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JP3403278B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP3403278B2
JP3403278B2 JP24322995A JP24322995A JP3403278B2 JP 3403278 B2 JP3403278 B2 JP 3403278B2 JP 24322995 A JP24322995 A JP 24322995A JP 24322995 A JP24322995 A JP 24322995A JP 3403278 B2 JP3403278 B2 JP 3403278B2
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Japan
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semiconductor device
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Application number
JP24322995A
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Japanese (ja)
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JPH0992718A (en
Inventor
雅裕 清水
義典 田中
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0992718A publication Critical patent/JPH0992718A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より具体的には、コンタクト抵抗が小さく
かつ信頼性の高い配線構造を有する半導体装置の製造方
法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、微細化の
要求は益々高まってきている。このような高集積化、微
細化の要求に伴い、配線層、電極寸法の縮小や多層配線
構造といった対策が採られている。このように配線層、
電極などの寸法が縮小されるにつれてこれらの電気的抵
抗は上昇する。したがって、この電極および配線層など
の低抵抗化が要求されてきている。 【0003】一般に、半導体装置における電気的な抵抗
を構成する主なものとして、不純物領域の拡散抵抗、コ
ンタクト抵抗および配線抵抗などを挙げることができ
る。この拡散抵抗は、不純物領域の濃度を高くすること
によって、その抵抗値を下げることが可能となる。コン
タクト抵抗は、半導体基板と配線層との界面の状態で決
定されるものであり、実効的なコンタクト面積の増大に
よってその抵抗値を下げることができる。配線抵抗に関
しては、設計上配線層の寸法などが予め決定されるた
め、より低抵抗な材料を用いることが検討されている。 【0004】上述したように、半導体装置における電気
的抵抗を低減するために、さまざまな対策がなされてい
る。その中でも、特に配線抵抗を下げるために配線層の
一部として金属シリサイドを用いることが従来から行な
われている。この金属シリサイドとしては、高融点金属
のシリサイドが多く用いられており、この高融点金属の
シリサイドを用いることにより、低抵抗化、高耐熱化な
どが実現する上に、シリコンやシリコン酸化膜との熱膨
張係数の整合性が良好であるといった種々の特性が確保
されることになる。 【0005】以下、高融点金属シリサイドと多結晶シリ
コンとの積層配線をビット線に用いたDRAM(Dynami
c Random Access Memory)を従来の半導体装置として説
明する。 【0006】図20〜図23は、従来の半導体装置の製
造方法を工程順に示す概略断面図である。まず図20を
参照して、p型シリコン基板1の表面上に、通常のLO
COS(Local Oxidation of Silicon)法によりフィー
ルド酸化膜2が所定の位置に形成される。また、これと
共に、フィールド酸化膜2の直下にp+ チャネルカット
領域3が形成される。この後、フィールド酸化膜2によ
って分離された基板表面にゲート酸化膜5と導電層6と
が形成される。この導電層6は、通常の写真製版技術お
よびエッチング技術により、所望の形状にパターニング
されて、ゲート電極層6となる。ゲート電極層6、フィ
ールド酸化膜2などをマスクとしてイオン注入などを施
すことにより、ゲート電極層6の直下を挟むように、p
型シリコン基板1の表面に1対のn型ソース/ドレイン
領域4が形成される。 【0007】この1対のn型ソース/ドレイン領域4
と、ゲート酸化膜5と、ゲート電極層6とによりMOS
(Metal Oxide Semiconductor )トランジスタ7が構成
される。 【0008】図21を参照して、このMOSトランジス
タ7を覆うように層間絶縁層9が形成される。この層間
絶縁層9上に、通常の写真製版技術により、所望の位置
にホールパターンを有するレジストパターン22が形成
される。このレジストパターン22をマスクとして、C
4 、CHF3 、C4 8 などを含むカーボン系ガスで
異方性エッチングが行なわれる。これにより、層間絶縁
層9を貫通してn型ソース/ドレイン領域4の一部表面
に達するビット線コンタクト用のコンタクトホール9a
が形成される。この後、レジストパターン22が除去さ
れる。 【0009】図22を参照して、コンタクトホール9a
を通じてn型ソース/ドレイン4と接するように絶縁層
9上に、たとえば不純物が注入された多結晶シリコン
(以下、ドープトポリシリコンと称する)10とチタン
シリサイド層11とが順次堆積される。この後、このド
ープトポリシリコン層10とチタンシリサイド層11と
が、通常の写真製版技術およびエッチング技術により、
パターニングされ、所望の形状を有するビット線12が
形成される。これにより、ドープトポリシリコン層10
とチタンシリサイド層11との2層構造よりなり、コン
タクトホール9aを通じてn型ソース/ドレイン領域4
と電気的に接続されるビット線12が形成される。 【0010】図23を参照して、このビット線12を覆
うように層間絶縁層9上には、層間絶縁層301が形成
される。層間絶縁層9,301には、通常の写真製版技
術およびエッチング技術により、n型ソース/ドレイン
領域4の一部表面に達するキャパシタコンタクト用のコ
ンタクトホール301aが形成される。 【0011】このコンタクトホール301aを通じてn
型ソース/ドレイン領域4と電気的に接続するように層
間絶縁層301上に、ストレージノード(下部電極)3
02が形成される。このストレージノード302上を、
キャパシタ絶縁層303を介在して覆うようにセルプレ
ート(上部電極)304が形成される。 【0012】このストレージノード302とキャパシタ
絶縁層303とセルプレート304とによりキャパシタ
305が構成される。 【0013】キャパシタ305を覆うように層間絶縁層
306が形成される。この層間絶縁層306上に、所望
の形状を有するアルミニウム(Al)合金配線層307
が形成される。 【0014】このようにして、MOSトランジスタ7と
キャパシタ305とからなる1トランジスタ1キャパシ
タ構造のDRAMのメモリセルが完成する。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法では、n型ソース/ドレイン領域4とビット線1
2とのコンタクト抵抗が高いという問題点があった。以
下、そのことについて詳細に説明する。 【0016】(1) カーボン系堆積物に起因したコン
タクト抵抗の増大 従来の半導体装置の製造方法においては、図21に示す
プロセスでビット線用のコンタクトホール9aを形成す
る場合に、カーボン系ガスが用いられている。このた
め、コンタクトホール9aから露出したn型ソース/ド
レイン領域4の表面には、絶縁性のカーボン系堆積物が
形成される。 【0017】図24は、カーボン系堆積物が形成された
状態でビット線が形成されたようすを示す断面図であ
る。図24を参照して、このように形成された絶縁性の
カーボン系堆積物310は、洗浄処理におけるH2 SO
4 /H2 2 やHFなどの洗浄溶液には溶けない。この
ため、ビット線12が形成されると、カーボン系堆積物
310はn型ソース/ドレイン領域4とビット線12と
の間に残存することになる。このように絶縁性のカーボ
ン系堆積物310が残存さえると、ビット線12とn型
ソース/ドレイン領域4とのコンタクト抵抗は大きなも
のとなる。 【0018】またビット線12とゲート電極層6とのシ
ョートマージンを拡大するためにコンタクトホールの側
壁にサイドウォールが形成される場合がある。この場合
には、まず図25に示すようにコンタクトホール9aの
内壁を覆うようにシリコン酸化膜35bが形成される。
この後、このシリコン酸化膜35bにカーボン系ガスを
用いた異方性エッチングが行なわれる。図26を参照し
て、この異方性エッチングにより、コンタクトホール9
aの側壁を覆うように側壁酸化膜35が残存される。 【0019】このように図26に示す側壁酸化膜35が
形成される場合には、n型ソース/ドレイン領域4の表
