JPH01185949A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH01185949A
JPH01185949A JP63011390A JP1139088A JPH01185949A JP H01185949 A JPH01185949 A JP H01185949A JP 63011390 A JP63011390 A JP 63011390A JP 1139088 A JP1139088 A JP 1139088A JP H01185949 A JPH01185949 A JP H01185949A
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wiring
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Takeo Nakayama
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    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は半導体集積回路に係り、特に配線パターンに関
する。
(従来の技術) たとえばyIDs(絶縁ダート型)集積回路において,
 MOS }ランジスタのソースまたはドレイン領域の
電極を取シ出すために基板表面の一部に下地導電層を形
成し、MOS}ランジスタのr−}電極形成プロセスと
同時に上記下地導電層にコンタクトするようにダート電
極と同一材料からなる配線用導電ノーパターンを形成す
る場合がある。このようなプロセスによって形成された
集積回路の−部は、従来、第12図(a) # (b)
に示すような平面・ぐターンおよび断面構造を有する。
即ち、50は半導体基板、51は素子領域、52は素子
分離領域、53はMOS)ランジスタのソース(または
ドレインン領域、54は絶縁ゲート膜、55は上記ソー
ス領域53と素子分離領域52との間の基板表面に形成
された下地導電層、56は上記絶ar−)膜54に開孔
された下地導電層用コンタクトホール、57r!このコ
ンタクトホール56を通じて下地4′tIL層55にコ
ンタクトするように基板上に形成された配線用導電層パ
ターンであり、低抵抗化のために例えば多結晶シリコン
膜58上に高融点金橘展59か堆積された二層構造を有
する。
上記集積回路の製造プロセスとしては、コンタクトホー
ル56の開孔後、基板上全面に配線用の多結晶シリコン
膜を堆積し、多結晶シリコン膜へ不純物拡散を行うこと
によシ下地導電層55を拡イし 数形成し、引き続き低抵抗甜のために高融点金属換金堆
積して配線用導電層を形成する。そして、上記配線用導
電層のノやターニングのためにエツチングを行う。この
際、絶縁ゲート膜54までエツチングしないように導電
層と?3縁膜とに遇択比を持たせてエツチングを行う。
ところが、図示のように配線用24電鳩パターンSVO
先端部がコンタクトホール56のノリーンの内側に位置
する場合には、前記配線用尋11!L膚のエツチングに
際して両者相互間の間隙部は上記絶縁膜54が存在しな
いのでエツチングが進行し、半導体基板がエツチングさ
れてしまい、不要なエツチング孔60が発生してしまう
。そして、こののち上記導電層パターン57t−マスク
としてイ万ン注入を行って基板表面に前記ソース(また
はドレインフ領域53t−形成すると、このソース(ま
たはドレイン)領域53と前記下地導電ノー55とが上
記エツチング孔6Qの存在によって導通しない状態とな
り、不良となってしまうという問題が発生する。なお、
53′は上記イオン注入によってエツチング孔60の底
面に生じた尋亀増である。
また、第13図(a) # (b)は上記とは別の従来
の集積回路の一部の千面ノやターンおよび断面構造上水
してhる。この第13図(&) # (b)では、前記
第12図(a) e (b)に比べて、導電層パターン
57’がコンタクトホール56のノ臂ターンを含むパタ
ーンである点が異なり、その他の部分は同じであるので
第12図(a) # (b)中と同一符号を付している
。この場合には、配線層導電層のエツチングに際して半
導体基板がエツチングされるおそれはない。しかじ、導
電層ノ譬ターフ57′をマスクとしてイオン注入を行っ
て基板表面にソース(iたはドレイン)領域53t−形
成すると、コンタクトホール56の周辺の導電性パター
ン部の下方の澁板表rfi領域に不純物拡散層が形成さ
れないままの状態で残るので、コンタクトホール56の
下方部の下地導電層(不純物拡散層)55とソース領域
53とが4通しない状態とな)、不良となってしまうと
匹う問題がある。
い、これに伴う横方向拡散によってソース領域との導通
を確保するようにしていた。しかし、このような横方向
