JPH04280456A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04280456A
JPH04280456A JP4212791A JP4212791A JPH04280456A JP H04280456 A JPH04280456 A JP H04280456A JP 4212791 A JP4212791 A JP 4212791A JP 4212791 A JP4212791 A JP 4212791A JP H04280456 A JPH04280456 A JP H04280456A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置,特にSOI
素子基板において表面の配線とシリコン支持基板とを接
続するビアホールの構造とその製造方法に関する。
【0002】シリコン支持基板上に絶縁膜を挟んでシリ
コンの素子形成層を設けたSOI素子基板は,絶縁分離
が完全なことから高速,高集積化に適した集積回路用基
板として期待されている。
【0003】しかし,完全な絶縁分離がなされるSOI
素子基板では,素子が形成される素子形成層と支持基板
との間の電位を制御するために,素子形成層上に設けら
れた配線と支持基板との間に電気的導通をとる必要があ
る。
【0004】そこで,素子形成層上の配線とSOI素子
基板とを短絡するために,電気抵抗が低く,小面積で形
成できるビアホールが必要とされている。
【0005】
【従来の技術】従来のビアホールの構造とその製造方法
を図3を参照して説明する。図3は,従来の実施例断面
図であり,SOI素子基板上に形成されたトランジスタ
とビアホール及び配線を表している。
【0006】従来のビアホール34は,図3を参照して
,不純物をドープしたポリシリコン35を導電体材料と
していた。かかるポリシリコン35を用いることにより
,従来のビアホール34は必然的に以下のような構造が
採られる。
【0007】即ち,ポリシリコン35は比抵抗が高いた
めに,配線抵抗を下げるにはビアホール34の径を大き
くしなければならない。また,ポリシリコン35と支持
基板1とのオーミック接触は接触抵抗が高いことから,
ビアホール34よりも大きな面積のオーミック接触面3
6が必要となる。このため,ビアホール34を形成する
ポリシリコン35と支持基板1とのオーミック接触面3
6は,埋込み絶縁層2をオーバエッチングして接触面積
を広げた形状にする必要がある。従って,ビアホールを
設置するために,実質的に大きな面積を要する。
【0008】さらに,ポリシリコン35と素子形成層3
とは直接接触しており電気的に短絡するから,ビアホー
ル34が形成される領域38を酸化膜を充填したトレン
チ絶縁部31及びフィールド酸化部32により絶縁分離
する構造としなければならない。この絶縁分離された領
域をビアホールのために特別に設ける必要から,ビアホ
ール形成に必要とされる面積が著しく増加することにな
る。
【0009】従来,かかる構造のビアホールの形成には
,次のような製造工程が用いられていた。先ず,トラン
ジスタ領域39,40の形成と同時に,ビアホール領域
38をトレンチ絶縁部31及びフィールド酸化部32と
を設けることにより形成する。
【0010】次いで,ビアホール34となるべき穴をフ
ォトエッチングにより素子形成層3に穿つ。次いで,等
方性のエッチングを用いて,埋込み絶縁層2をオーバエ
ッチングする。
【0011】次いで,ボリシリコンの堆積と不純物イオ
ンの注入を交互に繰り返し,不純物ドープポリシリコン
35を上記穴に充填する。次いで,素子形成層3上に堆
積したポリシリコンを除去する。
【0012】次いで,酸化膜33を堆積し,ドープポリ
シリコン35上に酸化膜33の開口を設けた後,配線1
1を設ける。最後に,保護膜としてPSG(燐化ガラス
)層6を設ける。
【0013】かかる工程においては,埋込み絶縁層2を
オーバエッチングすることから素子形成層3の破損を誘
発し易く,また埋込み絶縁層2をオーバエッチングした
部分にポリシリコンを埋め込むときに巣が発生して抵抗
が大きくなりやすい。
【0014】さらに,交互に繰り返すポリシリコンの堆
積とイオン注入の工程,及び素子形成層3上に堆積した
ポリシリコンの除去に多くの時間を必要とする。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来のビアホールは,
比抵抗が高いポリシリコンを用いており,また絶縁分離
された領域を必要とすることから,ビアホールを形成す
るには大きな面積が必要となる。このため,半導体集積
回路の高集積化が図れず,またビアホールをトランジス
タ等の回路素子に接近させて設けることができず,この
ため高速化が図れないという問題があった。
【0016】さらに,ビアホールの形成には,オーバエ
ッチングを必要とすることから破損,欠陥を生じやすく
,またポリシリコンの堆積,形成に多大の時間を要する
という問題があった。
【0017】本発明は,配線抵抗が低く且つ設置面積の
小さいビアホールを容易に形成することができる半導体
装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の実施例工
程図であり,ビアホール形成工程を断面図で表している
。なお,図1(f)は完成したビアホールを表している
【0019】上記目的を達成するための本発明の構成は
,図1を参照して,第一の構成は,シリコンからなる支
持基板1上に埋込み絶縁層2を挟んでシリコンからなる
素子形成層3が設けられているSOI(Silicon
 on Insulator)素子基板において,該素
子形成層3及び該埋込み絶縁層2を貫通する内側面が酸
化膜8Aで覆われた貫通孔13と,該貫通孔13を埋め
て選択的に堆積された導電体10とを有し,該導電体1
0は該素子形成層3上に設けられた配線11と該支持基
板1とに電気的に接続されていることを特徴として構成