面(領域S)に再度、カーボン系堆積物が形成されてし
まう。このため、n型ソース/ドレイン領域4とビット
線12との間には、図21および図26に示す各エッチ
ングのプロセスで形成される二重のカーボン系堆積物が
存在することになる。このため、側壁酸化膜35を形成
する場合には、n型ソース/ドレイン領域4とビット線
12とのコンタクト抵抗はより一層大きなものとなって
しまう。 【0020】(2) シリサイドの凝集に起因したコン
タクト抵抗の増大 ビット線12は、理想的には図22に示す形状に形成さ
れる。しかしながら、チタンシリサイド層11をスパッ
タリング法で形成する場合には、図27に示すようなカ
バレッジでチタンシリサイド層11が形成される。すな
わち、コンタクトホール9a内のドープトポリシリコン
層10の側壁および底壁においてチタンシリサイド層1
1は、その膜厚が薄くなるように形成される。このチタ
ンシリサイド層11は薄膜になると耐熱性が劣化するた
め、後の熱処理で図28に示すように凝集してしまう場
合がある。このように凝集した場合、高抵抗になるた
め、ビット線12とn型ソース/ドレイン領域4とのコ
ンタクト抵抗が高いものとなってしまう。 【0021】上記(1)、(2)を鑑みて、本発明の目
的は、低いコンタクト抵抗を有する半導体装置の製造方
法を提供することである。 【0022】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は以下の工程を備えている。 【0023】まず半導体基板の主表面に導電領域が形成
される。そして半導体基板の主表面上に導電領域を覆う
ように絶縁層が形成される。そして絶縁層をカーボン系
ガスでエッチングして、絶縁層の上部表面から導電領域
の一部表面に達するコンタクトホールが形成される。そ
してコンタクトホールから露出する導電領域の一部表面
に付着したカーボン系堆積物がエッチング除去されて、
導電領域の一部表面に溝が形成される。そして、溝を形
成した後、溝表面に窒素が注入される。そして、窒素の
注入後に、コンタクトホールを通じて導電領域と接し、
かつ溝の底部においてエピタキシャル成長した導電層が
形成される。 【0024】本発明の半導体装置の製造方法では、絶縁
性のカーボン系堆積物が除去されるため、導電領域と導
電層とのコンタクト抵抗はカーボン堆積物が残存する
場合よりも低くできる。 【0025】また導電層は、導電領域と接する領域にお
いてエピタキシャル成長しているため、導電領域と導電
層とのコンタクト抵抗をより低くすることができる。 【0026】また、導電領域の一部表面に溝を形成した
後、溝表面に窒素を注入する工程がさらに備えられてい
る。導電層は窒素注入後に形成される。 【0027】窒素が溝表面の導電領域内に注入されるた
め、導電層はエピタキシャル成長しやすくなる。このた
め、導電領域と導電層とのコンタクト抵抗をより一層低
くすることができる。 【0028】さらに、窒素を注入することにより、導電
領域と導電層とのコンタクト部近傍に欠陥が導入され
る。この欠陥は不純物のゲッタリングポイントとなるた
め、導電領域と導電層との接合部におけるリーク電流を
低くすることもできる。 【0029】 【0030】 【0031】 【0032】 【0033】 【0034】 【0035】 【0036】 【0037】 【0038】 【0039】 【0040】 【0041】 【0042】 【0043】 【0044】 【0045】 【0046】 【0047】 【0048】 【0049】 【0050】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 【0051】実施の形態1 図1は、本発明の実施の形態1における半導体装置の構
成を概略的に示す断面図である。また図2は、図1のソ
ース/ドレイン領域とビット線とのコンタクト部を拡大
して示す概略断面図である。 【0052】主に図1を参照して、p型シリコン基板1
の表面には、各領域を電気的に分離するためにフィール
ド酸化膜2が形成されている。またこのフィールド酸化
膜2の直下にはp+ チャネルカット領域3が形成されて
いる。 【0053】このように分離されたp型シリコン基板1
の表面にはMOSトランジスタ7が形成されている。こ
のMOSトランジスタ7は、1対のn型ソース/ドレイ
ン領域4と、ゲート酸化膜5と、ゲート電極層6とを有
している。1対のn型ソース/ドレイン領域4は、p型
シリコン基板1の表面に所定の距離を隔てて形成されて
いる。ゲート電極層6は、この1対のn型ソース/ドレ
イン領域4に挟まれる領域上にゲート酸化膜5を介在し
て形成されている。 【0054】このMOSトランジスタ7を覆うように層
間絶縁層9が形成されている。層間絶縁層9には、n型
ソース/ドレイン領域4に達するコンタクトホール9a
が設けられている。このコンタクトホール9aの直下に
おけるn型ソース/ドレイン領域4には溝8が形成され
ている。 【0055】コンタクトホール9aを通じて、n型ソー
ス/ドレイン領域4と接するように層間絶縁層9上に
は、ビット線12が形成されている。このビット線12
は、ドープトポリシリコン層10とチタンシリサイド層
11との2層構造よりなっている。 【0056】主に図2を参照して、このドープトポリシ
リコン層10は、溝8の側部および底部においてn型ソ
ース/ドレイン領域4と接しており、かつ溝8の底部に
おいてエピタキシャル成長した部分10aを有してい
る。ドープトポリシリコン層10は、溝8の底部におい
てエピタキシャル成長しているため、実際にはドープト
ポリシリコン層10とn型ソース/ドレイン領域4との
界面はわからない状態となっている。 【0057】また、ドープトポリシリコン層10とn型
ソース/ドレイン領域4とのコンタクト部近傍には、欠
陥21が存在する。 【0058】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。図3〜図6は、本発明の実
施の形態1における半導体装置の製造方法を工程順に示
す概略断面図である。まず図3を参照して、p型シリコ
ン基板1の表面に、通常のLOCOS法により、フィー
ルド酸化膜2が形成される。またこれとともに、フィー
ルド酸化膜2の直下にp+ チャネルカット領域3が形成
される。 【0059】このフィールド酸化膜2およびp+ チャネ
ルカット領域3により電気的に分離されたp型シリコン
基板1の表面に、熱酸化法によってゲート酸化膜5が形
成される。このゲート酸化膜5上に、導電層6が形成さ
れる。この導電層6は、通常の写真製版技術およびエッ
チング技術により、所望の形状にパターニングされ、ゲ
ート電極層6となる。このゲート電極層6、フィールド
酸化膜2などをマスクとしてイオン注入などが施される
ことによって、ゲート電極6直下の領域を挟むように1
対のn型ソース/ドレイン領域4が形成される。 【0060】この1対のn型ソース/ドレイン領域4と
ゲート酸化膜5とゲート電極層6とによりMOSトラン
ジスタ7が構成される。 【0061】図4を参照して、MOSトランジスタ7を
覆うようにたとえばシリコン酸化膜よりなる層間絶縁層
9が形成される。この層間絶縁層9上に、通常の写真製
版技術により、所定の位置にホールパターンを有するレ
ジストパターン22が形成される。このレジストパター
ン22をマスクとして、CF4 、CHF3 、C4 8
どを含むカーボン系ガスで層間絶縁層9に異方性エッチ
ングが行なわれる。このエッチングにより、n型ソース
/ドレイン領域4の一部表面に達するコンタクトホール
9aが層間絶縁層9に形成される。この後、レジストパ
ターン22が除去される。 【0062】なお、このコンタクトホール9a形成時の
エッチングにより、コンタクトホール9aから露出する
n型ソース/ドレイン領域4の表面には絶縁性のカーボ
ン系堆積物4が付着する。 【0063】図5を参照して、たとえばCF4 +O2
異方性プラズマエッチングにより、n型ソース/ドレイ
ン領域4の表面に付着したカーボン系の堆積物を除去す
るとともに、n型ソース/ドレイン領域4の表面を削
る。これにより、コンタクトホール9aの直下であって
n型ソース/ドレイン領域4の表面に溝8が形成され
る。この後、H2 SO4 /H2 2 やHFなどの溶液に
よる洗浄処理が行なわれる。 【0064】図6を参照して、コンタクトホール9aを
通じてn型ソース/ドレイン領域4と接するように層間
絶縁層9上にポリシリコンもしくはアモルファスシリコ
ンよりなる導電層10bが形成される。この導電層10
bの堆積を、CVD(Chemical Vapor Deposition )法
で行なう場合、雰囲気、温度を最適化して行なうと、堆
積時もしくはその後の熱処理によって、導電層10の溝
8の底部に位置する部分をエピタキシャル成長させるこ
とができる。 【0065】なお、導電層10bを形成する前に窒素を
n型ソース/ドレイン領域4の表面に注入しておくとエ
ピタキシャル成長は促進される。この窒素を注入する際
に、n型ソース/ドレイン領域4の溝8付近に欠陥が導
入される。 【0066】この後、導電層10b上に、チタンシリサ
イド層11を堆積した後、この導電層10bとチタンシ
リサイド層11とを写真製版技術およびエッチング技術
によりパターニングすることにより、図1に示す半導体
装置が完成する。 【0067】さらにこの後、図23のプロセスで説明し
た工程を経ることによって、DRAMのメモリセルが完
