体基板内のコン
タクトすべき拡散層と同一の導電型のサイドウォール
と、このサイドウォールの設けられた上記コンタクトホ
ールを介して上記拡散層と接続された金属配線とを備え
たものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, a semiconductor substrate, an interlayer insulating film provided on the semiconductor substrate, and the interlayer insulating film penetrating the semiconductor substrate. Through the contact hole formed in the contact hole, the side wall of the same conductivity type as the diffusion layer to be contacted in the semiconductor substrate, and the contact hole in which the side wall is formed. The metal wiring connected to the diffusion layer is provided.

【0015】請求項2記載の発明に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程
と、上記層間絶縁膜に上記半導体基板に達するコンタク
トホールを形成する工程と、少なくとも上記コンタクト
ホール上にポリシリコン膜を形成する工程と、上記ポリ
シリコン膜をエッチバックして上記コンタクトホール内
にサイドウォールを形成する工程と、上記サイドウォー
ルに上記半導体基板のコンタクトすべき拡散層と同一の
導電型の不純物を導入する工程と、少なくとも上記サイ
ドウォールの形成されている上記コンタクトホール内に
バリアメタル層および金属層を形成する工程とを含むも
のである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises: forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate; forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film; A step of forming a polysilicon film on the contact hole, a step of etching back the polysilicon film to form a sidewall in the contact hole, and a diffusion layer to be in contact with the semiconductor substrate on the sidewall. It includes a step of introducing impurities of the same conductivity type and a step of forming a barrier metal layer and a metal layer in at least the contact hole in which the sidewall is formed.

【0016】請求項3記載の発明に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程
と、上記層間絶縁膜に上記半導体基板に達するコンタク
トホールを形成する工程と、少なくとも上記コンタクト
ホール上にポリシリコン膜を形成する工程と、上記ポリ
シリコン膜をエッチバックして上記コンタクトホール内
にサイドウォールを形成する工程と、上記サイドウォー
ルに上記半導体基板のコンタクトすべき拡散層と同一の
導電型の不純物を導入する工程と、少なくとも上記サイ
ドウォールの形成されている上記コンタクトホール内に
バリアメタル層およびウエット層を形成する工程と、真
空状態で上記ウエット層上に金属層を形成し、高温熱処
理する工程とを含むものである。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention, at least a step of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film, A step of forming a polysilicon film on the contact hole, a step of etching back the polysilicon film to form a sidewall in the contact hole, and a diffusion layer to be in contact with the semiconductor substrate on the sidewall. A step of introducing impurities of the same conductivity type, a step of forming a barrier metal layer and a wet layer at least in the contact hole where the sidewall is formed, and a step of forming a metal layer on the wet layer in a vacuum state And a step of performing high temperature heat treatment.

【0017】[0017]

【作用】請求項1記載の発明においては、コンタクトホ
ール内に半導体基板内のコンタクトすべき拡散層と同一
の導電型のサイドウォールが存在するので、実質的にコ
ンタクトホールの形状がサイドウォールの形状で規定さ
れ、金属配線の材料を埋め込み易い形状例えば順テーパ
状となるため、コンタクトホール内における金属配線の
カバレッジ率が改善される。
According to the present invention, since the sidewall of the same conductivity type as the diffusion layer to be contacted in the semiconductor substrate exists in the contact hole, the shape of the contact hole is substantially the shape of the sidewall. Since the shape of the metal wiring is such that the material of the metal wiring is easily embedded, for example, the forward tapered shape, the coverage of the metal wiring in the contact hole is improved.

【0018】又、請求項2記載の発明においては、コン
タクトホール上にポリシリコン膜を形成し、このポリシ
リコン膜をエッチバックしてコンタクトホール内にサイ
ドウォールを形成し、さらにサイドウォールに半導体基
板のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型の不純物を
導入して導電化し、しかる後コンタクトホール内にバリ
アメタル層および金属層からなる金属配線をを形成す
る。これにより、実質的にコンタクトホールの形状がサ
イドウォールの形状で規定された所定形状例えば順テー
パ状となるため、金属配線を構成するバリアメタル層お
よび金属層の埋め込みが容易でかつ確実となり、コンタ
クトホール内における金属配線のカバレッジ率が改善さ
れる。
According to the second aspect of the invention, a polysilicon film is formed on the contact hole, the polysilicon film is etched back to form a sidewall in the contact hole, and the semiconductor substrate is formed on the sidewall. An impurity of the same conductivity type as that of the diffusion layer to be contacted is introduced to make it conductive, and thereafter, a metal wiring including a barrier metal layer and a metal layer is formed in the contact hole. As a result, the shape of the contact hole is substantially a predetermined shape defined by the shape of the sidewall, for example, a forward taper shape, so that the barrier metal layer and the metal layer forming the metal wiring can be easily and surely filled, and the contact The coverage of the metal wiring in the hole is improved.