され,及び,第二の構成は,上記導電体10は,タング
ステン,銅,チタニュウム及びアルミニュウムの何れか
の金属からなることを特徴として構成され,及び,第三
の構成は,異方性RIE(反応性イオンエッチング)に
より上記素子形成層3及び上記埋込み絶縁層2を貫通し
て上記支持基板1に達する穴12を穿つ工程と,該穴1
2の内側面及び該支持基板1と接する該穴12の底面に
酸化膜8A,8Bを形成する工程と,異方性RIEによ
り該穴12の底面の酸化膜8Bを除去して上記貫通孔1
3を形成する工程と,CVD(化学的気相成長法)によ
り上記導電体10を該貫通孔13の底面から選択成長さ
せて該貫通孔13を埋め込む工程と,上記配線11を該
導電体10と接して該素子形成層3上に設ける工程とを
有することを特徴として構成される。
【0020】
【作用】本発明の構成の作用を図1を参照して説明する
。本発明の第一及び第二の構成に係るビアホールは,比
抵抗の小さい金属,例えば第二の構成ではCu,Al,
Ti,Wを導電体10材料として構成される。
【0021】このため,小さな横断面のビアホールでも
,配線抵抗は十分低くできる。また,導電体10を構成
する上記金属とシリコン支持基板1との接触抵抗は,支
持基板1表面近傍での不純物の高濃度領域9の形成によ
り,従来のポリシリコンと支持基板とのオーミック接合
と比較して著しく低くすることができる。
【0022】このため,接触面積が小さくても接触抵抗
は十分低くなるから,従来の如く接触面積を大きくする
ために埋込み絶縁層をオーバエッチングしてビアホール
の底面を広げる必要はないのである。
【0023】従って,基板1との接触部を含めてビアホ
ール14の横断面積を小さくできるのである。さらに本
発明に係るビアホール14は,貫通孔13の内側面が酸
化膜8Aで覆われシリコン素子形成層3と絶縁されてい
る。
【0024】このため,ビアホール14を形成するため
に,絶縁分離された領域を特別に設ける必要がない。従
って,ビアホール14の形成に必要な面積は,絶縁分離
領域が不要な分だけ従来のビアホールよりも小さくでき
るのである。
【0025】次に本発明の第三の構成によれば,オーバ
エッチングの必要がないことから,ビアホール14を形
成する穴12の形成には,異方性が強いRIEを使用す
ることができる。
【0026】このため,オーバエッチングによる素子形
成層の破損を生ぜず,またビアホール14を精密に形成
することができる。また,本発明では,CVDにより導
電体10を堆積するに先立ち,貫通孔13の底面以外の
表面を酸化膜4,8Aにて覆うという構成が採られてい
る。
【0027】このため,酸化膜上に成長しない導電体1
0は,貫通孔13の底面からのみ選択的に成長し,ビア
ホール14の底から順次上方へ貫通孔13を埋めて堆積
される。
【0028】従って,巣等の欠陥は生じにくい。また,
導電体堆積時には,素子形成層3表面は酸化膜又は窒化
膜で覆われており導電体は堆積しないから,従来技術の
ポリシリコンの如くフォトエッチングにより除去する工
程は不要となり,ビアホール14の形成が容易になる。
【0029】
【実施例】本発明を,図1を参照して,実施例に即して
説明する。使用したSOI素子基板は,シリコンからな
る支持基板1上に,厚さ300nmの酸化膜からなる埋
込み絶縁層2を挟み,厚さ4μmのシリコンからなる素
子形成層3を設けたものである。
【0030】先ず,図1(a)を参照して,素子形成層
3表面を熱酸化して厚さ30nmの酸化膜4を形成する
。次いで,厚さ200nmの窒化膜5,厚さ1500n
mのPSG層6,レジスト7を堆積した後,レジスト7
を露光し,パターンニングする。
【0031】次いで,パターンニングされたレジスト7
をマスクとして,CF4 とH2 との混合ガスを用い
たRIEにより,図1(a)に示す様に,PSG層6,
窒化膜5をパターニングする。
【0032】次いで,レジスト7及びPSG層6を除去
した後,図1(b)を参照して,窒化膜5をマスクとし
てHBrガスを用いたRIEにより素子形成層3に穴1
2を明けた後,CF4 とH2 との混合ガスを用いた
RIEにより穴12の底面にある埋込み絶縁層2を除去
し,穴12を完成させる。なお,PSG層6の除去は穴
12完成の後でも良い。
【0033】次いで,図1(c)を参照して,穴12の
シリコンが露出している表面に熱酸化またはCVDによ
り,例えば厚さ30nmの酸化膜8A,8Bを形成する
。CVDによるとき,窒化膜表面に酸化膜が形成されて
も差支えない。
【0034】次いで,穴12の底面に形成された酸化膜
8Bを通して不純物をイオン注入する。これは,接触抵
抗を低減するために不純物の高濃度領域9を形成するた
めのものであり,例えば燐イオンを加速電圧70keV
で注入量1×1016cm−2とする。
【0035】次いで,図1(d)を参照して,窒化膜5
をマスクとして穴12の底面の酸化膜8Bを,CF4 
とH2 との混合ガスを用いたRIEにより除去し,貫
通孔13を形成する。
【0036】次いで,熱燐酸により窒化膜5を除去する
。次いで,等方性のドライエッチングを用いて酸化膜8
A及び高濃度領域9の表面数nmをエッチングすること
により,貫通孔13の底面に形成された自然酸化膜を除
去する。この等方性のドライエッチングは,例えば流量
10sccmのNF3 と流量100sccmのH2 
との混合ガスを10〜50Wの高周波電力の下でプラズ
マとし,20秒間暴露することにより達成できる。
【0037】上記工程に引続き,図1(e)を参照して
,導電体10をCVDにより貫通孔13の底面に選択成
長させ,貫通孔13を導電体10で埋め込む。導電体1
0を選択成長させる条件は,例えばW金属では流量7s
ccmのWF6 ,流量4.9sccmのSiH4 及
び流量1000sccmのH2 の混合ガスを流し,圧
力0.2torr,基板温度280℃〜290℃とする
。 なお,選択成長をすることができる良導体であれば,本
発明が適用されることはいうまでもない。