成する。 【0068】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、図5に示すプロセスでn型ソース/ドレイン領域4
の表面に付着した絶縁性のカーボン系堆積物が除去され
る。このため、図6のプロセスにおいて導電層10bを
形成した場合でも、導電層10bとn型ソース/ドレイ
ン領域4との間に絶縁性のカーボン系堆積物は残存して
いない。このため、図1に示すビット線12とn型ソー
ス/ドレイン領域4とのコンタクト抵抗は低減される。 【0069】また図6に示すプロセスで、導電層10b
は、溝8の底部においてエピタキシャル成長するように
形成される。このため、図1においては、n型ソース/
ドレイン領域4とビット線12とのコンタクト抵抗をよ
り一層低減することができる。 【0070】また図6に示すプロセスにおいて導電層1
0bを形成する前に、n型ソース/ドレイン領域4の表
面に窒素が注入される。窒素が注入されると、導電層1
0bは溝8の底部においてエピタキシャル成長しやすく
なる。このため、図1に示すn型ソース/ドレイン領域
4とビット線12とのコンタクト抵抗はより一層低減す
ることができる。 【0071】さらに、窒素を注入することにより、図2
に示すようにn型ソース/ドレイン領域4とビット線1
2とのコンタクト部近傍に欠陥21が導入されることに
なる。この欠陥21は不純物のゲッタリングポイントと
なる。このため、n型ソース/ドレイン領域4とビット
線12との接合部におけるリーク電流を低くすることが
できる。 【0072】実施の形態2 図7は、本発明の実施の形態2における半導体装置の構
成を概略的に示す断面図である。図7を参照して、本実
施の形態の半導体装置の構成は、実施の形態1と比較し
て、側壁酸化膜35を設けた点において異なる。側壁酸
化膜35は、コンタクトホール9aの側壁を覆うように
形成されている。溝38は、この側壁酸化膜35によっ
て規定される開口35aの直下に位置している。 【0073】これ以外の構成については、実施の形態1
とほぼ同様であるため、同一の部材については同一の符
号を付し、その説明を省略する。 【0074】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。図8は、本発明の実施の形
態2における半導体装置の製造方法を示す工程図であ
る。まず本実施の形態の製造方法は、図3と図4に示す
実施の形態1と同様の工程を経る。そして図4に示すレ
ジストパターン22が除去された後、図25と図26に
示す従来例と同様の工程を経る。そして図26に示す層
間絶縁層9と側壁酸化膜35とをマスクとしてCF4
2の異方性プラズマエッチングが行なわれる。これに
より、図8に示すように開口35aの直下に溝38が形
成される。 【0075】この後の工程は、実施の形態1とほぼ同様
であるため、その説明は省略する。本実施の形態では、
実施の形態1で説明したと同様の効果を得ることができ
る。 【0076】加えて、コンタクトホール9aの側壁に側
壁酸化膜35が設けられているため、ビット線12とゲ
ート電極層6とのショートマージンが拡大される。これ
により、マスクの重ね合せ誤差によりコンタクトホール
9aの位置がずれたとしても、ビット線12とゲート電
極層6とのショートは防止される。 【0077】実施の形態3 図9は、本発明の実施の形態3における半導体装置の構
成を概略的に示す断面図である。図9を参照して、本実
施の形態における半導体装置の構成は、図22に示す従
来例の構成と比較して、ビット線を構成するチタンシリ
サイド層の構成において異なる。チタンシリサイド層3
1は、ドープトポリシリコン層30の層間絶縁層9上に
延在する部分上にのみ形成されている。 【0078】これ以外の構成については、図22に示す
従来例とほぼ同様であるため、同一の部材については同
一の符号を付し、その説明を省略する。 【0079】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。本実施の形態の製造方法
は、まず図3と図4とに示す実施の形態1と同様の工程
を経る。そして図4に示すレジストパターン22が除去
された後、図6に示す実施の形態1と同様の工程により
導電層10bが形成される。 【0080】この後、高圧でスパッタリングすることに
より、もしくはターゲットと基板間の距離を短くするこ
となどにより、スパッタリング法による垂直入射成分を
カットして、チタンシリサイド層31が形成される。チ
タンシリサイド層31はその形成時において垂直入射成
分がカットされるため、コンタクトホール9a内の導電
層10b側壁および底壁には形成されず、導電層10b
の層間絶縁層9上を延在している部分上にのみ形成され
る。 【0081】この後、通常の写真製版技術およびエッチ
ング技術により、チタンシリサイド層3と導電層30と
がパターニングされて、図9に示す半導体装置が完成す
る。 【0082】本実施の形態では、チタンシリサイド層3
1がドープトポリシリコン層30の層間絶縁層9上を延
在する部分上にのみ形成されている。つまり、チタンシ
リサイド層31は、コンタクトホール9a内のドープト
ポリシリコン層30の側壁および底壁には形成されてい
ない。このため、コンタクトホール9a内においてチタ
ンシリサイド層31の膜厚が薄く形成されることはな
い。よって、チタンシリサイド層31が後工程の熱処理
によって凝集することは防止され、それによってビット
線32とn型ソース/ドレイン領域4とのコンタクト抵
抗が大きくなることは防止される。 【0083】なお、ドープトポリシリコン層30がn型
ソース/ドレイン領域4と接する部分では、上述した実
施の形態1と同様、ドープトポリシリコン層30はエピ
タキシャル成長をしていてもよい。 【0084】実施の形態4 図10は、本発明の実施の形態4における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。図10を参照して、
本実施の形態における半導体装置の構成は、図9に示す
実施の形態3と比較して、コンタクトホールの形状が異
なる。コンタクトホール49aは、層間絶縁層9の上部
表面からp型シリコン基板1側へ向かうほど開口径が大
きくなるように、すなわち逆テーパ形状となるように形
成されている。 【0085】コンタクトホール49aを逆テーパ形状に
するためには、基板を斜め回転させる、もしくはエッチ
ング圧力を高圧にするなどの方法がある。 【0086】本実施の形態では、コンタクトホール49
aが、いわゆる逆テーパ形状に形成されているため、コ
ンタクトホール49a内においてドープトポリシリコン
層40の側壁および底壁にチタンシリサイド層41が形
成されることはない。このため、コンタクトホール49
a内においてチタンシリサイド層41の膜厚が薄く形成
されることはない。よって、チタンシリサイド層41が
後工程の熱処理により凝集することは防止され、それに
よってビット線42とn型ソース/ドレイン領域4との
コンタクト抵抗が大きくなることも防止される。 【0087】なお、実施の形態1と実施の形態3との特
徴部分を組合せた図11に示す構成、または実施の形態
2と実施の形態3との特徴部分を組合せた図12に示す
構成にすることにより、より一層コンタクト抵抗の低減
された半導体装置を得ることができる。また図13と図
14とに示すように、図1に示す実施の形態1の構成と
図7に示す実施の形態2に示す構成との各々に、n型不
純物領域54、64を追加した構成としてもよい。この
n型不純物領域54、64は、n型ソース/ドレイン領
域4と重複する領域を有し、かつn型ソース/ドレイン
領域4より深い位置まで延びている。また、このn型不
純物領域は、ドープトポリシリコン層30から不純物を
拡散させることにより、またはビット線12が形成され
る前にイオン注入等を行なうことにより形成される。 【0088】通常、n型ソース/ドレイン領域4の不純
物濃度は基板表面に近いほど高い。このため、たとえば
図1や図7に示すように溝8、38を設けた場合には、
溝8、38の底面近傍におけるn型ソース/ドレイン領
域4の不純物濃度が低くなるおそれがある。このように
溝8、38の底面近傍、すなわちn型ソース/ドレイン
領域4とビット線12との界面近傍の不純物濃度が低く
なると、コンタクト抵抗が上昇することになる。 【0089】ここで不純物領域54、64を追加するこ
とにより、このn型ソース/ドレイン領域4とビット線
12との界面近傍における不純物濃度を高くすることが
できる。これにより、n型ソース/ドレイン領域4とビ
ット線12とのコンタクト抵抗が低下し、かつソース/
ドレイン領域の拡散抵抗の上昇が抑制されることにな
る。 【0090】実施の形態5 図15は、本発明の実施の形態5における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。図15を参照して、
本実施の形態における半導体装置の構成は、図14に示
す構成と比較して、溝と溝の周囲を取囲むn型不純物領
域とが深く形成されている点において異なる。溝78
は、溝78の内径W5 よりも深さD5 のほうが大きくな
るように形成されている。またn型不純物領域74は、
n型ソース/ドレイン領域4と重複する部分を有し、か
つ溝78の側壁に沿うように形成されている。 【0091】これ以外の点については図14に示す構成