【0019】又、請求項3記載の発明においては、コン
タクトホール上にポリシリコン膜を形成し、このポリシ
リコン膜をエッチバックしてコンタクトホール内にサイ
ドウォールを形成し、さらにサイドウォールに半導体基
板のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型の不純物を
導入して導電化し、しかる後コンタクトホール内にバリ
アメタル層およびウエット層を形成し、次いで真空状態
でウエット層上に金属層を形成して高温熱処理する。こ
れにより、実質的にコンタクトホールの形状がサイドウ
ォールの形状で規定された所定形状例えば順テーパ状と
なり、しかも金属層が高温熱処理されているのでウエッ
ト層が酸化さず、金属層のコンタクトホール内における
ぬれ性が保証されるため、金属配線を構成するバリアメ
タル層および金属層の埋め込みを再現性良く容易にかつ
確実に行うことができ、コンタクトホール内における金
属配線のカバレッジ率がさらに改善される。
Further, in the third aspect of the present invention, a polysilicon film is formed on the contact hole, the polysilicon film is etched back to form a sidewall in the contact hole, and the semiconductor substrate is formed on the sidewall. The impurity of the same conductivity type as that of the diffusion layer to be contacted is introduced to make it conductive, and then a barrier metal layer and a wet layer are formed in the contact hole, and then a metal layer is formed on the wet layer in a vacuum state. Heat treatment at high temperature. As a result, the shape of the contact hole substantially becomes a predetermined shape defined by the shape of the sidewall, for example, a forward taper shape, and since the metal layer is heat-treated at a high temperature, the wet layer is not oxidized and the inside of the contact hole of the metal layer is not oxidized. Since the wettability of the metal wiring is ensured, the barrier metal layer and the metal layer forming the metal wiring can be embedded easily and reliably with good reproducibility, and the coverage rate of the metal wiring in the contact hole is further improved. .

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を、半導体装置と
して例えばMOSFETの場合を例に取り、図について
説明する。図1はこの発明の一実施例によるMOSFE
Tの構造を示す断面図であり、図7と対応する部分には
同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図におい
て、6Aはコンタクトホール5を介してトランジスタ2
を電気的に接続するための金属配線であって、この金属
配線6Aは、例えば銅やシリコンを含む金属層としての
アルミ系合金膜6c、およびアルミ合金膜6cが下地の
半導体基板1と反応することを防ぐための例えば窒化チ
タン(TiN)よりなるバリアメタル層6dより構成さ
れている。金属配線6Aをこのように多層化することに
より、より信頼度の高い配線が実現される。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings by taking a semiconductor device such as a MOSFET as an example. FIG. 1 shows a MOSFE according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of T, and the portions corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the figure, 6A indicates the transistor 2 through the contact hole 5.
In the metal wiring 6A, the aluminum-based alloy film 6c as a metal layer containing, for example, copper or silicon, and the aluminum alloy film 6c react with the underlying semiconductor substrate 1. To prevent this, the barrier metal layer 6d is made of, for example, titanium nitride (TiN). By thus forming the metal wiring 6A in multiple layers, wiring with higher reliability is realized.

【0021】20はコンタクトホール5内に形成された
例えばポリシリコンからなるサイドウォールであって、
このサイドウォール20はソース領域2aおよびドレイ
ン領域2bと同一の導電型を有するものとする。 この
サイドウォール20の存在によりコンタクトホール5の
形状は、実質的に順テーパ状となり、PVD法(物理気
相成長法)例えばスパッタ法によるバリアメタル層6d
およびアルミ系合金膜6cのカバレッジ率は良好なもの
となる。
Reference numeral 20 is a sidewall formed in the contact hole 5 and made of, for example, polysilicon.
The sidewall 20 has the same conductivity type as the source region 2a and the drain region 2b. Due to the presence of the side wall 20, the shape of the contact hole 5 becomes substantially a forward taper shape, and the barrier metal layer 6d is formed by PVD method (physical vapor deposition method), for example, sputtering method.
And the coverage rate of the aluminum-based alloy film 6c becomes good.

【0022】図2および図3はこの発明の一実施例によ
るMOSFETの製造工程を示す断面図であり、これら
図2および図3を参照してその製造方法を順に説明す
る。まず、図2(a)において、第1導電型例えばP型
の半導体基板1上に層間絶縁膜例えば層間酸化膜4を形
成し、次いでこの層間酸化膜4の一部を開孔して半導体
基板1の主表面に達するコンタクトホール5を形成す
る。そして、このコンタクトホール5を通して第2導電
型例えばN型の不純物を導入し、トランジスタ2のソー
ス領域2aまたはドレイン領域2bとなる拡散層21を
半導体基板1の主表面上に形成する。
2 and 3 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a MOSFET according to an embodiment of the present invention, and the manufacturing method will be described in order with reference to FIGS. 2 and 3. First, in FIG. 2A, an interlayer insulating film, for example, an interlayer oxide film 4 is formed on a semiconductor substrate 1 of the first conductivity type, for example, P type, and then a part of the interlayer oxide film 4 is opened to form a semiconductor substrate. A contact hole 5 reaching the main surface 1 is formed. Then, impurities of the second conductivity type, for example N type, are introduced through this contact hole 5 to form a diffusion layer 21 to be the source region 2a or drain region 2b of the transistor 2 on the main surface of the semiconductor substrate 1.