拡散が進むと素子の高集積化が困難になる。
(発明が牌決しようとする課題) 本発明は、上記したように基板表面の一部に下 とによって高集積化が困難になるという問題点を解決す
べくなされたもので、上記下地寺′−ノーの接合が浅く
てもその周辺の別の4k1M、ノーに導通させることが
可能になシ、高集積化に適した半導体集積回路t−提供
することを目的とする。
[発明の構成コ (&1題t−解決するための手段〉 本発明の半導体集積回路は、半導体基板と、この半導体
基板の表面に形成され、一部にコンタクトホールが一開
孔された絶縁膜と、このコンタクトホール部および上記
絶縁膜上に形成された配線用導電層・やターンと、上記
コンタクトホールの下方の半導体基板表面に不純物拡散
によシ形成された下地導電ノーと、この下地導電層に連
なって導通するように半導体基板表面の一部に形成され
た導電層領域とを具備し、上記コンタクトホールのパタ
ーンと上記配線用4電層パターンとが交差していること
を特徴とする。
(作用ン 上記2つのt4ターンが交差する部分の下方は、絶縁膜
が存在するので導電層パターンの形成に際して基板表面
がエツチングされずに残9、導電ノー・やターンをマス
クとするイオン注入により前記導電層領域を形成すると
きに前記下地4を層に連なることになり、下地導電層を
介して4電層)4ターンと導電層領域との確実な導通が
可能になる。
(実施例) 以下、図面t−参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。
第1図(a) 、 (b)乃至第4図(a) e (b
) l (c) 、 (d)は、たとえばMO8集積回
路の製造プロセスの一部における平面ツヤターンおよび
断面構造を示している。即ち、先ず第1図(a) # 
(b)に示すように、たとえばP型シリコン単結晶基板
10上に、950℃で水素燃焼酸化法により500Xの
厚さの8102膜を形成し、さらにSIN Nを150
0X堆積する。次に、リングラフィ技術により素子分離
領域形成予定領域上のSIN gを化学的気相等方性エ
ツチングにより除去し、さらに1000℃で水素燃焼酸
化法により基板表面に5ooolのS10□膜(素子分
離領域11)を形成し、こののち残存しているSiN 
gを化学的気相等方性エツチングによυ除去し、さらに
素子形成予定領域12上に残っているSiO2膜をNH
4F欣により除去する。
次に、第2図(a) $ (b)に示すように、基板表
面に300Xの8102膜13を900℃で乾燥酸化法
により形成し、リングラフィ技術およびNH4F Qに
より上記SiO□膜13を選択的にエツチングしてコン
タクトホール14を開孔形成する。
次に、第3図(a) e (b)に示すように、基板上
に配線層用の40001の多結晶シリコン膜15を化学
的気相成長法により堆積し、さらに900℃、pocz
、雰囲気中で40分の熱処理を行って上記多結晶シリコ
ン膜15を不純物のドーピングにより低抵抗化し、コン
タクトホール14内の多結晶シリコン換部から基板中に
リン拡散を行って下地導電層16t−形成する。そして
、配線ノ1の低抵抗化のために、上記多結晶シリコン膜
15上に高融点全域の低抵抗材料(Mo 、 Mo51
  j W # WSiX、TI。
TiSi  等]からなる高融点金属g17t−スパッ
タ法により3000X堆槓する。
次に、第4図(、)乃至(d)に示すように、配線層と
して必要でない部分を異方性エツチングによシ除去し、
・母ターニングされた配線ノ脅18を残す、この際、M
OS )ランジスタのダート電極(図示せずンも同時に
形成する。この配線層18は、前記したように不純物か
ドーグされ九多結晶シリコン渓上に尚融点金属膜が堆積
された二重構造を有しており、その)やターンは前記コ
ンタクトホール14のパターンと素子領域12上で交差
している。この場合、コンタクトホール14のノ量ター
ンは例工ば五角形でるり、配lI!A増18の先濶部の
パターンと4点PI  a PI p ps  e P
4で交差している。次に、上記配線層18t−マスクと
してAsイオンを40 keVの加速電圧、5 X 1
0150−2のドーズ量で基板中に注入し、活性化する
ことによr専*層領@(たとえばMOS )ランジスタ
のソース領域またはドレイン領域)19を形成する。こ
ののち、絢知の技術により、層間絶縁族を形成し、その
平坦化を行い、さらにコンタクトホールを囲孔し、金)
iI4配線膜(A/、−3i合金等ンのスパッタ、)9
ターニングを行って配線を形成する。
上dピのように製造された集積回路においては、コンタ
クトホールパターンと配a/−ノ等ターンとが交差して
お9、第4図(、)に示すように配線層ノJ?ターンが
コンタクトホール/’Pターンの外側に突出している部