とほぼ同様であるため、同一の部材については同一の符
号を付し、その説明を省略する。 【0092】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。図16は、本発明の実施の
形態5における半導体装置の製造方法を示す工程図であ
る。本実施の形態の製造方法は、まず図3と図4に示す
実施の形態1と同様の工程を経る。そして図4における
レジストパターン22が除去された後、図25と図26
に示す工程により側壁酸化膜35が形成される。そして
図26に示す状態においてCF4 +O2 の異方性のプラ
ズマエッチングが行なわれることにより、図16に示す
ように溝78がn型ソース/ドレイン領域4を貫通する
ように形成される。 【0093】この後、ドープトポリシリコン層10とチ
タンシリサイド層11とからなるビット線12とが形成
されて図15に示す半導体装置が完成する。 【0094】なお、n型不純物領域74は、ドープトポ
リシリコン層10から不純物を拡散させること、また
は、ビット線12が形成される前にイオン注入等を行な
うことにより形成される。 【0095】本実施の形態では、溝78は、その内径W
5 より深さD5 のほうが大きい。このように溝78が深
く形成されることにより、n型ソース/ドレイン領域4
およびn型不純物領域74が、ビット線12と接触する
面積が増える。このため、n型ソース/ドレイン領域4
などとビット線12とのコンタクト抵抗をより一層低く
することができる。 【0096】また図17に示すように、チタンシリサイ
ド層31が、ドープトポリシリコン層30の層間絶縁層
9上に延在する部分にのみ形成されていてもよい。ビッ
ト線32をこのように構成することによって、上述した
ように、後工程での熱処理によるチタンシリサイド層3
1の凝集を防止することができ、それに伴なうコンタク
ト抵抗の増大を抑制することができる。 【0097】実施の形態6 図18は、本発明の実施の形態6における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。図18を参照して、
本実施の形態における半導体装置の構成は、図14に示
す構成と比較して、溝の形状が異なる。溝88は、等方
性エッチングにより形成されるため、側壁酸化膜35の
下側領域にまで回り込む形状を有している。この溝88
の側壁酸化膜35の下に回り込む寸法は、溝88の深さ
とほぼ同様である。 【0098】これ以外の構成は、図14に示す構成とほ
ぼ同様であるため、同一の部材については同一の符号を
付し、その説明を省略する。 【0099】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。図19は、本発明の実施の
形態6における半導体装置の製造方法を示す工程図であ
る。図19を参照して、まず、実施の形態5と同様の前
工程を経て側壁酸化膜35が形成される。この後、この
側壁酸化膜35と層間絶縁層9とから露出するn型ソー
ス/ドレイン領域4の表面にCF4 +O2 の等方性のプ
ラズマエッチングが行なわれる。これにより、絶縁性の
カーボン系堆積物が除去されるとともに、側壁絶縁層3
5の下側にまで回り込んだ形状を有する溝88が形成さ
れる。この後、ドープトポリシリコン層10とチタンシ
リサイド層11とから構成されるビット線12が形成さ
れて図18に示す半導体装置が完成する。 【0100】なお、n型不純物領域84は、ドープトポ
リシリコン層10から不純物を拡散させること、また
は、ビット線12が形成される前にイオン注入などが行
なわれることにより形成される。 【0101】本実施の形態では、等方性エッチングによ
り溝88を形成することにより、溝88は、異方性エッ
チングにより形成した場合と比較して、横方向へも広が
った形状となる。横方向に溝が広がった分だけ、ビット
線12がn型ソース/ドレイン領域4およびn型不純物
領域84と接触する面積が増える。このため、n型ソー
ス/ドレイン領域4などとビット線12とのコンタクト
抵抗をより一層低減することができる。なお、上記実施
の形態において、チタンシリサイド層11、31は、単
にシリサイド層であればよく、特に高融点金属シリサイ
ド層であれば好ましい。 【0102】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a semiconductor device.Place ofManufacture
Regarding the method, more specifically, the contact resistance is small.
Semiconductor device with high and reliable wiring structurePlace ofManufacturing method
It is about the law. [0002] 2. Description of the Related Art In recent years, high integration and miniaturization of semiconductor devices have been realized.
Demands are increasing. Such high integration and fine
Due to the demand for thinning, wiring layers and electrode dimensions have been reduced,
Measures such as the structure are taken. Thus, the wiring layer,
As the dimensions of electrodes etc. are reduced, these electrical resistances
The resistance rises. Therefore, this electrode and wiring layer
Is required to have low resistance. In general, the electrical resistance in a semiconductor device
The main components that make up the
Contact resistance and wiring resistance
You. This diffusion resistance should increase the concentration of the impurity region.
Thereby, the resistance value can be reduced. Con
Tact resistance is determined by the state of the interface between the semiconductor substrate and the wiring layer.
To increase the effective contact area.
Therefore, the resistance value can be reduced. Wiring resistance
Therefore, the dimensions of the wiring layer are determined in advance by design.
Therefore, use of a material having a lower resistance has been studied. [0004] As described above, the electrical
Various measures have been taken to reduce electrical resistance.
You. Among them, especially for reducing the wiring resistance,
It has been traditional practice to use metal silicide as a part.
Has been done. As this metal silicide, high melting point metal
Is often used, and this refractory metal
By using silicide, low resistance and high heat resistance
Heat expansion with silicon or silicon oxide film
Various characteristics such as good consistency of tension coefficient
Will be done. A refractory metal silicide and a polycrystalline silicide
DRAM (Dynami) using stacked wiring with
c Random Access Memory) as a conventional semiconductor device
I will tell. FIG. 20 to FIG. 23 show the fabrication of a conventional semiconductor device.
