JPH043455A - Soiトランジスタ積層半導体装置とその製造方法 - Google Patents
Soiトランジスタ積層半導体装置とその製造方法Info
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- JPH043455A JPH043455A JP2103810A JP10381090A JPH043455A JP H043455 A JPH043455 A JP H043455A JP 2103810 A JP2103810 A JP 2103810A JP 10381090 A JP10381090 A JP 10381090A JP H043455 A JPH043455 A JP H043455A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
の製造方法に関する。
サブミクロン領域になりこれ以上の微細化は技術的に困
難になりつつある。そこで、マスクルールは微細化せず
トランジスタ層を多層にして集積度を上げる試みがなさ
れている。しかし、トランジスタ間を電気的に結合する
配線は複雑になり、層内のみでなく層間のトランジスタ
の接続も必要になる。このため配線に要する面積も増大
する。
の断面図を用いて従来の構造、製造方法を具体的に説明
する。
リコン基板1上に、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン拡
散層3.その一部がフィールド酸化膜2上に延在するゲ
ート電極4からなる下層トランジスタが形成される。シ
リコン基板1の全面に例えば5i02からなる層間絶縁
M5が堆積され、この上にシリコン半導体層が形成され
、シリコン半導体層にゲート絶縁膜、ソース・ドレイン
半導体層6.その一部が層間絶縁膜5上に延在する多結
晶シリコンからなるゲート電極7から、SOI構造の上
層トランジスタが形成される。
2からなる絶縁膜8が堆積されている。
上層トランジスタのソース・ドレイン半導体層6とを接
続する場合を例にして、層間のトランジスタの接続に関
する説明を行なう。
ース・ドレイン拡散層3へ達するコンタクトホールを設
け、選択気相成長によりタングステン10をこのコンタ
クトホールに埋設し、下層アルミ配線であるところのア
ルミニウム11のパターンを層間絶縁膜5上に形成する
。続いて、絶縁膜8を堆積した後、これに、アルミニウ
ム11に達するコンタクトホールとソース・ドレイン半
導体層6に達するコンタクトホールとを設け、上層アル
ミ配線であるところのアルミニウム12を形成すること
により、下層トランジスタのソース・ドレイン拡散層3
と上層トランジスタのソース・ドレイン半導体層6との
接続が実現する。
タ積層半導体装置において層間のトランジスタの接続を
得るためには、層間のトランジスタの端子を直接接続す
ることはできず、複数のコンタクトホール、複数の配線
金属層を必要とし、そのために必要な工程が存在し、更
に専用の面積も必要とするため、集積度の向上の妨げと
なっていた。
相成長により金属が埋め込まれた1つのコンタクトホー
ルにより、層間のトランジスタの端子を直接接続してい
る。また、このコンタクトホールにおける上層トランジ
スタ端子の貫通部の側壁は、他の貫通部における側壁よ
り後退して形成されている。
製造方法は、まずエツチングにより上層トランジスタ上
部の絶縁膜に貫通部を形成し、続いて等方性のドライエ
ツチングにより上層トランジスタの端子の部分に貫通部
を形成し、更に異方性のドライエツチングより上層トラ
ンジスタと下層タリンジスタとの間の層間絶縁膜に貫通
部を形成する方法である。
製造方法は、異方的なドライエツチングにより上層トラ
ンジスタ上部の絶縁膜、上層トランジスタの端子の部分
、上層トランジスタと下層トランジスタとの間の層間絶
縁膜を同一の径で貫く貫通部を形成し、上層トランジス
タの端子の部分の貫通部に金属を選択気相成長させ、こ
の成長金属をエツチング除去するともに、上層トランジ
スタの端子の部分の貫通部をエツチングことにより上層
トランジスタの端子の部分の貫通部の側壁を後退させ、
本発明のコンタクトホールの形状を形成する方法である
。
ンジスタの端子とを1つのコンタクトホールにより接続
する。このことにより、配線に要する面積を減らすこと
ができる。また、上層トランジスタの端子におけるコン
タクトホールの貫通部の側壁が後退していることから、