【0023】次に、図2(b)において、コンタクトホ
ール5を含む層間酸化膜4上に例えば減圧CVD法によ
りポリシリコンを堆積し、エッチバックしてポリシリコ
ン膜22を形成する。この減圧CVD法によるポリシリ
コン膜22は、極めてカバレッジ率が良く、ほぼ均一に
成膜される。なお、このポリシリコン膜22の膜厚はコ
ンタクトホール5の外径の1/3程度が好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, polysilicon is deposited on the interlayer oxide film 4 including the contact holes 5 by, for example, the low pressure CVD method and etched back to form a polysilicon film 22. The polysilicon film 22 formed by the low pressure CVD method has a very good coverage ratio and is formed almost uniformly. The thickness of the polysilicon film 22 is preferably about 1/3 of the outer diameter of the contact hole 5.

【0024】次に、図2(c)において、例えばCCl
4、Cl2、SiCl4等のガスまたはそれらの混合ガス等
の反応性ガスより電離して得られた反応性イオン23を
用いて反応性イオンエッチング(RIE)をポリシリコ
ン膜22に対して行う。このときの反応性イオン23は
異方性が強く、最終的に平坦部ではポリシリコン膜22
がエッチングされ、コンタクトホール5内の側部には図
に示すように頂部で薄く底部に行くに従って厚くなる後
述のサイドウォールとなる部分のみのポリシリコン膜2
2が残る。このため、コンタクトホール5の形状は、後
工程の金属配線を形成する際に都合の良い順テーパ状と
なる。
Next, referring to FIG. 2C, for example, CCl
Reactive ion etching (RIE) is performed on the polysilicon film 22 by using reactive ions 23 obtained by ionization from a reactive gas such as a gas such as 4 , Cl 2 or SiCl 4 or a mixed gas thereof. . At this time, the reactive ions 23 have a strong anisotropy, and finally, in the flat portion, the polysilicon film 22 is formed.
Is etched, and the side wall of the contact hole 5 is thin at the top as shown in the figure and becomes thicker toward the bottom.
2 remains. Therefore, the shape of the contact hole 5 is a forward taper shape which is convenient when a metal wiring is formed in a later step.

【0025】次に、図2(d)において、図2(c)の
段階ではポリシリコン膜22は導電化されていないの
で、下地の拡散層21と同一の導電型となる不純物例え
ば砒素(As)24を上方より導入し、図示せずもシン
タ工程を経ることにより導電化してコンタクトホール5
の側部にサイドウォール20を形成する。なお、この工
程は通常MOSデバイスで行われているいわゆるSAC
(セルフ・アライン・コンタクト)導入を兼ねることも
可能である。
Next, in FIG. 2D, since the polysilicon film 22 is not made conductive at the stage of FIG. 2C, an impurity such as arsenic (As) having the same conductivity type as the underlying diffusion layer 21 is formed. ) 24 is introduced from above, and a sintering process (not shown) is conducted to render the contact hole 5 conductive.
Sidewalls 20 are formed on the side portions of the. Note that this step is a so-called SAC that is usually performed in a MOS device.
It is also possible to combine the use of (self-aligned contact).

【0026】次に、図3(a)において、後工程で形成
されるアルミ系合金膜6cと下地の半導体基板1が相互
に反応することを防ぐために窒化チタン等からなるバリ
アメタル膜6dを例えばスパッタ法等によりコンタクト
ホール5内の半導体基板1の主表面の露出部分、サイド
ウォール20および層間酸化膜4の上に形成する。この
とき、導電化されたサイドウォール20の存在により、
スパッタ法によるバリアメタル層6dの厚さは、500
〜1500Å程度のほぼ均一なものとなり、そのカバレ
ッジ率は極めて良好なものとなる。
Next, in FIG. 3A, a barrier metal film 6d made of titanium nitride or the like is formed, for example, in order to prevent the aluminum alloy film 6c formed in a later step and the underlying semiconductor substrate 1 from reacting with each other. It is formed on the exposed portion of the main surface of semiconductor substrate 1 in contact hole 5, sidewall 20, and interlayer oxide film 4 by a sputtering method or the like. At this time, due to the existence of the conductive sidewall 20,
The thickness of the barrier metal layer 6d formed by the sputtering method is 500.
Approximately 1500 Å, which is almost uniform, and the coverage ratio is extremely good.