It is an outline sectional view showing a fabrication method in order of a process. First, FIG.
For reference, a normal LO is placed on the surface of p-type silicon substrate 1.
Fee by COS (Local Oxidation of Silicon) method
An oxide film 2 is formed at a predetermined position. Also, with this
In both cases, p+Channel cut
Region 3 is formed. Thereafter, the field oxide film 2
The gate oxide film 5 and the conductive layer 6 on the substrate surface separated by
Is formed. This conductive layer 6 is formed by a usual photoengraving technique.
Patterning to desired shape by etching and etching technology
Thus, the gate electrode layer 6 is formed. Gate electrode layer 6
Ion implantation, etc., using the
As a result, p is sandwiched immediately below the gate electrode layer 6.
A pair of n-type source / drain on the surface of the silicon substrate 1
Region 4 is formed. The pair of n-type source / drain regions 4
, Gate oxide film 5 and gate electrode layer 6 to form a MOS
(Metal Oxide Semiconductor) Transistor 7 is composed
Is done. Referring to FIG. 21, this MOS transistor
An interlayer insulating layer 9 is formed so as to cover capacitor 7. This layer
A desired position is formed on the insulating layer 9 by a normal photoengraving technique.
A resist pattern 22 having a hole pattern is formed
Is done. Using this resist pattern 22 as a mask, C
FFour, CHFThree, CFourF8Carbon-based gas containing
Anisotropic etching is performed. This enables interlayer insulation
Partial surface of n-type source / drain region 4 penetrating layer 9
Hole 9a for bit line contact reaching
Is formed. Thereafter, the resist pattern 22 is removed.
It is. Referring to FIG. 22, contact hole 9a
Insulating layer so as to be in contact with n-type source / drain 4 through
9 on which polycrystalline silicon doped with impurities, for example,
(Hereinafter referred to as doped polysilicon) 10 and titanium
Silicide layers 11 are sequentially deposited. After this,
Doped polysilicon layer 10 and titanium silicide layer 11
However, by the usual photoengraving technology and etching technology,
A patterned bit line 12 having a desired shape is formed.
It is formed. Thereby, the doped polysilicon layer 10 is formed.
And a two-layer structure of titanium silicide layer 11
N-type source / drain region 4 through tact hole 9a
The bit line 12 electrically connected to the bit line 12 is formed. Referring to FIG. 23, this bit line 12 is covered.
The interlayer insulating layer 301 is formed on the interlayer insulating layer 9 as shown in FIG.
Is done. Normal photoengraving technology is used for the interlayer insulating layers 9 and 301.
N-type source / drain
A capacitor contact for reaching the partial surface of region 4
A contact hole 301a is formed. Through this contact hole 301a, n
Layer so as to be electrically connected to the source / drain region 4
Storage node (lower electrode) 3
02 is formed. On this storage node 302,
The cell plate is so covered as to cover the capacitor insulating layer 303.
A gate (upper electrode) 304 is formed. The storage node 302 and the capacitor
A capacitor is formed by the insulating layer 303 and the cell plate 304.
305 is constituted. An interlayer insulating layer covers the capacitor 305
306 is formed. On this interlayer insulating layer 306, desired
(Al) alloy wiring layer 307 having the following shape
Is formed. Thus, the MOS transistor 7 and
One transistor and one capacitor consisting of a capacitor 305
A DRAM memory cell having a data structure is completed. [0015] SUMMARY OF THE INVENTION Conventional semiconductor device manufacturing
In the fabrication method, the n-type source / drain region 4 and the bit line 1
2 has a problem of high contact resistance. Less than
The details will be described below. (1) Concrete caused by carbon-based deposits
Increase in tact resistance FIG. 21 shows a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
Form contact holes 9a for bit lines by process
In this case, a carbon-based gas is used. others
The n-type source / dose exposed from the contact hole 9a.
On the surface of the rain region 4, an insulating carbon-based deposit is formed.
It is formed. FIG. 24 shows that a carbon-based deposit was formed.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where a bit line is formed in a state.
You. Referring to FIG. 24, the thus formed insulating
The carbon-based deposit 310 is HTwoSO
Four/ HTwoOTwoIt does not dissolve in cleaning solutions such as HF and HF. this
Therefore, when the bit line 12 is formed, the carbon-based deposit
310 denotes an n-type source / drain region 4 and a bit line 12
Will survive. Insulating carbs like this
The bit line 12 and the n-type
The contact resistance with the source / drain region 4 is large.
It becomes The bit line 12 and the gate electrode layer 6 are connected to each other.
Side of the contact hole to increase the print margin
A sidewall may be formed on the wall. in this case
First, as shown in FIG.
Silicon oxide film 35b is formed to cover the inner wall.
Thereafter, a carbon-based gas is applied to the silicon oxide film 35b.
The used anisotropic etching is performed. Referring to FIG.
The contact hole 9 is formed by the anisotropic etching.
Sidewall oxide film 35 remains so as to cover the side wall a. As described above, the side wall oxide film 35 shown in FIG.
If formed, a table of n-type source / drain regions 4
The carbon-based deposit is formed again on the surface (region S).
I will. Therefore, the n-type source / drain region 4 and the bit
Between the line 12 and each of the etches shown in FIGS.
Double carbon deposits formed during the
Will exist. Therefore, a sidewall oxide film 35 is formed.
If so, the n-type source / drain region 4 and the bit line
The contact resistance with 12 has become even greater
I will. (2) Condensation caused by aggregation of silicide
Increase in tact resistance The bit line 12 is ideally formed in the shape shown in FIG.
It is. However, the titanium silicide layer 11 is not
In the case of forming by the lettering method, a cap as shown in FIG.
The titanium silicide layer 11 is formed in the barrier. sand
That is, doped polysilicon in the contact hole 9a
Titanium silicide layer 1 on the side and bottom walls of layer 10
1 is formed so that its film thickness becomes thin. This chita
When the silicide layer 11 becomes thin, the heat resistance deteriorates.
If the heat treatment later causes aggregation as shown in FIG.
There is a case. Such agglomeration results in high resistance.
Therefore, the bit line 12 and the n-type source / drain region 4
The contact resistance becomes high. In view of the above (1) and (2), the present invention
Typically, semiconductor devices with low contact resistancePlace ofManufacturing method
Is to provide the law. [0022] Means for Solving the Problems The present inventionHalf ofManufacture of conductor equipment
The fabrication method includes the following steps. First, a conductive region is formed on the main surface of the semiconductor substrate.
Is done. And cover the conductive region on the main surface of the semiconductor substrate
Thus, an insulating layer is formed. And the insulating layer is made of carbon
Etching with gas to remove conductive areas from the upper surface of the insulating layer
Contact hole is formed to reach a part of the surface. So
Surface of the conductive region exposed from the contact hole
The carbon-based deposits attached to the surface are etched away,
A groove is formed on a part of the surface of the conductive region.And shape the groove
After the formation, nitrogen is injected into the groove surface.AndOf nitrogen
After injection,In contact with the conductive area through the contact hole,
And the conductive layer epitaxially grown at the bottom of the groove
It is formed. The present inventionHalf ofIn the method of manufacturing conductor devices, insulation
Conductive carbon-based deposits are removed and
Contact resistance with the electric layer is carbonsystemSediment remains
Can be lower than the case. The conductive layer is provided in a region in contact with the conductive region.
And growing epitaxially, the conductive region and conductive
The contact resistance with the layer can be further reduced. [0026]Also, Formed a groove in part of the surface of the conductive region
After that, a step of injecting nitrogen into the groove surface is further provided.
You. The conductive layer is formed after nitrogen implantation. Nitrogen is implanted into the conductive region on the trench surface.
Therefore, the conductive layer is easily grown epitaxially. others
The contact resistance between the conductive region and the conductive layer
Can be done. Further, by injecting nitrogen, the
Defects are introduced near the contact between the region and the conductive layer.