【0038】次いで,図1(f)を参照して,配線11
を,例えばスパッタにより堆積したAl−1%Si合金
を用いて導電体10と接続して設けることにより,ビア
ホール14を完成する。
【0039】図2は本発明の実施例断面図であり,SO
I素子基板にビアホール14が形成された半導体集積回
路の一部を表している。本集積回路は,MOSトランジ
スタ領域39及びバイポーラトランジスタ領域40を,
酸化膜を埋め込んだトレンチ絶縁部31及びフィールド
酸化部32により絶縁分離して形成した後,貫通孔(図
1に13として示す。)を形成し,その後トランジスタ
の活性領域を形成し,ついでビアホール14と電極,配
線11を形成して製造される。
【0040】本実施例では,ビアホール14はMOSト
ランジスタ領域39に隣接して,絶縁分離の一部として
設けられている。このため,トランジスタに近接して設
けることができるから素子の性能を向上することができ
る。
【0041】またビアホール14の形成に必要とされる
実質的な面積を小さくすることができるという効果を奏
する。さらに本発明によれば,絶縁分離とは無関係に,
任意の位置にビアホール14を形成できるので,設計の
自由度が大きくなる。
【0042】
【発明の効果】以上説明した様に,本発明によれば,ビ
アホールは比抵抗及び接触抵抗の小さい金属が用いられ
,且つ酸化膜で絶縁されているため,オーバエッチング
及び絶縁分離された領域を設ける必要がないから,配線
抵抗が低く且つ設置面積の小さいビアホールを容易に形
成することができるという効果を奏し,半導体装置の性
能向上に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の実施例工程図
【図2】  本発明の実施例断面図
【図3】  従来の実施例断面図
【符号の説明】
1  支持基板 2  埋込み絶縁層 3  素子形成層 4  酸化膜 5  窒化膜 6  PGS層 7  レジスト 8A,8B  酸化膜 9  高濃度領域 10  導電体 11  配線 12  穴 13  貫通孔 14  ビアホール 31  トレンチ絶縁部 32  フィールド酸化部 33  酸化膜 34  ビアホール 35  ポリシリコン 36  オーミック接触面 37  接触面 38  ビアホール形成領域 39  MOSトランジスタ領域 40  バイポーラトランジスタ領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  シリコンからなる支持基板(1)上に
    埋込み絶縁層(2)を挟んでシリコンからなる素子形成
    層(3)が設けられているSOI(Silicon o
    nInsulator)素子基板において,該素子形成
    層(3)及び該埋込み絶縁層(2)を貫通する内側面が
    酸化膜(8A)で覆われた貫通孔(13)と,該貫通孔
    (13)を埋めて選択的に堆積された導電体(10)と
    を有し,該導電体(10)は該素子形成層(3)上に設
    けられた配線(11)と該支持基板(1)とに電気的に
    接続されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】  上記導電体(10)は,タングステン
    ,銅,チタニュウム及びアルミニュウムの何れかの金属
    からなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】  異方性RIE(反応性イオンエッチン
    グ)により上記素子形成層(3)及び上記埋込み絶縁層
    (2)を貫通して上記支持基板(1)に達する穴(12
    )を穿つ工程と,該穴(12)の内側面及び該支持基板
    (1)と接する該穴(12)の底面に酸化膜(8A,8
    B)を形成する工程と,異方性RIEにより該穴(12
    )の底面の酸化膜(8B)を除去して上記貫通孔(13
    )を形成する工程と,CVD(化学的気相成長法)によ
    り上記導電体(10)を該貫通孔(13)の底面から選
    択成長させて該貫通孔(13)を埋め込む工程と,上記
    配線(11)を該導電体(10)と接して該素子形成層
    (3)上に設ける工程とを有することを特徴とする請求
    項1又は請求項2記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994017553A1 (en) * 1993-01-21 1994-08-04 Hughes Aircraft Company Three dimensional integrated circuit and method of fabricating same
JPH0715016A (ja) * 1993-04-30 1995-01-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> シリコン・オン・インシュレータ(soi)の静電気放電防止ダイオード構造体及びその形成方法
EP0622842A3 (en) * 1993-04-30 1995-02-08 Ibm Manufacturing method of a contact on the front side of the silicon substrate of an SOI wafer.
WO1995012215A1 (en) * 1993-10-29 1995-05-04 Vlsi Technology, Inc. Semiconductor on insulator static random access memory cell utilizing polysilicon resistors formed in trenches
US6352923B1 (en) * 1999-03-01 2002-03-05 United Microelectronics Corp. Method of fabricating direct contact through hole type