分の断面(たとえば図示B −B’iに沿う断面〕では
、上記突出している配NJ−の下方の基板表面に導電層
領域19が存在しないので、下地導電層16と導電層領
域19とが導通していない。
これに対して、配+@!層ノ母ターンがコンタクトホー
ル14ターンより内側に引っ込んでいる部分のwj′r
面(たとえば図示D−D’iに沿う断面)では、上記引
っ込んでいる部分に絶縁膜(5in2t)B413 )
か存在しないので配線層ノ4ターニング時のエツチング
によって基板に不要なエツチング孔2oが生じ、このエ
ツチング孔2oの存在によって下地導電層16と碑電層
領域19とが導通していない・なお、19′はイオン注
入によシ生じたエツチング孔2゜底面部の導電層である
。
一方、前記2つのパターンが交差した部分の断面(たと
えば図示c −c’巌に沿う断面)では、上記交差部分
の下方に絶縁pA13が存在するので配線層パターニン
グ時のエツチングによって基板表面がエツチングされず
にjAシ、配線層18t−マスクとするイオン注入によ
シ導電層領域19t−形成するときに下地導電層16と
連なって導通することになる。したがって、上記集積回
路においては、下地導電#416t−介して配M&膚1
8と導電ノー領域19との確実な導通が可能になる。
なお、素子鎖酸の微細化に伴う素子分離領域の絶縁低下
を防ぐ丸めに素子分離領域を二重構造にした集積回路が
提案されており、このような集積回路に本発明を適用し
た場合について第5図(a)。
(b)乃至第9図ら) e (b) # (e) # 
(d)を参照しながら製造プロセスを説明する。即ち、
先ず第5図(a) # (b)に示すように、たとえば
P型シリコン単結晶基板10上に、950℃で水素燃焼
酸化法によシ500Xの5in2膜を形成し、さらにS
iN膜を1500X堆積する。次に、リングラフィ技術
によシ、索子分離領域形成予定領域11上のSiN膜を
化学的気相等方性エツチングによシ除去し、さらに10
00℃で水素燃焼酸化法によシ基板表面に8000X(
7) Sin2m11を形成し、こののち残存している
SiN膜を化学的気相等方性エツチングにより除去し、
さらに素子形成予定領域12上に残っているS io 
2膜をNH4F液により除去する。
次に、第6図(”) t (b)に示すように、950
℃で基板表面に0.2μmのシリコンをエピタキシャル
成長させてエピタキシャル層21t−形成したOち、8
50℃で乾燥酸化法によシ基板表面にSiN膜を150
0X堆積する。次に、リソグラフィ技術により、素子分
離領域形成予定領域22上のSiN膜を化学的気相等方
性エツチングにより除去し、さらに1000℃で水素燃
焼酸化法によシ基板表面に4500XのSiO□膜22
上22し、こののち残存しているSiN膜を化学的等方
性エツチングによシ除去し、さらに素子形成予定領域2
ノ上に残っているSiO2膜をNH4F液によシ除去す
る。これによって、大きな素子分離領域1ノと小さな素
子分離領域22との二重構造を有し、エピタキシャル層
素子領域21′t−有する半導体基板が形成されたこと
になる。
次に、第7図(a) # (b)に示すように、SOO
℃で塩素10%を含む乾燥酸素中の酸化によ#)&板表
面に100Xの810□膜23を形成し、リングラフィ
技術およびNH4F液によシ上記SiO□膜23を選択
的にエツチングしてコンタクトホール24t−開孔形成
する。
次に、第8図(荀、(b)に示すように、晶板上に配線
ノー用の2000Xの多結晶シリコン族25を化学的気
相成長法によシ堆積し、さらに900℃、pocz、雰
囲気中で30分の熱処理を行って上記多結晶シリコン膜
25t−不純物のドーピングによシ低抵抗化し、コンタ
クトホール24内の多結晶シリコン膜部から基板中にリ
ン拡散を行って下地導vL層26を形成する。そして、
配線ノ曽の低抵抗化のために、上記多結晶シリコン膜2
5上に高融点金属の低抵抗材料(Mo I Mo5t 
l W r Wsi  # ’rt。
X            X ’rtsi等)からなる高融点金属膜27t−ス・ぐツ
タ法により堆積する。
次に、第9図(a) # (b) # (c) # (
d)に示すように、配線層として必要でない部分を異方
性エツチングにより除去し、ノ母ターニングされた配線
層28を残す。この際、 MOS )ランゾスタのダー
ト電極(図示せずンも同時に形成する。上記配線層28
のパターンは、前記実施例と同様にコンタクトホール2
4の)母ターンとエピタキシャル層素子領域21上で交
差している。次に、上記間4!!1128をマスクとし
て、 Asイオンを40 keVの加速電圧、5X10
  L−nl のドーズ量でエピタキシャルj−中に注
入し、活性化によシ4を層領域(たとえばMOSトラン
ジスタのソース領域またはドレイン領域)29を形成す