You. This defect becomes a gettering point for impurities.
The leakage current at the junction between the conductive region and the conductive layer.
It can be lower. [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
Will be explained. [0051]Embodiment 1 FIG. 1 shows a structure of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. FIG. 2 is a view similar to FIG.
Enlarged contact between source / drain region and bit line
FIG. Referring mainly to FIG. 1, p-type silicon substrate 1
The surface has a field to electrically isolate each area.
Oxide film 2 is formed. Also this field oxidation
Immediately below the membrane 2 is p+Channel cut region 3 is formed
I have. The p-type silicon substrate 1 thus separated
Is formed with a MOS transistor 7 on the surface thereof. This
MOS transistor 7 has a pair of n-type source / drain
Region 4, a gate oxide film 5, and a gate electrode layer 6.
are doing. The pair of n-type source / drain regions 4 are p-type
Formed at a predetermined distance on the surface of the silicon substrate 1
I have. The gate electrode layer 6 has a pair of n-type source / drain
A gate oxide film 5 is interposed on a region sandwiched between
It is formed. A layer covering MOS transistor 7
An interlayer insulating layer 9 is formed. The interlayer insulating layer 9 has an n-type
Contact hole 9a reaching source / drain region 4
Is provided. Immediately below this contact hole 9a
A trench 8 is formed in the n-type source / drain region 4 in FIG.
ing. Through the contact hole 9a, an n-type saw
On the interlayer insulating layer 9 so as to be in contact with the source / drain region 4.
Has a bit line 12 formed therein. This bit line 12
Are doped polysilicon layer 10 and titanium silicide layer
11 has a two-layer structure. Referring mainly to FIG.
The recon layer 10 is formed on the side and bottom of the groove 8 by n-type silicon.
Contact with the source / drain region 4 and at the bottom of the groove 8
Has a portion 10a that has been epitaxially grown.
You. The doped polysilicon layer 10 is located at the bottom of the groove 8.
Is actually doped
Between polysilicon layer 10 and n-type source / drain region 4
The interface is in an unknown state. The doped polysilicon layer 10 and the n-type
Near the contact portion with the source / drain region 4,
Depression 21 exists. Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
The manufacturing method will be described. 3 to 6 show examples of the present invention.
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment is shown in the order of steps.
FIG. First, referring to FIG.
On the surface of the substrate 1 by the usual LOCOS method.
A second oxide film 2 is formed. In addition, the fee
P just below the oxide film 2+Channel cut area 3 is formed
Is done. This field oxide film 2 and p+Channel
P-type silicon electrically separated by a cut region 3
A gate oxide film 5 is formed on the surface of the substrate 1 by a thermal oxidation method.
Is done. On this gate oxide film 5, a conductive layer 6 is formed.
It is. The conductive layer 6 is formed by a usual photoengraving technique and etching.
Patterning into a desired shape by
It becomes the gate electrode layer 6. The gate electrode layer 6, the field
Ion implantation or the like is performed using the oxide film 2 or the like as a mask.
As a result, the region 1 immediately below the gate electrode 6 is sandwiched.
A pair of n-type source / drain regions 4 are formed. The pair of n-type source / drain regions 4 and
MOS transistor is formed by gate oxide film 5 and gate electrode layer 6.
The register 7 is configured. Referring to FIG. 4, MOS transistor 7 is
Interlayer insulating layer made of, for example, a silicon oxide film to cover
9 is formed. On this interlayer insulating layer 9, a normal photo
The plate technology has a hole pattern at a predetermined position.
A distant pattern 22 is formed. This resist putter
CF using the mask 22 as a maskFour, CHFThree, CFourF8What
Anisotropic etching on interlayer insulating layer 9 with carbon-based gas containing
Is performed. With this etching, the n-type source
Hole reaching a part of the surface of the drain / drain region 4
9 a is formed on the interlayer insulating layer 9. After this, the resist
Turn 22 is removed. Incidentally, when the contact hole 9a is formed,
Exposed from contact hole 9a by etching
An insulating carbohydrate is provided on the surface of the n-type source / drain region 4.
Deposit 4 adheres. Referring to FIG. 5, for example, CFFour+ OTwoof
N-type source / drain by anisotropic plasma etching
To remove carbon-based deposits attached to the surface of the
And the surface of n-type source / drain region 4 is etched.
You. Thus, immediately below the contact hole 9a,
Groove 8 is formed in the surface of n-type source / drain region 4.
You. After this, HTwoSOFour/ HTwoOTwoOr HF solution
Cleaning process is performed. Referring to FIG. 6, contact hole 9a is formed.
Through the interlayer so as to be in contact with the n-type source / drain region 4
Polysilicon or amorphous silicon on insulating layer 9
A conductive layer 10b made of a conductive material is formed. This conductive layer 10
b is deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition)
If the process is performed in an optimized atmosphere and temperature,
The groove of the conductive layer 10 is formed by the heat treatment at the time of
Epitaxial growth of the part located at the bottom of
Can be. Before the formation of the conductive layer 10b, nitrogen is added.
If implanted into the surface of n-type source / drain region 4,
Pitaxial growth is promoted. When injecting this nitrogen
Then, a defect is found near the trench 8 of the n-type source / drain region 4.
Is entered. Thereafter, a titanium silicide is formed on the conductive layer 10b.
After depositing the nitride layer 11, the conductive layer 10b is
Photolithography technology and etching technology with the reside layer 11
The semiconductor shown in FIG. 1 is patterned by
The device is completed. Further, the process will be described with reference to FIG.
Through these steps, the DRAM memory cells are completed.
To achieve. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment,
Is the n-type source / drain region 4 in the process shown in FIG.
The insulating carbon-based deposits attached to the surface of the
You. For this reason, in the process of FIG.
Even if formed, conductive layer 10b and n-type source / drain
Insulating carbon-based deposits remain between the
Not in. Therefore, the bit line 12 shown in FIG.
The contact resistance with the source / drain region 4 is reduced. Further, in the process shown in FIG.
Is to be grown epitaxially at the bottom of the trench 8
It is formed. Therefore, in FIG. 1, the n-type source /
The contact resistance between the drain region 4 and the bit line 12 is
It can be further reduced. In the process shown in FIG.
0b before forming the n-type source / drain regions 4
Nitrogen is injected into the surface. When nitrogen is implanted, the conductive layer 1
0b facilitates epitaxial growth at the bottom of the groove 8
Become. Therefore, the n-type source / drain regions shown in FIG.
4 and the bit line 12 have a further reduced contact resistance.
Can be Further, by implanting nitrogen, FIG.
The n-type source / drain region 4 and the bit line 1
Defect 21 is introduced near the contact portion with
Become. This defect 21 has a gettering point of the impurity.
Become. Therefore, the n-type source / drain region 4 and the bit
Low leakage current at the junction with line 12
it can. [0072]Embodiment 2 FIG. 7 shows a structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. Referring to FIG.
The configuration of the semiconductor device of the present embodiment is different from that of the first embodiment.
The sidewall oxide film35Is different. Sidewall acid
Chemical film35Is to cover the side wall of the contact hole 9a.
Is formed. The trench 38 is formed by the sidewall oxide film.35By
Aperture specified35aIt is located directly below. For other configurations, the first embodiment
Is the same as
Numbers are attached and their explanation is omitted. Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
The manufacturing method will be described. FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device in state 2;
You. First, the manufacturing method according to the present embodiment is shown in FIGS.
The same steps as in the first embodiment are performed. Then, as shown in FIG.
After the distaste pattern 22 is removed, FIGS.
The same steps as in the conventional example shown are performed. And the layers shown in FIG.