【0027】次に、図3(b)において、アルミ系合金
膜6cを例えばスパッタ法によりバリアメタル層6d上
に形成する。このアルミ系合金膜6cもバリアメタル層
6dと同様にカバレッジ率は良好なものとなる。また、
このアルミ系合金膜6cとバリアメタル層6dからなる
金属配線6Aと半導体基板1内の拡散層21とのコンタ
クト抵抗は、金属配線6Aと半導体基板1とのコンタク
トのみならず、ポリシリコンからなる導電化されたサイ
ドウォール20においてもコンタクトがなされるので、
結果的に低抵抗化が実現される。最後に、図3(c)に
おいて、金属配線6Aのアルミ系合金膜6a上に例えば
シリコン窒化膜やシリコン酸化膜からなる保護膜10を
例えばプラズマCVD法等により形成する。
Next, in FIG. 3B, an aluminum alloy film 6c is formed on the barrier metal layer 6d by, for example, a sputtering method. This aluminum-based alloy film 6c also has a good coverage ratio like the barrier metal layer 6d. Also,
The contact resistance between the metal wiring 6A made of the aluminum-based alloy film 6c and the barrier metal layer 6d and the diffusion layer 21 in the semiconductor substrate 1 is not only the contact between the metal wiring 6A and the semiconductor substrate 1 but also the conductivity made of polysilicon. Since the contact is made also in the converted sidewall 20,
As a result, low resistance is realized. Finally, in FIG. 3C, a protective film 10 made of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed on the aluminum-based alloy film 6a of the metal wiring 6A by, for example, a plasma CVD method.

【0028】このように、本実施例では、コンタクトホ
ール5内にサイドウォール20を形成したので、コンタ
クトホール5の形状が安定に順テーパ状になり、このコ
ンタクトホール5内に埋め込まれる金属配線6Aによる
コンタクトホール5のカバレッジ率が高くて良好なもの
となり、金属配線等が断線することがないため、信頼性
の高いMOSFETが得られる。
As described above, in this embodiment, since the sidewall 20 is formed in the contact hole 5, the shape of the contact hole 5 becomes a stable forward taper shape, and the metal wiring 6A embedded in the contact hole 5 is formed. As a result, the coverage rate of the contact hole 5 is high and favorable, and the metal wiring or the like is not broken, so that a highly reliable MOSFET can be obtained.

【0029】実施例2.図4はこの発明の他の実施例に
よるMOSFETの構造を示す断面図であり、図1と対
応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。図において、9Aはアルミリフロー法を用いた金属
配線であって、この金属配線9Aは真空中で例えば48
0〜580℃程度の高温で1〜3分程リフローした例え
ば銅やシリコンを含む金属層としてのアルミ系合金膜9
cと、アルミ合金膜9cが下地の半導体基板1と反応す
ることを防ぐための例えば窒化チタン等よりなるバリア
メタル層およびコンタクトホール5内でのアルミ系合金
膜9cのぬれ性を改善するためのチタンよりなるウエッ
ト層の二重構造をとるバリアメタル膜9dとで構成され
る。
Example 2. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a MOSFET according to another embodiment of the present invention. The parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the detailed description thereof will be omitted. In the figure, 9A is a metal wiring using an aluminum reflow method, and this metal wiring 9A is, for example, 48 in a vacuum.
Aluminum-based alloy film 9 as a metal layer containing, for example, copper or silicon, reflowed at a high temperature of about 0 to 580 ° C. for about 1 to 3 minutes
c and a barrier metal layer made of, for example, titanium nitride for preventing the aluminum alloy film 9c from reacting with the underlying semiconductor substrate 1 and for improving the wettability of the aluminum alloy film 9c in the contact hole 5. And a barrier metal film 9d having a double structure of a wet layer made of titanium.

【0030】かくして、本実施例でも、サイドウォール
20の存在によりコンタクトホール5の形状は、実質的
に順テーパ状となり、PVD法(物理気相成長法)例え
ばスパッタ法によるバリアメタル膜9dおよびアルミ系
合金膜9cのカバレッジ率は良好なものとなる。
Thus, also in this embodiment, the contact hole 5 has a substantially forward tapered shape due to the presence of the side wall 20, and the barrier metal film 9d and the aluminum film formed by the PVD method (physical vapor deposition method), for example, the sputtering method. The coverage ratio of the system alloy film 9c becomes good.

【0031】図5および図6はこの発明の他の実施例に
よるMOSFETの製造工程を示す断面図であり、これ
ら図5および図6を参照してその製造方法を順に説明す
る。まず、図5(a)において、第1導電型例えばP型
の半導体基板1上に層間絶縁膜例えば層間酸化膜4を形
成し、次いでこの層間酸化膜4の一部を開孔して半導体
基板1の主表面に達するコンタクトホール5を形成す
る。そして、このコンタクトホール5を通して第2導電
型例えばN型の不純物を導入し、トランジスタ2のソー
ス領域2aまたはドレイン領域2bとなる拡散層21を
半導体基板1の主表面上に形成する。
5 and 6 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a MOSFET according to another embodiment of the present invention. The manufacturing method will be described in order with reference to FIGS. 5 and 6. First, in FIG. 5A, an interlayer insulating film, for example, an interlayer oxide film 4 is formed on a semiconductor substrate 1 of the first conductivity type, for example, P type, and then a part of the interlayer oxide film 4 is opened to form a semiconductor substrate. A contact hole 5 reaching the main surface 1 is formed. Then, impurities of the second conductivity type, for example N type, are introduced through this contact hole 5 to form a diffusion layer 21 to be the source region 2a or drain region 2b of the transistor 2 on the main surface of the semiconductor substrate 1.