る。こののち、周九の技術により、層間絶!膜の形成、
平坦化、コンタクトホールの開孔、金属配線の形成等を
行う。
上記のように製造された集積回路においても、第9図(
、)に示すように、配縁層パターンがコンタクトホール
パターンに対して突出している部分OB −BJJ@面
、引っ込んでいる部分のD −D’栂断面、交差してい
る部分のc−c’線断面は前記実施例とほぼ同様になシ
、交差していない部分の下方の基板中には非導通部21
′、エツチング孔30が生じるが、交差している部分の
下方の基板中では下地導電層26と導電ノー領域29と
が連なった状態で確実に導通するようになる。
なお、前記コンタクトホールパターンと配線層パターン
とは、上記各実施例に限らず、両パターンが交差する態
様としては、第10図に示すように方形のコンタクトホ
ールパターン31上を方形の配線層先端部パターン32
が横切るよ5に形成したり、第11図に示すように方形
のコンタクトホール・ぐターン41上を三角形状の配線
ノー先端部パターン42が横切るように形成するなど、
種々の変形実施が可能である。
[発明の効果コ 上述したように本発明の半導体集積回路によれば、下地
導電層上のコンタクトホールの)やターンとこの下地導
X層にコンタクトしている配縁層のパターンとが交差す
るように形成しているので、配線層をマスクにしてイオ
ン注入によシ基板表面に形成される導電層領域に上記下
地導電層が連なった状態で確実に導通することが可能に
なる。したがって、下地導電層の接合を深くしなくても
上記導通が得られるので、下地導X/−形成時の横方向
拡散が少なくて済み、素子の微細化、高果槓化上好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) # (b)乃至第4図(a) # (b
) # (e) e (d)は本発明の半導体集積回路
の一実施例を製造するプロの実施例に係る半導体集積回
路を製造するプロセスにおける平面ノリーンおよび断面
構造を示す図、第10図および第11図はそれぞれ本発
明の半導体集積回路における下地導電層上のコンタクト
ホールのパターンと配線ノーのパターンとの交差状態の
変形例を示す図、第12図(a) e <b>および第
13図(a) # (b) tユそれぞれ従来の相異な
る半導体集積回路の一部を取シ出して平面ノリーン、断
面構造を示す因でろる。 IQ・・・半導体基板、11.22・・・素子分離領域
、12.21・・・素子領域、13.23・・・絶縁膜
、14.24・・・コンタクトホール、15.25・・
・多結晶シリコン膜、16.26・・・下地導電層、1
2゜27・・・高融点金属膜、18.28・・・配線層
、19゜29・・・4電層憤域。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 E 第2図 第3図 3′ 7co (J Ocq a)u Ll           :O)     
−− ()Q                O;)チー 
                 !−第6図 ’(iQ。 −一、−ノ ト ク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板と、この半導体基板の表面に形成され
    、一部にコンタクトホールが開孔された絶縁膜と、この
    コンタクトホール部および上記絶縁膜上にパターン形成
    された配線層と、上記コンタクトホールの下方の半導体
    基板表面に不純物拡散により形成された下地導電層と、
    この下地導電層に連なって導通するように半導体基板表
    面の一部に形成された導電層領域とを具備し、上記コン
    タクトホールのパターンと上記配線層のパターンとが交
    差していることを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記導電層領域はMOSトランジスタのソース領
    域またはドレイン領域であり、前記パターンの交差部は
    素子形成領域上に位置していることを特徴とする前記特
    許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路。
  3. (3)前記配線層はMOSトランジスタのゲート電極と
    同一材料により形成されていることを特徴とする前記特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の半導体集積回路
    。
  4. (4)前記下地導電層は前記配線層からの不純物拡散に
    より形成されていることを特徴とする前記特許請求の範
    囲第1項記載の半導体集積回路。
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