Insulation layer 9 and sidewall oxide film35And CF as a maskFour+
OTwoIs performed. to this
The opening as shown in FIG.35aThe groove 38 is formed just below
Is done. The subsequent steps are substantially the same as in the first embodiment.
Therefore, the description is omitted. In the present embodiment,
The same effect as that described in the first embodiment can be obtained.
You. In addition, the side of the contact hole 9a
Wall oxide film35Provided, the bit line 12 and the gate
The short margin with the gate electrode layer 6 is increased. this
Contact hole due to mask overlay error
Even if the position of 9a is shifted, the bit line 12 and the gate
A short circuit with the pole layer 6 is prevented. [0077]Embodiment 3 FIG. 9 shows a structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. Referring to FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the present embodiment corresponds to the configuration shown in FIG.
Compared to the conventional configuration, the titanium silicon
It differs in the configuration of the side layer. Titanium silicide layer 3
1 is on the interlayer insulating layer 9 of the doped polysilicon layer 30
It is formed only on the extending part. FIG. 22 shows another structure.
It is almost the same as the conventional example.
The same reference numerals are given and the description is omitted. Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
The manufacturing method will be described. Manufacturing method of the present embodiment
First, the same steps as those of the first embodiment shown in FIGS.
Go through. Then, the resist pattern 22 shown in FIG. 4 is removed.
After that, the same steps as in Embodiment 1 shown in FIG.
The conductive layer 10b is formed. After that, sputtering at high pressure
Or shorten the distance between the target and the substrate.
And vertical incident component by sputtering method
By cutting, a titanium silicide layer 31 is formed. H
The tan silicide layer 31 has a vertical incidence
Since the part is cut off, the conductivity in the contact hole 9a is reduced.
The conductive layer 10b is not formed on the side wall and the bottom wall of the layer 10b.
Formed only on the portion extending on interlayer insulating layer 9 of
You. Thereafter, ordinary photoengraving techniques and etching
The titanium silicide layer 3 and the conductive layer 30 are
Are patterned to complete the semiconductor device shown in FIG.
You. In this embodiment, the titanium silicide layer 3
1 extends over the interlayer insulating layer 9 of the doped polysilicon layer 30
It is formed only on the existing part. In other words, titanium
The reside layer 31 is formed by a doped layer in the contact hole 9a.
Formed on the side and bottom walls of the polysilicon layer 30
Absent. Therefore, in the contact hole 9a,
The thickness of the silicide layer 31 is not reduced.
No. Therefore, the titanium silicide layer 31 is subjected to a heat treatment in a later process.
Agglomeration is prevented by the
Contact resistance between line 32 and n-type source / drain region 4
An increase in drag is prevented. The doped polysilicon layer 30 has an n-type
In the portion in contact with the source / drain region 4, the above-described actual
As in the first embodiment, the doped polysilicon layer 30
Tax growth may be performed. [0084]Embodiment 4 FIG. 10 shows a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. Referring to FIG.
The structure of the semiconductor device in this embodiment is shown in FIG.
The shape of the contact hole is different from that in the third embodiment.
Become. The contact hole 49a is located above the interlayer insulating layer 9.
The opening diameter increases from the surface toward the p-type silicon substrate 1 side.
Shape, that is, a reverse tapered shape.
Has been established. The contact hole 49a has an inverted tapered shape.
To do this, rotate the board diagonally or etch
For example, there is a method such as increasing the pressure of the printing. In the present embodiment, contact hole 49
Since a is formed in a so-called reverse tapered shape,
Doped polysilicon in contact hole 49a
The titanium silicide layer 41 is formed on the side wall and the bottom wall of the layer 40.
Nothing is done. Therefore, the contact hole 49
The thickness of the titanium silicide layer 41 is formed thin within a
It will not be done. Therefore, the titanium silicide layer 41
Aggregation is prevented by the heat treatment in the post-process,
Therefore, the bit line 42 and the n-type source / drain region 4
An increase in contact resistance is also prevented. The features of Embodiment 1 and Embodiment 3
Configuration or embodiment shown in FIG.
FIG. 12 shows a combination of the features of Embodiment 2 and Embodiment 3.
The configuration further reduces contact resistance
Semiconductor device can be obtained. FIG. 13 and FIG.
14, the configuration of the first embodiment shown in FIG.
Each of the configurations shown in the second embodiment shown in FIG.
A configuration in which the pure material regions 54 and 64 are added may be adopted. this
The n-type impurity regions 54 and 64 have n-type source / drain regions.
A region overlapping with region 4, and an n-type source / drain
It extends to a position deeper than the region 4. In addition, this n-type
The pure region removes impurities from the doped polysilicon layer 30.
By diffusion or by forming bit lines 12
Before ion implantation. Normally, impurity of n-type source / drain region 4
The substance concentration is higher as it is closer to the substrate surface. So, for example,
When the grooves 8 and 38 are provided as shown in FIGS. 1 and 7,
N-type source / drain regions near the bottom surfaces of trenches 8 and 38
There is a possibility that the impurity concentration in the region 4 becomes low. in this way
Near the bottom surfaces of the grooves 8, 38, that is, n-type source / drain
Low impurity concentration near the interface between region 4 and bit line 12
Then, the contact resistance increases. Here, it is necessary to add impurity regions 54 and 64.
As a result, the n-type source / drain region 4 and the bit line
To increase the impurity concentration near the interface with
it can. Thereby, the n-type source / drain region 4 and the via
The contact resistance with the cut line 12 and the source /
The increase in the diffusion resistance of the drain region will be suppressed.
You. [0090]Embodiment 5 FIG. 15 shows a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. Referring to FIG.
The structure of the semiconductor device in this embodiment is shown in FIG.
And n-type impurity region surrounding the trench
The difference is that the region is formed deeply. Groove 78
Is the inner diameter W of the groove 78FiveDepth D thanFiveIs bigger
It is formed so that. The n-type impurity region 74 is
having a portion overlapping with the n-type source / drain region 4;
The groove 78 is formed along the side wall. The other points are the same as those shown in FIG.
Is the same as
Numbers are attached and their explanation is omitted. Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
The manufacturing method will be described. FIG. 16 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a process chart showing the method for manufacturing the semiconductor device in the fifth embodiment.
You. First, the manufacturing method of the present embodiment is shown in FIGS.
The same steps as in the first embodiment are performed. And in FIG.
25 and 26 after the resist pattern 22 is removed.
The sidewall oxide film 35 is formed by the process shown in FIG. And
In the state shown in FIG.Four+ OTwoAnisotropic plastic
As shown in FIG.
Groove 78 penetrates n-type source / drain region 4 as shown in FIG.
It is formed as follows. Thereafter, the doped polysilicon layer 10 and the
A bit line 12 made of a tan silicide layer 11 is formed.
Thus, the semiconductor device shown in FIG. 15 is completed. Note that the n-type impurity region 74 is
Diffusing impurities from the silicon layer 10;
Performs ion implantation or the like before the bit line 12 is formed.
Formed. In this embodiment, the groove 78 has an inner diameter W
FiveMore depth DFiveIs larger. Thus, the groove 78 is deep
The n-type source / drain regions 4
And n-type impurity region 74 is in contact with bit line 12
The area increases. Therefore, the n-type source / drain regions 4
And the contact resistance with the bit line 12 is further reduced.
can do. Further, as shown in FIG.
Layer 31 is an interlayer insulating layer of doped polysilicon layer 30.
9 may be formed only in the portion extending above. Bit
By configuring the line 32 in this manner,
As described above, the titanium silicide layer 3
1 can be prevented from agglomeration and the contact
Resistance can be suppressed from increasing. [0097]Embodiment 6 FIG. 18 shows a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a structure schematically. Referring to FIG.
The structure of the semiconductor device in this embodiment is shown in FIG.