【0032】次に、図5(b)において、コンタクトホ
ール5を含む層間酸化膜4上に例えば減圧CVD法によ
りポリシリコンを堆積し、エッチバックしてポリシリコ
ン膜22を形成する。この減圧CVD法によるポリシリ
コン膜22は、極めてカバレッジ率が良く、ほぼ均一に
成膜される。なお、このポリシリコン膜22の膜厚はコ
ンタクトホール5の外径の1/3程度が好ましい。
Next, in FIG. 5B, polysilicon is deposited on the interlayer oxide film 4 including the contact holes 5 by, for example, the low pressure CVD method and etched back to form a polysilicon film 22. The polysilicon film 22 formed by the low pressure CVD method has a very good coverage ratio and is formed almost uniformly. The thickness of the polysilicon film 22 is preferably about 1/3 of the outer diameter of the contact hole 5.

【0033】次に、図5(c)において、例えばCCl
4、Cl2、SiCl4等のガスまたはそれらの混合ガス等
の反応性ガスより電離して得られた反応性イオン23を
用いて反応性イオンエッチング(RIE)をポリシリコ
ン膜22に対して行う。このときの反応性イオン23は
異方性が強く、最終的に平坦部ではポリシリコン膜22
がエッチングされ、コンタクトホール5内の側部には図
に示すように頂部で薄く底部に行くに従って厚くなる後
述のサイドウォールとなる部分のみのポリシリコン膜2
2が残る。このため、コンタクトホール5の形状は、後
工程の金属配線を形成する際に都合の良い順テーパ状と
なる。
Next, referring to FIG. 5C, for example, CCl
Reactive ion etching (RIE) is performed on the polysilicon film 22 by using reactive ions 23 obtained by ionization from a reactive gas such as a gas such as 4 , Cl 2 or SiCl 4 or a mixed gas thereof. . At this time, the reactive ions 23 have a strong anisotropy, and finally, in the flat portion, the polysilicon film 22 is formed.
Is etched, and the side wall of the contact hole 5 is thin at the top as shown in the figure and becomes thicker toward the bottom.
2 remains. Therefore, the shape of the contact hole 5 is a forward taper shape which is convenient when a metal wiring is formed in a later step.

【0034】次に、図5(d)において、図5(c)の
段階ではポリシリコン膜22は導電化されていないの
で、下地の拡散層21と同一の導電型となる不純物例え
ば砒素(As)24を上方より導入し、図示せずもシン
タ工程を経ることにより導電化してコンタクトホール5
の側部にサイドウォール20を形成する。なお、この工
程は通常MOSデバイスで行われているいわゆるSAC
(セルフ・アライン・コンタクト)導入を兼ねることも
可能である。
Next, in FIG. 5D, since the polysilicon film 22 is not made conductive at the stage of FIG. 5C, an impurity such as arsenic (As) having the same conductivity type as the underlying diffusion layer 21 is formed. ) 24 is introduced from above, and a sintering process (not shown) is conducted to render the contact hole 5 conductive.
Sidewalls 20 are formed on the side portions of the. Note that this step is a so-called SAC that is usually performed in a MOS device.
It is also possible to combine the use of (self-aligned contact).

【0035】次に、図6(a)において、厚さが500
〜1500Å程度のバリアメタル層と厚さが50〜30
0Å程度のウエット層からなるバリアメタル膜9dを例
えばスパッタ法等によりコンタクトホール5内の半導体
基板1の主表面の露出部分、サイドウォール20および
層間酸化膜4の上に形成する。このとき、導電化された
サイドウォール20の存在により、スパッタ法によるバ
リアメタル膜9dの厚さは、ほぼ均一なものとなり、そ
のカバレッジ率は極めて良好なものとなる。
Next, in FIG. 6A, the thickness is 500
~ 1500Å barrier metal layer and thickness 50 ~ 30
A barrier metal film 9d made of a wet layer having a thickness of about 0Å is formed on the exposed portion of the main surface of the semiconductor substrate 1 in the contact hole 5, the sidewall 20 and the interlayer oxide film 4 by, eg, sputtering. At this time, due to the presence of the conductive sidewall 20, the thickness of the barrier metal film 9d formed by the sputtering method becomes substantially uniform, and the coverage ratio thereof becomes extremely good.

