(57)【要約】【課題】　層間絶縁膜内に位置するコンタクトプラグの倒れを防止することができる半導体コンタクト構造の形成方法を提供する。【解決手段】　この構造を形成する方法によれば、半導体基板(21)上に層間絶縁膜(25)を形成する。前記層間絶縁膜をパターニングして前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホール(26)を形成する。前記露出した半導体基板を等方性エッチングして前記コンタクトホールより広い幅を有するリセスされた領域(29)を形成し、この時に、前記リセスされた領域はそのエッジにアンダーカット領域を有する。前記リセスされた領域及び前記コンタクトホールを満たすコンタクトプラグを形成する。前記構造によれば、コンタクトプラグの下部が上部より広く形成されて下部構造との接触面積が広くて安定する。したがって、従来のように、後続工程で層間絶縁膜がリフローされても、コンタクトプラグの倒れを防止することができる。【選択図】　　　　　　図５
2004080016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
　前記層間絶縁膜の所定の領域を貫通して前記半導体基板の所定領域を露出させるコンタクトホールと、
　前記コンタクトホールにより露出した前記半導体基板の表面に形成され、そのエッジにアンダーカット領域を具備して前記コンタクトホールの幅より広い幅を有するリセスされた領域と、
　前記リセスされた領域及び前記コンタクトホールを満たすコンタクトプラグとを含むことを特徴とする半導体コンタクト構造。
【請求項２】
前記半導体基板の表面に形成された不純物領域をさらに含み、前記コンタクトホールは前記不純物領域を露出させ、前記リセスされた領域は前記不純物領域の表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項３】
前記半導体基板上に形成された導電性パッドをさらに含み、前記コンタクトホールは前記導電性パッドを露出させ、前記リセスされた領域は前記導電性パッドの表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項４】
前記導電性パッドはポリシリコンからなることを特徴とする請求項３に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項５】
前記層間絶縁膜はＢＰＳＧからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項６】
前記コンタクトホールの側壁上に形成されたスペーサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項７】
前記スペーサの下部面は前記半導体基板の表面より低いことを特徴とする請求項６に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項８】
前記アンダーカット領域の上部面は前記半導体基板の表面より低いことを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項９】
前記コンタクトプラグはポリシリコンからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体コンタクト構造。
【請求項１０】
半導体基板を準備し、
　前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成し、
　前記層間絶縁膜をパターニングして前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホールを形成し、
　前記露出した半導体基板を等方性エッチングして前記コンタクトホールより広い幅を有するリセスされた領域を形成し、前記リセスされた領域はそのエッジにアンダーカット領域を有し、
　前記リセスされた領域及び前記コンタクトホールを満たすコンタクトプラグを形成することを含むことを特徴とする半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１１】
前記層間絶縁膜を形成する前に、前記半導体基板の所定の領域に不純物領域を形成することをさらに含み、前記コンタクトホールは前記不純物領域を露出させるように形成され、前記リセスされた領域は前記不純物領域の表面に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１２】
前記層間絶縁膜を形成する前に、前記半導体基板上に導電性パッドを形成することをさらに含み、前記コンタクトホールは前記導電性パッドを露出させるように形成され、前記リセスされた領域は前記導電性パッドの表面に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１３】
前記導電性パッドはポリシリコンで形成されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１４】
