[发明专利]半导体装置及半导体装置的制造方法

说明书

在层间绝缘膜(13)的接触孔(14)，介由势垒金属(15)埋入成为接触插塞的钨膜(16)。层间绝缘膜(13)是依次层叠HTO膜(11)和BPSG膜(12)而成的。BPSG膜(12)与HTO膜(11)相比，由势垒金属(15)形成前的前处理的湿式蚀刻中使用的氢氟酸水溶液进行的蚀刻的速度更快。在制造这种结构的半导体装置时，在层间绝缘膜(13)形成接触孔(14)后，通过势垒金属(15)形成前的前处理的湿式蚀刻，使接触孔(14)的在BPSG膜(12)的部分(14a)的宽度(w1)阶梯状地大于在HTO膜(11)的部分(14b)的宽度(w2)，从而减小接触孔(14)的深宽比。由此，能够实现微小化和可靠性提高。

技术领域

本发明涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，为了提高半导体装置的特性，不断进行单位单元(元件的结构单元)的微小化。作为微小的单位单元的形成方法，公知在微小图案的接触孔内形成埋入钨(W)等埋入性高的金属而成的接触插塞，介由该接触插塞而形成正面电极与半导体基板的接触(电接触)的方法(例如，参照下述专利文献1(第0015～0016段，图1-1))。

在下述专利文献1中，在将隔着层间绝缘膜层叠的布线层彼此连接时，沿着形成于层间绝缘膜的接触孔的内壁依次形成钛(Ti)膜和氮化钛(TiN)膜。其后，通过使用了六氟化钨(WF₆)和甲硅烷(SiH₄)或氢(H₂)的还原反应，在接触孔的内部中的氮化钛膜上埋入钨膜。

对现有的半导体装置的制造方法进行说明。图10是表示现有的半导体装置的制造方法的概要的流程图。首先，在半导体基板(半导体晶片)的正面侧形成预定的元件结构(步骤S101)。接下来，在半导体基板的正面上形成高温氧化(HTO：High Temperature Oxide)膜作为层间绝缘膜的第1层(步骤S102)。

接下来，在半导体基板的正面上形成由BPSG(Boron Phospho Silicate Glass：硼磷硅酸盐玻璃)膜等形成的硅氧化膜(SiO₂膜)作为层间绝缘膜的第2层(步骤S103)。接下来，在层间绝缘膜上形成接触孔的形成区域开口的抗蚀掩模作为后续的蚀刻工序中使用的蚀刻用掩模(步骤S104)。

接下来，将抗蚀掩模作为掩模，通过干式蚀刻选择性地除去层间绝缘膜而形成接触孔(步骤S105)。接触孔在半导体基板的正面具有大致垂直的侧壁，成为在深度方向上具有相同宽度的大致矩形的截面形状。在步骤S105的处理中，在接触孔露出的硅(Si)面(势垒金属与半导体基板的接触形成位置)形成自然氧化膜。

接下来，除去抗蚀掩模(步骤S106)。接下来，作为后续的溅射工序的前处理，通过由缓冲氢氟酸(BHF)水溶液进行的湿式蚀刻或反溅射处理，除去在步骤S105的处理中形成的自然氧化膜(步骤S107)。在步骤S107的处理中，接触孔的截面形状维持步骤S105的处理后的状态。

接下来，作为势垒金属，通过溅射，沿着接触孔的内壁依次形成钛膜和氮化钛膜(步骤S108)。接下来，通过退火(热处理)，使势垒金属中的钛原子与半导体基板中的硅原子反应而形成钛硅化物，从而形成势垒金属与半导体基板的欧姆性的接触(步骤S109)。

接下来，通过化学气相生长(CVD：Chemical Vapor Deposition)法，以埋入到接触孔的内部的方式使钨膜在氮化钛膜上生长(步骤S110)。接下来，对钨膜进行蚀刻，仅在接触孔的内部的氮化钛膜上残留钨膜(步骤S111)。其后，通过形成正面电极、p⁺集电区、背面电极等剩余的各部分，从而完成半导体装置。