【0036】次に、図6(b)において、アルミ系合金
膜9cを所定の膜厚まで低温(〜50℃程度)でバリア
メタル膜9d上に成膜し、その後温度480〜580℃
で1〜3分程加熱する。この過程でアルミ系合金膜9c
は下地のバリアメタル膜9dとぬれ性が良好なことから
コンタクトホール5内に全て埋め込まれる。なお、層間
酸化膜4より酸素11が脱ガスしてくるが、サイドウォ
ール20でトラップされ、結果として層間酸化膜4に接
するサイドウォール20の部分にシリコン酸化膜25が
形成される。このため、バリアメタル膜9dのウエット
層は酸化されることなく、アルミ系合金膜9cのコンタ
クトホール20内でのぬれ性を阻害することはない。こ
の結果、非常に再現性良くアルミ系合金膜9cのコンタ
クトホール5への埋め込みが可能となる。ここで、再現
性とは、例えば、コンタクトホールが100万個あった
場合、100万個全てがアルミ系合金膜で埋め込まれる
ことを意味する。
Next, in FIG. 6 (b), an aluminum alloy film 9c is formed on the barrier metal film 9d at a low temperature (about 50 ° C.) to a predetermined film thickness, and then at a temperature of 480-580 ° C.
Then heat for 1 to 3 minutes. In this process, aluminum alloy film 9c
Has good wettability with the underlying barrier metal film 9d, so that it is completely embedded in the contact hole 5. Although oxygen 11 is degassed from the interlayer oxide film 4, it is trapped by the sidewall 20, and as a result, the silicon oxide film 25 is formed on the portion of the sidewall 20 in contact with the interlayer oxide film 4. Therefore, the wet layer of the barrier metal film 9d is not oxidized, and the wettability of the aluminum alloy film 9c in the contact hole 20 is not hindered. As a result, the aluminum-based alloy film 9c can be embedded in the contact hole 5 with excellent reproducibility. Here, reproducibility means that, for example, when there are 1 million contact holes, all 1 million are filled with an aluminum alloy film.

【0037】最後に、図6(c)において、金属配線9
Aのアルミ系合金膜9c上に例えばシリコン窒化膜やシ
リコン酸化膜等からなる保護膜10を例えばプラズマC
VD法等により形成する。
Finally, in FIG. 6C, the metal wiring 9
A protective film 10 made of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed on the aluminum-based alloy film 9c of A by plasma C, for example.
It is formed by the VD method or the like.

【0038】このように、本実施例では、コンタクトホ
ール5内にサイドウォール20を形成してコンタクトホ
ール5の形状を安定に順テーパ状とすると共に、アルミ
リフロー法を用いてリフローされたアルミ系合金膜9c
をコンタクトホール5内に埋め込むようにしているの
で、アルミ系合金膜9cの埋め込みを再現性良くかつ微
細なコンタクで容易に行うことができ、これにより金属
配線9Aによるコンタクトホール5のカバレッジ率が高
くて良好なものとなり、金属配線等が断線することがな
いため、より信頼性の高い微細なMOSFETが得られ
る。
As described above, in this embodiment, the side wall 20 is formed in the contact hole 5 so that the contact hole 5 has a stable forward taper shape, and is reflowed by the aluminum reflow method. Alloy film 9c
Since the contact hole 5 is embedded in the contact hole 5, the aluminum alloy film 9c can be easily embedded with good reproducibility and fine contact, and thus the coverage of the contact hole 5 by the metal wiring 9A is high. As a result, a finer MOSFET having higher reliability can be obtained because the metal wiring or the like is not broken.

【0039】実施例3.なお、上記実施例では、バリア
メタル層として窒化チタンの場合について説明したが、
これに限定されることなく、例えばチタンタングステ
ン、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイド等
を用いてもよい。
Example 3. In the above embodiments, the case where titanium nitride is used as the barrier metal layer has been described.
For example, titanium tungsten, tungsten silicide, molybdenum silicide, or the like may be used without being limited thereto.

【0040】実施例4.また、上記実施例で用いられた
アルミ系合金膜の代わりに、タングステンシリサイド
膜、モリブデンシリサイド膜等を用いてもよい。
Example 4. Further, a tungsten silicide film, a molybdenum silicide film, or the like may be used instead of the aluminum-based alloy film used in the above embodiment.