前記コンタクトホールの側壁上にスペーサを形成することをさらに含み、前記スペーサの下部面は前記半導体基板の表面より低いことを特徴とする請求項１０に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１５】
前記等方性エッチングは酸素Ｏ2、ＮＦ3及びＨｅの混合ガスを使用して進行することを特徴とする請求項１０に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【請求項１６】
前記層間絶縁膜はＢＰＳＧで形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体コンタクト構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は半導体構造及びその形成方法に関するものであり、さらに詳細には半導体コンタクト構造及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　半導体素子が高集積化することによって、ワードライン及び配線間の間隔が狭くなっている。したがって、ワードライン及び配線との間の隔離のため層間絶縁膜を形成する時に、ワードラインまたは配線との間の層間絶縁膜内にボイドが形成されることがある。したがって、層間絶縁膜内にボイドが形成されることを防止するために、層間絶縁膜をＣＶＤなどで積層した後にリフロー(ｒｅｆｌｏｗ)工程を進行する。層間絶縁膜に対してリフロー工程を進行する時に、不純物ドーピング領域などで不純物の過度な拡散を防止するために、９００℃以下の低温が要求される。したがって、９００℃以下の低温でリフロー工程を進行することができるＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）が層間絶縁膜に対して使用される。
【０００３】
　図１及び図２は従来技術による問題点を示すための半導体コンタクト構造を示す。
【０００４】
　図１及び図２を参照して、半導体基板１上に下部膜３を積層する。前記下部膜３上に燐（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）がドーピングされたポリシリコンでパッド５を形成した後に、前記パッド５を覆う第１層間絶縁膜７をＢＰＳＧで積層する。前記第１層間絶縁膜７に対してリフロー工程を進行する。前記層間絶縁膜７をパターニングし、前記パッド５の上部を露出させるコンタクトホールを形成する。前記コンタクトホールをドーピングされたポリシリコンで満たし、ＣＭＰ工程で平坦化してコンタクトプラグ９を形成する。前記コンタクトプラグ９が形成された前記平坦化された半導体基板１の全面上に窒化膜１１を積層し、その上にＢＰＳＧで第２層間絶縁膜１３を積層する。第２層間絶縁膜１３に対してリフロー工程を進行する。この時に、同一のＢＰＳＧからなる第１層間絶縁膜７もリフローされ、前記コンタクトプラグ９は少しの動きなどの理由で、図２のように倒れる。これに加えて、前記コンタクトプラグ９がリフティングされて前記コンタクトプラグ９及び前記パッド５の間の接触不良が誘発する。このような現象はＢＰＳＧからなる層間絶縁膜内にコンタクトプラグが位置する場合に、後続工程がＢＰＳＧをリフローできる温度で進行する場合に発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　上記した問題を解決するために、本発明の課題は、ＢＰＳＧからなる層間絶縁膜内に位置するコンタクトプラグの倒れを防止することができる半導体コンタクト構造及びその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　上記した課題を解決するために、本発明による半導体コンタクト構造は下部が上部に比べて広い幅を有するコンタクトプラグを具備することを特徴とする。
【０００７】
　さらに詳細に、前記半導体コンタクト構造は半導体基板上に形成された層間絶縁膜、前記層間絶縁膜の所定の領域を貫通して前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホール、前記コンタクトホールにより露出した前記半導体基板の表面に形成され、そのエッジにアンダーカット領域を具備して前記コンタクトホールの幅より広い幅を有するリセスされた領域、及び前記リセスされた領域及び前記コンタクトホールを満たすコンタクトプラグを含む。
【０００８】
　前記構造は前記半導体基板の表面に形成された不純物領域をさらに含むことができ、この時に、前記コンタクトホールは前記不純物領域を露出させ、前記リセスされた領域は前記不純物領域の表面に形成されることができる。
【０００９】
　前記構造は前記半導体基板上に形成された導電性パッドをさらに含むことができ、この時に、前記コンタクトホールは前記導電性パッドを露出させ、前記リセスされた領域は前記導電性パッドの表面に形成されることができる。また前記導電性パッドはポリシリコンからなることができる。
【００１０】
　前記構造において、前記層間絶縁膜はＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）からなることができる。
【００１１】
