[發明專利]半導體裝置及半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 201880026747.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN110574153A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 須澤孝昭
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/28;H01L23/522
• 代理公司: 11286 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 張欣;金玉蘭

在層間絕緣膜(13)的接觸孔(14)，介由勢壘金屬(15)埋入成為接觸插塞的鎢膜(16)。層間絕緣膜(13)是依次層疊HTO膜(11)和BPSG膜(12)而成的。BPSG膜(12)與HTO膜(11)相比，由勢壘金屬(15)形成前的前處理的濕式蝕刻中使用的氫氟酸水溶液進行的蝕刻的速度更快。在制造這種結構的半導體裝置時，在層間絕緣膜(13)形成接觸孔(14)后，通過勢壘金屬(15)形成前的前處理的濕式蝕刻，使接觸孔(14)的在BPSG膜(12)的部分(14a)的寬度(w1)階梯狀地大于在HTO膜(11)的部分(14b)的寬度(w2)，從而減小接觸孔(14)的深寬比。由此，能夠實現微小化和可靠性提高。

技術領域

本發明涉及半導體裝置及半導體裝置的制造方法。

背景技術

以往，為了提高半導體裝置的特性，不斷進行單位單元(元件的結構單元)的微小化。作為微小的單位單元的形成方法，公知在微小圖案的接觸孔內形成埋入鎢(W)等埋入性高的金屬而成的接觸插塞，介由該接觸插塞而形成正面電極與半導體基板的接觸(電接觸)的方法(例如，參照下述專利文獻1(第0015～0016段，圖1-1))。

在下述專利文獻1中，在將隔著層間絕緣膜層疊的布線層彼此連接時，沿著形成于層間絕緣膜的接觸孔的內壁依次形成鈦(Ti)膜和氮化鈦(TiN)膜。其后，通過使用了六氟化鎢(WF₆)和甲硅烷(SiH₄)或氫(H₂)的還原反應，在接觸孔的內部中的氮化鈦膜上埋入鎢膜。

對現有的半導體裝置的制造方法進行說明。圖10是表示現有的半導體裝置的制造方法的概要的流程圖。首先，在半導體基板(半導體晶片)的正面側形成預定的元件結構(步驟S101)。接下來，在半導體基板的正面上形成高溫氧化(HTO：High Temperature Oxide)膜作為層間絕緣膜的第1層(步驟S102)。

接下來，在半導體基板的正面上形成由BPSG(Boron Phospho Silicate Glass：硼磷硅酸鹽玻璃)膜等形成的硅氧化膜(SiO₂膜)作為層間絕緣膜的第2層(步驟S103)。接下來，在層間絕緣膜上形成接觸孔的形成區域開口的抗蝕掩模作為后續的蝕刻工序中使用的蝕刻用掩模(步驟S104)。

接下來，將抗蝕掩模作為掩模，通過干式蝕刻選擇性地除去層間絕緣膜而形成接觸孔(步驟S105)。接觸孔在半導體基板的正面具有大致垂直的側壁，成為在深度方向上具有相同寬度的大致矩形的截面形狀。在步驟S105的處理中，在接觸孔露出的硅(Si)面(勢壘金屬與半導體基板的接觸形成位置)形成自然氧化膜。

接下來，除去抗蝕掩模(步驟S106)。接下來，作為后續的濺射工序的前處理，通過由緩沖氫氟酸(BHF)水溶液進行的濕式蝕刻或反濺射處理，除去在步驟S105的處理中形成的自然氧化膜(步驟S107)。在步驟S107的處理中，接觸孔的截面形狀維持步驟S105的處理后的狀態。

接下來，作為勢壘金屬，通過濺射，沿著接觸孔的內壁依次形成鈦膜和氮化鈦膜(步驟S108)。接下來，通過退火(熱處理)，使勢壘金屬中的鈦原子與半導體基板中的硅原子反應而形成鈦硅化物，從而形成勢壘金屬與半導體基板的歐姆性的接觸(步驟S109)。

接下來，通過化學氣相生長(CVD：Chemical Vapor Deposition)法，以埋入到接觸孔的內部的方式使鎢膜在氮化鈦膜上生長(步驟S110)。接下來，對鎢膜進行蝕刻，僅在接觸孔的內部的氮化鈦膜上殘留鎢膜(步驟S111)。其后，通過形成正面電極、p⁺集電區、背面電極等剩余的各部分，從而完成半導體裝置。