【0041】実施例5.さらに、上記実施例では、半導
体装置としてMOSFETの場合について説明したが、
これに限定されることなく、その他の半導体装置にも同
様に適用でき、同様の効果を奏する。
Example 5. Further, in the above embodiment, the case where the semiconductor device is a MOSFET has been described.
The present invention is not limited to this, and can be similarly applied to other semiconductor devices, and the same effect can be obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、半導体基板と、この半導体基板上に設けられた層
間絶縁膜と、この層間絶縁膜を貫通して上記半導体基板
上に穿設されたコンタクトホールと、このコンタクトホ
ール内に設けられ、上記半導体基板内のコンタクトすべ
き拡散層と同一の導電型のサイドウォールと、このサイ
ドウォールの設けられた上記コンタクトホールを介して
上記拡散層と接続された金属配線とを備えたので、コン
タクトホール内における金属配線のカバレッジ率が改善
され、信頼性の高い半導体装置が得られるという効果が
ある。
As described above, according to the first aspect of the invention, the semiconductor substrate, the interlayer insulating film provided on the semiconductor substrate, and the interlayer insulating film penetrating the interlayer insulating film are formed on the semiconductor substrate. Through the contact hole that is bored, a sidewall of the same conductivity type as the diffusion layer to be contacted in the semiconductor substrate, which is provided in the contact hole, and the contact hole provided with the sidewall. Since the metal wiring connected to the diffusion layer is provided, the coverage of the metal wiring in the contact hole is improved, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0043】また、請求項2記載の発明によれば、半導
体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁
膜に上記半導体基板に達するコンタクトホールを形成す
る工程と、少なくとも上記コンタクトホール上にポリシ
リコン膜を形成する工程と、上記ポリシリコン膜をエッ
チバックして上記コンタクトホール内にサイドウォール
を形成する工程と、上記サイドウォールに上記半導体基
板のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型の不純物を
導入する工程と、少なくとも上記サイドウォールの形成
されている上記コンタクトホール内にバリアメタル層お
よび金属層を形成する工程とを含むので、金属配線を構
成するバリアメタル層および金属層の埋め込みが容易で
かつ確実となり、コンタクトホール内における金属配線
のカバレッジ率が改善され、信頼性の高い半導体装置が
得られるという効果がある。
According to a second aspect of the present invention, a step of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film, at least the contact hole. A step of forming a polysilicon film thereon, a step of etching back the polysilicon film to form a sidewall in the contact hole, and a conductive layer having the same conductivity as the diffusion layer to be in contact with the semiconductor substrate on the sidewall. Of the barrier metal layer and the metal layer forming the metal wiring, since it includes a step of introducing a type impurity and a step of forming a barrier metal layer and a metal layer in at least the contact hole in which the sidewall is formed. The filling is easy and reliable, and the coverage of the metal wiring in the contact hole is Is good, there is an effect that highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0044】また、請求項3記載の発明によれば、半導
体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁
膜に上記半導体基板に達するコンタクトホールを形成す
る工程と、少なくとも上記コンタクトホール上にポリシ
リコン膜を形成する工程と、上記ポリシリコン膜をエッ
チバックして上記コンタクトホール内にサイドウォール
を形成する工程と、上記サイドウォールに上記半導体基
板のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型の不純物を
導入する工程と、少なくとも上記サイドウォールの形成
されている上記コンタクトホール内にバリアメタル層お
よびウエット層を形成する工程と、真空状態で上記ウエ
ット層上に金属層を形成し、高温熱処理する工程とを含
むので、金属配線を構成するバリアメタル層および金属
層の埋め込みを再現性良く容易にかつ確実に行うことが
でき、コンタクトホール内における金属配線のカバレッ
ジ率がさらに改善され、微細でより信頼性の高い半導体
装置が得られるという効果がある。
According to a third aspect of the present invention, a step of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film, at least the contact hole. A step of forming a polysilicon film thereon, a step of etching back the polysilicon film to form a sidewall in the contact hole, and a conductive layer having the same conductivity as the diffusion layer to be in contact with the semiconductor substrate on the sidewall. Type impurities, a step of forming a barrier metal layer and a wet layer in at least the contact hole where the sidewall is formed, and a metal layer formed on the wet layer in a vacuum state at a high temperature. Since the heat treatment step is included, it is necessary to re-fill the barrier metal layer and the metal layer forming the metal wiring. Sexual well easily and reliably can be carried out, the coverage rate of the metal wiring in the contact hole is further improved, there is an effect that a more reliable semiconductor device can be obtained in fine.

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

【図1】この発明による半導体装置の一実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】この発明による半導体装置の製造方法の一実施
例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】この発明による半導体装置の製造方法の一実施
例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】この発明による半導体装置の他の実施例を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図5】この発明による半導体装置の製造方法の他の実
施例を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】この発明による半導体装置の製造方法の他の実
施例を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図7】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device.

【図8】従来の半導体装置の他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of a conventional semiconductor device.

【図9】従来の半導体装置の他の例における問題点を説
明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining problems in another example of the conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 4 層間酸化膜 5 コンタクトホール 6A、9A 金属配線 6c、9c アルミ系合金膜 6d バリアメタル層 9d バリアメタル膜 20 サイドウォール 1 Semiconductor Substrate 4 Interlayer Oxide Film 5 Contact Hole 6A, 9A Metal Wiring 6c, 9c Aluminum Alloy Film 6d Barrier Metal Layer 9d Barrier Metal Film 20 Sidewall