　前記構造は前記コンタクトホールの側壁上に形成されたスペーサをさらに含むことができる。この時に、前記スペーサの下部面は前記半導体基板の表面より低いことがある。
【００１２】
　前記構造において、前記アンダーカット領域の上部面は前記半導体基板の表面より低いことがある。また前記コンタクトプラグはポリシリコンからなることができる。
【００１３】
　前記半導体コンタクト構造を形成する方法は次の通りである。先に、半導体基板を準備する。前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する。前記層間絶縁膜をパターニングして前記半導体基板の所定の領域を露出させるコンタクトホールを形成する。前記露出した半導体基板を等方性エッチングして前記コンタクトホールより広い幅を有するリセスされた領域を形成し、この時に、前記リセスされた領域はそのエッジにアンダーカット領域を有する。前記リセスされた領域及び前記コンタクトホールを満たすコンタクトプラグを形成する。
【００１４】
　前記方法において、前記層間絶縁膜を形成する前に、前記半導体基板の所定の領域に不純物領域を形成することができ、この時に、前記コンタクトホールは前記不純物領域を露出させるように形成され、前記リセスされた領域は前記不純物領域の表面に形成されることができる。
【００１５】
　前記方法において、前記層間絶縁膜を形成する前に、前記半導体基板上に導電性パッドを形成することができ、この時に、前記コンタクトホールは前記導電性パッドを露出させるように形成され、前記リセスされた領域は前記導電性パッドの表面に形成されることができる。
【００１６】
　前記方法において、前記コンタクトホールの側壁上にスペーサを形成することができ、この時に、前記スペーサの下部面は前記半導体基板の表面より低いことがある。
【００１７】
　前記方法において、前記等方性エッチング段階は酸素Ｏ2、ＮＦ3及びＨｅの混合ガスを使用して進行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
　以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明する実施形態に限定されず、他の形態で具体化することもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示した内容が徹底した、完全なものになるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供されるものである。層が他の層または基板上にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成されることができるもの、またはそれらの間に第３の層が介在されることもできるものである。明細書全体にわたって同一の参照番号で表示した部分は同一の構成要素を示す。
【００１９】
　　<第１実施形態> 
　図３乃至図６は本発明の望ましい一実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【００２０】
　図３を参照すれば、半導体基板２１の表面に不純物をドーピングして不純物領域２３を形成する。前記半導体基板２１を覆う層間絶縁膜２５を積層する。前記層間絶縁膜２５は酸化膜で形成し、望ましくは、ＢＰＳＧで形成する。
【００２１】
　図４を参照すれば、前記層間絶縁膜２５の所定の領域をパターニングして前記不純物領域２３の上部を露出させるコンタクトホール２６を形成する。この時に、前記不純物領域２３の上部の一部が過度エッチング(ｏｖｅｒ　ｅｔｃｈ)される。
【００２２】
　図５を参照すれば、前記コンタクトホール２６が形成された前記半導体基板２１に対して等方性乾式エッチングを進行して前記不純物領域２３の上部にリセスされた領域２９を形成する。前記リセスされた領域２９はそのエッジにアンダーカット領域を有する。前記等方性乾式エッチングは酸素Ｏ2、ＮＦ3及びＨｅの混合ガスを使用して進行することができる。一例としては、４０℃の温度と７００ｍＴｏｒｒの圧力で、ＮＦ3を２０ｓｃｃｍ、Ｏ2を２００ｓｃｃｍの流量で供給し、Ｈｅをキャリアガスにして１５秒間進行する。
【００２３】
　図６を参照すれば、 前記リセスされた領域２９が形成された前記半導体基板２１の全面上に導電膜を積層して前記リセスされた領域２９と前記コンタクトホール２６を満たす。前記不純物領域２３がＮ型である場合に、前記導電膜で燐がドーピングされたポリシリコンを使用することができる。前記導電膜に対してＣＭＰ工程を実施してコンタクトプラグ３１を形成する。
【００２４】
　したがって、上の過程で形成された図６の構造でコンタクトプラグ３１の下端部が上端部より広く形成されて前記不純物領域２３との接触面積が広くて安定する。したがって、従来のように、後続工程で層間絶縁膜２５がリフローされても、前記コンタクトプラグ３１の倒れを防止することができる。
【００２５】
　実施形態１の倒れとして、図７のように、前記コンタクトプラグ３１と前記半導体基板２１の間にパッド２４と下部膜２２を介在させることができる。この時に、前記パッド２４は望ましくは、燐がドーピングされたポリシリコンで形成することができる。前記下部膜２２は酸化膜のような絶縁膜で形成することができる。