The shape of the groove is different from that of the configuration. Groove 88 is isotropic
Formed by the reactive etching, the side wall oxide film 35
It has a shape that goes around to the lower region. This groove 88
The dimension that goes under the side wall oxide film 35 is the depth of the groove 88.
It is almost the same as The other configuration is almost the same as the configuration shown in FIG.
Therefore, the same reference numerals are used for the same members.
And description thereof is omitted. Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
The manufacturing method will be described. FIG. 19 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a process chart showing the method for manufacturing the semiconductor device in the sixth embodiment.
You. Referring to FIG. 19, first, the same as in the fifth embodiment,
Through the steps, sidewall oxide film 35 is formed. After this,
N-type saw exposed from sidewall oxide film 35 and interlayer insulating layer 9
CF on the surface of the drain / drain region 4Four+ OTwoIsotropic
Plasma etching is performed. This allows for insulation
The carbon-based deposit is removed, and the sidewall insulating layer 3 is removed.
5, a groove 88 having a shape extending to the lower side is formed.
It is. Thereafter, the doped polysilicon layer 10 and the titanium
And a bit line 12 composed of a silicide layer 11 is formed.
Then, the semiconductor device shown in FIG. 18 is completed. Note that the n-type impurity region 84 is
Diffusing impurities from the silicon layer 10;
Is performed before the bit line 12 is formed.
It is formed by being done. In this embodiment, isotropic etching is used.
By forming the groove 88, the groove 88 becomes anisotropic edge.
Wider than in the case of forming by
Shape. As much as the groove is expanded in the horizontal direction, the bit
Line 12 is n-type source / drain region 4 and n-type impurity
The area in contact with the region 84 increases. Therefore, the n-type saw
Contact between the source / drain region 4 and the bit line 12
Resistance can be further reduced. The above implementation
In the embodiment, the titanium silicide layers 11 and 31 are
A silicide layer, especially a high melting point metal silicide.
Layer is preferred. [0102] The embodiment disclosed this time is in all respects.
It should be considered as illustrative and not restrictive
is there. The scope of the present invention is not described above, but is defined by the claims.
, And the meaning equivalent to the scope of the claims.
And is intended to include all changes within the scope.
You.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。 【図2】 図1のソース/ドレイン領域とビット線との
コンタクト部を拡大して示す概略断面図である。 【図3】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第1工程を示す概略断面図である。 【図4】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第2工程を示す概略断面図である。 【図5】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第3工程を示す概略断面図である。 【図6】 本発明の実施の形態1における半導体装置の
製造方法の第4工程を示す概略断面図である。 【図7】 本発明の実施の形態2における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。 【図8】 本発明の実施の形態2における半導体装置の
製造方法を示す工程図である。 【図9】 本発明の実施の形態3における半導体装置の
構成を概略的に示す断面図である。 【図10】 本発明の実施の形態4における半導体装置
の構成を概略的に示す断面図である。 【図11】 本発明の実施の形態1と3との特徴部分を
組合せた半導体装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。 【図12】 本発明の実施の形態2と3との特徴部分を
組合せた半導体装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。 【図13】 本発明の実施の形態1における半導体装置
にn型不純物領域を追加したようすを示す概略断面図で
ある。 【図14】 本発明の実施の形態2における半導体装置
にn型不純物領域を追加したようすを示す概略断面図で
ある。 【図15】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の構成を概略的に示す断面図である。 【図16】 本発明の実施の形態5における半導体装置
の製造方法を示す工程図である。 【図17】 本発明の実施の形態3と5との特徴部分を
組合せた半導体装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。 【図18】 本発明の実施の形態6における半導体装置
の構成を概略的に示す断面図である。 【図19】 本発明の実施の形態6における半導体装置
の製造方法を示す工程図である。 【図20】 従来の半導体装置の製造方法の第1工程を
示す概略断面図である。 【図21】 従来の半導体装置の製造方法の第2工程を
示す概略断面図である。 【図22】 従来の半導体装置の製造方法の第3工程を
示す概略断面図である。 【図23】 従来の半導体装置の製造方法の第4工程を
示す概略断面図である。 【図24】 ソース/ドレイン領域とビット線との間に
絶縁性のカーボン系堆積物が形成されたようすを示す概
略断面図である。 【図25】 側壁酸化膜を形成する方法を示す第1工程
図である。 【図26】 側壁酸化膜を形成する方法を示す第2工程
図である。 【図27】 チタンシリサイド層をスパッタリング法に
より形成した場合のカバレッジを説明するための概略断
面図である。 【図28】 チタンシリサイド層が凝集を起こしたよう
すを示す概略断面図である。 【符号の説明】 1 p型シリコン基板、4 n型ソース/ドレイン領
域、8,78,88 溝、9 層間絶縁層、9a,49
a コンタクトホール、10,30 ドープトポリシリ
コン層、11,31 チタンシリサイド層、12,32
ビット線、35側壁酸化膜、54,64,74,84
n型不純物領域。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a contact portion between a source / drain region and a bit line in FIG. 1; FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing a semiconductor device in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 7 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention; FIG. 8 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device in which features of the first and third embodiments of the present invention are combined. FIG. 12 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device in which features of the second and third embodiments of the present invention are combined. FIG. 13 is a schematic sectional view showing a state where an n-type impurity region is added to the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 14 is a schematic sectional view showing a state where an n-type impurity region is added to the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention; FIG. 15 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device in a fifth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device in which features of Embodiments 3 and 5 of the present invention are combined. FIG. 18 is a cross sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device in a sixth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a first step of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a second step of the conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a third step of the conventional method of manufacturing a semiconductor device. FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a fourth step of the conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 24 is a schematic sectional view showing a state where an insulating carbon-based deposit is formed between a source / drain region and a bit line. FIG. 25 is a first process chart showing a method of forming a sidewall oxide film. FIG. 26 is a second process diagram illustrating a method of forming a sidewall oxide film. FIG. 27 is a schematic sectional view for explaining coverage when a titanium silicide layer is formed by a sputtering method. FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a titanium silicide layer has aggregated. [Description of Signs] 1 p-type silicon substrate, 4 n-type source / drain regions, 8, 78, 88 grooves, 9 interlayer insulating layers, 9 a, 49
a contact hole, 10,30 doped polysilicon layer, 11,31 titanium silicide layer, 12,32
Bit line, 35 sidewall oxide film, 54, 64, 74, 84
n-type impurity region.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/768 H01L 21/28 H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/768 H01L 21/28 H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板の主表面に導電領域を形成す
る工程と、 前記半導体基板の主表面上に前記導電領域を覆うように
絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層をカーボン系ガスでエッチングして、前記絶
縁層の上部表面から前記導電領域の一部表面に達するコ
ンタクトホールを形成する工程と、 前記コンタクトホールから露出する前記導電領域の一部
表面に付着したカーボン系堆積物をエッチング除去し
て、前記導電領域の一部表面に溝を形成する工程と、前記溝を形成した後、前記溝表面に窒素を注入する工程
と、 前記窒素の注入後に、 前記コンタクトホールを通じて前
記導電領域と接し、かつ前記溝の底部においてエピタキ
シャル成長した導電層を形成する工程とを備えた、半導
体装置の製造方法。
(57) Claims 1. A step of forming a conductive region on a main surface of a semiconductor substrate, and a step of forming an insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the conductive region. Etching the insulating layer with a carbon-based gas to form a contact hole extending from an upper surface of the insulating layer to a partial surface of the conductive region; and a partial surface of the conductive region exposed from the contact hole. Forming a groove on a partial surface of the conductive region by etching and removing a carbon-based deposit attached to the substrate ; and implanting nitrogen into the groove surface after forming the groove.
If, after injection of the nitrogen, the contact in contact with said conductive region via hole, and comprising a step of forming a conductive layer epitaxially grown at the bottom of the groove, a method of manufacturing a semiconductor device.
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