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年12月16日[Submission date] December 16, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】このようなボイド10の発生する理由を図
9を参照して説明する。通常、層間酸化膜4はBPSG
やTEOS(テトラエチルオルシリケート)を原料と
してCVD法(化学気相成長法)により形成される。こ
の層間酸化膜4はいわゆる段差被覆性は良いものの完全
なシリコン酸化膜(SiO2)になっていない膜であり、
多くの欠陥やフリーの酸素(O2)を含有している。ア
ルミリフロー法の工程においては、アルミ合金膜と下地
との界面でのぬれ性を改善するために、チタン等のアル
ミ合金膜とぬれ性の良い金属を敷き、ウエット層として
用いている。
The reason why the void 10 is generated will be described with reference to FIG. Normally, the interlayer oxide film 4 is BPSG.
It is formed by or TEOS CVD method (tetraethyl d'Seo silicate) as a raw material (chemical vapor deposition). This interlayer oxide film 4 is a film which has a good so-called step coverage but is not a perfect silicon oxide film (SiO 2 ).
It contains many defects and free oxygen (O 2 ). In the process of the aluminum flow method, in order to improve the wettability at the interface between the aluminum alloy film and the base, an aluminum alloy film such as titanium and a metal having good wettability are laid and used as a wet layer.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0019】又、請求項3記載の発明においては、コン
タクトホール上にポリシリコン膜を形成し、このポリシ
リコン膜をエッチバックしてコンタクトホール内にサイ
ドウォールを形成し、さらにサイドウォールに半導体基
板のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型の不純物を
導入して導電化し、しかる後コンタクトホール内にバリ
アメタル層およびウエット層を形成し、次いで真空状態
でウエット層上に金属層を形成して高温熱処理する。こ
れにより、実質的にコンタクトホールの形状がサイドウ
ォールの形状で規定された所定形状例えば順テーパ状と
なり、しかも金属層が高温熱処理されているウエット
酸化されないため、金属層のコンタクトホール内に
おけるぬれ性が保証されるため、金属配線を構成するバ
リアメタル層および金属層の埋め込みを再現性良く容易
にかつ確実に行うことができ、コンタクトホール内にお
ける金属配線のカバレッジ率がさらに改善される。
Further, in the third aspect of the present invention, a polysilicon film is formed on the contact hole, the polysilicon film is etched back to form a sidewall in the contact hole, and the semiconductor substrate is formed on the sidewall. Then, an impurity having the same conductivity type as that of the diffusion layer to be contacted is introduced to make it conductive, and then a barrier metal layer and a wet layer are formed in the contact hole, and then a metal layer is formed on the wet layer in a vacuum state. Heat treatment at high temperature. As a result, the shape of the contact hole substantially becomes a predetermined shape defined by the shape of the sidewall, for example, a forward taper shape, and the wet layer is not oxidized while the metal layer is subjected to the high temperature heat treatment. Since the wettability in the hole is guaranteed, the barrier metal layer and the metal layer that compose the metal wiring can be embedded easily and reliably with good reproducibility, and the coverage rate of the metal wiring in the contact hole is further improved. To be done.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242 27/108 7210−4M H01L 27/10 325 P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 21/8242 27/108 7210-4M H01L 27/10 325 P

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板上に設けられた層間絶縁膜と、 この層間絶縁膜を貫通して上記半導体基板上に穿設され
たコンタクトホールと、 このコンタクトホール内に設けられ、上記半導体基板内
のコンタクトすべき拡散層と同一の導電型のサイドウォ
ールと、 このサイドウォールの設けられた上記コンタクトホール
を介して上記拡散層と接続された金属配線とを備えたこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, an interlayer insulating film provided on the semiconductor substrate, a contact hole penetrating the interlayer insulating film on the semiconductor substrate, and provided in the contact hole. A sidewall of the same conductivity type as the diffusion layer to be contacted in the semiconductor substrate, and a metal wiring connected to the diffusion layer through the contact hole provided in the sidewall. Semiconductor device.
【請求項2】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工
程と、 上記層間絶縁膜に上記半導体基板に達するコンタクトホ
ールを形成する工程と、 少なくとも上記コンタクトホール上にポリシリコン膜を
形成する工程と、 上記ポリシリコン膜をエッチバックして上記コンタクト
ホール内にサイドウォールを形成する工程と、 上記サイドウォールに上記半導体基板のコンタクトすべ
き拡散層と同一の導電型の不純物を導入する工程と、 少なくとも上記サイドウォールの形成されている上記コ
ンタクトホール内にバリアメタル層および金属層を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
2. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film, and a step of forming a polysilicon film on at least the contact hole. A step of etching back the polysilicon film to form a side wall in the contact hole, and a step of introducing into the side wall an impurity of the same conductivity type as a diffusion layer to be contacted of the semiconductor substrate. A step of forming a barrier metal layer and a metal layer in the contact hole in which the sidewall is formed, the method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工
程と、 上記層間絶縁膜に上記半導体基板に達するコンタクトホ
ールを形成する工程と、 少なくとも上記コンタクトホール上にポリシリコン膜を
形成する工程と、 上記ポリシリコン膜をエッチバックして上記コンタクト
ホール内にサイドウォールを形成する工程と、 上記サイドウォールに上記半導体基板のコンタクトすべ
き拡散層と同一の導電型の不純物を導入する工程と、 少なくとも上記サイドウォールの形成されている上記コ
ンタクトホール内にバリアメタル層およびウエット層を
形成する工程と、 真空状態で上記ウエット層上に金属層を形成し、高温熱
処理する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
3. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a contact hole reaching the semiconductor substrate in the interlayer insulating film, and a step of forming a polysilicon film at least on the contact hole. A step of etching back the polysilicon film to form a side wall in the contact hole, and a step of introducing into the side wall an impurity of the same conductivity type as a diffusion layer to be contacted of the semiconductor substrate. A step of forming a barrier metal layer and a wet layer in the contact hole in which the sidewall is formed, and a step of forming a metal layer on the wet layer in a vacuum state and subjecting the metal layer to a high temperature heat treatment. Of manufacturing a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000340655A (en) * 1999-03-25 2000-12-08 Infineon Technol North America Corp Semiconductor structure and semiconductor manufacturing method
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