【００２６】
　＜第２実施形態＞
　図８乃至図１１は本発明の望ましい他の実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【００２７】
　図８を参照すれば、実施形態１の図４の状態で、前記コンタクトホール２６が形成された前記半導体基板２１の全面上にシリコン窒化膜Ｓｉ3Ｎ4、２７をコンフォマルに積層する。
【００２８】
　図９を参照すれば、前記シリコン窒化膜２７を異方性乾式エッチングまたはエッチバック（ｅｔｃｈ　ｂａｃｋ）して前記コンタクトホール２６の内側壁を覆うスペーサ２８を形成する。図４で前記不純物領域２３の上部が過渡エッチングされたので、前記スペーサ２８の下端は前記半導体基板２１の表面より高さが低い。
【００２９】
　図１０を参照すれば、前記層間絶縁膜２５と前記スペーサ２８をエッチングマスクとして使用して前記露出した不純物領域２３を等方性で乾式エッチングして前記不純物領域２３にリセスされた領域３０を形成する。前記リセスされた領域３０はそのエッジにアンダーカットを有する。前記アンダーカットの上部面は前記スペーサ２８により前記半導体基板２１の表面より低く形成される。
【００３０】
　図１１を参照すれば、前記リセスされた領域３０が形成された前記半導体基板２１の全面上に導電膜を積層して前記リセスされた領域３０と前記コンタクトホール２６を満たす。前記導電膜に対してＣＭＰ工程を実施してコンタクトプラグ３２を形成する。
【００３１】
　したがって、上の過程により形成された図１１の構造では、前記コンタクトプラグ３２の突き出された下端部が前記不純物領域２３ 内に挟まれており、接触面積が広くて、前記層間絶縁膜２５がリフローされても、前記コンタクトプラグ３２は倒れない。
【００３２】
　第２実施形態の変形例として、図１２のように、前記コンタクトプラグ３２と前記半導体基板２１との間にパッド２４と下部膜２２を介在させることができる。前記パッド２４及び前記下部膜２２は第１実施形態と同一の方法を使用して形成する。
【発明の效果】
【００３３】
　本発明による半導体コンタクト構造はコンタクトプラグの下端部が上端部より広く形成されて下部構造との接触面積が広くて安定する。したがって、従来のように、後続工程で層間絶縁膜がリフローされても、コンタクトプラグの倒れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術による半導体コンタクト構造を示す。
【図２】従来技術による半導体コンタクト構造を示す。
【図３】本発明の望ましい第１実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図４】本発明の望ましい第１実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図５】本発明の望ましい第１実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図６】本発明の望ましい第１実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図７】本発明の望ましい第１実施形態の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の望ましい第２実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図９】本発明の望ましい第２実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図１０】本発明の望ましい第２実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図１１】本発明の望ましい第２実施形態による半導体コンタクト構造を形成する方法を順次に示す工程断面図である。
【図１２】本発明の望ましい第２実施形態の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
　　　　２１　半導体基板
　　　　２２　下部膜
　　　　２４　パッド
　　　　２５　層間絶縁膜
　　　　２６　コンタクトホール
　　　　２８　スペーサ
　　　　３２　コンタクトプラグ
【図１】
2004080016.tif 000003
【図２】
2004080016.tif 000004
【図３】
2004080016.tif 000005
【図４】
2004080016.tif 000006
【図５】
2004080016.tif 000007
【図６】
2004080016.tif 000008
【図７】
2004080016.tif 000009
【図８】
2004080016.tif 000010
【図９】
2004080016.tif 000011
【図１０】
2004080016.tif 000012
【図１１】
2004080016.tif 000013
【図１２】
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