US6429486B1 (en) 1998-11-20 2002-08-06 Nec Corporation Semiconductor support substrate potential fixing structure for SOI semiconductor device
WO2003007366A1 (en) * 2001-07-09 2003-01-23 Tokyo Electron Limited Method of forming via metal layer and via metal layer- formed substrate
US6815771B2 (en) 2001-10-29 2004-11-09 Kawasaki Microelectronics, Inc. Silicon on insulator device and layout method of the same
JP2008536332A (ja) * 2005-04-11 2008-09-04 クリー インコーポレイテッド 厚い半絶縁性または絶縁性エピタキシャル窒化ガリウム層およびそれを組み込んだデバイス
JP2009054828A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
US10571237B2 (en) 2015-05-29 2020-02-25 Hexagon Metrology, Inc. CMM with object location logic

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994017553A1 (en) * 1993-01-21 1994-08-04 Hughes Aircraft Company Three dimensional integrated circuit and method of fabricating same
US5426072A (en) * 1993-01-21 1995-06-20 Hughes Aircraft Company Process of manufacturing a three dimensional integrated circuit from stacked SOI wafers using a temporary silicon substrate
JPH0715016A (ja) * 1993-04-30 1995-01-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> シリコン・オン・インシュレータ(soi)の静電気放電防止ダイオード構造体及びその形成方法
EP0622842A3 (en) * 1993-04-30 1995-02-08 Ibm Manufacturing method of a contact on the front side of the silicon substrate of an SOI wafer.
WO1995012215A1 (en) * 1993-10-29 1995-05-04 Vlsi Technology, Inc. Semiconductor on insulator static random access memory cell utilizing polysilicon resistors formed in trenches
US6429486B1 (en) 1998-11-20 2002-08-06 Nec Corporation Semiconductor support substrate potential fixing structure for SOI semiconductor device
US6352923B1 (en) * 1999-03-01 2002-03-05 United Microelectronics Corp. Method of fabricating direct contact through hole type
WO2003007366A1 (en) * 2001-07-09 2003-01-23 Tokyo Electron Limited Method of forming via metal layer and via metal layer- formed substrate
US6815771B2 (en) 2001-10-29 2004-11-09 Kawasaki Microelectronics, Inc. Silicon on insulator device and layout method of the same
US7160786B2 (en) 2001-10-29 2007-01-09 Kawaski Microelectronics, Inc. Silicon on insulator device and layout method of the same
JP2008536332A (ja) * 2005-04-11 2008-09-04 クリー インコーポレイテッド 厚い半絶縁性または絶縁性エピタキシャル窒化ガリウム層およびそれを組み込んだデバイス
US8575651B2 (en) 2005-04-11 2013-11-05 Cree, Inc. Devices having thick semi-insulating epitaxial gallium nitride layer
JP2009054828A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
US10571237B2 (en) 2015-05-29 2020-02-25 Hexagon Metrology, Inc. CMM with object location logic

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