上層トランジスタの端子とコンタクトホールに埋設され
た金属との接触面積が広くなり、この部分におけるコン
タクト抵抗を低くすることができる。
るための工程順の断面図である本実施例では、上層トラ
ンジスタのソース・ドレイン半導体層と下層トランジス
タのソース・ドレイン拡散層とを接続させる場合を例に
して説明する。
れたシリコン基板1上に、ゲート絶縁膜ソース・ドレイ
ン拡散層3a、その一部がフィールド酸化膜2上に延在
するゲート電極4からなる下層トランジスタを形成する
。次に、シリコン基板1の全面に例えばS i 02か
らなる層間絶縁膜5を堆積する。この上に形成したシリ
コン半導体層に、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン半導
体層6.その一部が層間絶縁膜5上に延在する多結晶シ
リコンからなるゲート電極7からなるSOI構造の上層
トランジスタを形成する。更に、上層トランジスタ、層
間絶縁膜5の上に、例えば5i02からなる絶縁膜8a
を0.1〜0.5μm堆積する〔第1図(a)〕。
エツチングにより絶縁膜8aにコンタクトホールの貫通
部を形成する。更に、6弗化硫黄や3弗化窒素などを用
いた等方性ドライエツチングにより、上層トランジスタ
のソース・ドレイン半導体層6に、絶縁膜8aのコンタ
クトホールの貫通部の側壁より0.3〜0.8μm後退
した側壁を有するコンタクトホールの貫通部を形成する
〔第1図(b)〕。
間絶縁膜5のコンタクトホールの貫通部を形成する。そ
の後、フォトレジスト膜9を剥離する。この段階で、最
上層の絶縁膜8aから下層トランジスタのソース・ドレ
イン拡散層3aに到るコンタクトホールの形状が出来あ
がる〔第1図(C〉〕。
グステン10aを成長させて埋め込む〔第1図(d)〕
。
られたコンタクトホールの貫通部におり)ても側壁表面
がシリコンであるためタングステンの選択成長が起る。
うに供給律速反応によりタングステン成長が起る場合、
上層トランジスタのソース・ドレイン半導体層6に設け
られた側壁の後退したコンタクトホールの貫通部ではガ
スの回り込みが悪いため、ここでの成長速度はコンタク
トホール底面のソース・ドレイン拡散層3a表面におけ
るタングステンの成長速度より小さくなる。
層6に設けられた貫通部の側壁から成長したタングステ
ンがこの貫通部の後退部分を埋めつくすときには、コン
タクトホール底面から成長してきたタングステンは十分
成長している。従って、このままタングステン成長を継
続しても、上層トランジスタのソース・ドレイン半導体
層6に設けられた貫通部に空洞が残ることはない。
るための工程順の断面図である本実施例でも、上層トラ
ンジスタのソース・ドレイン半導体層と下層トランジス
タのソース・ドレイン拡散層とを接続させる場合を例に
して説明する。
同様に形成し、続いてフォトレジスト膜(図示せず)を
マスクに用いた異方性ドライエ・ンチングにより、下層
トランジスタのソース・ドレイン拡散層3aに到るコン
タクトホールを形成する。続いて、フォトレジスト膜の
剥離を行なう〔第2図(a)〕。この段階でのコンタク
トホールには、側壁における後退部分は形成されていな
い。
コンタクトホールにおける上層トランジスタのソース・
ドレイン半導体層6の貫通部、および下層トランジスタ
のソース・ドレイン拡散層3a表面からなるコンタクト
ホール底面にタングステン10b、およびタングステン
10cが成長する。タングステン10bの成長が進み上
層トランジスタのソース・ドレイン半導体層6の貫通部
においてコンタクトホールが塞がると、タングステン1
0cの成長は停止し、コンタクトホールの層間絶縁膜5
の貫通部に空洞が形成される〔第2図(b)〕。
ライエツチングを行なう。このエツチングにより、タン
グステン10bは除去される。
が、その形状の変化は微少である。タングステン10b
が除去された後、上層トランジスタのソース・ドレイン
半導体層6の露出面のエツチングが進行し、コンタクト
ホールにおける上層トランジスタのソース・ドレイン半
導体層6の貫通部の側壁が後退することになり、コンタ
クトホールの形状は第1の実施例と同様になる〔第2図
(C)〕。
グされるとき、タングステン10cの存在によりソース
・ドレイン拡散層3aはこの工・ンチングから保護され
る。
ことにより、第1の実施例における第1図(d)に示し
た構造を得る。このとき、第1の実施例で示したと同じ
理由で、コンタクトホール内部に空洞が形成されること
はない。
ース・ドレイン半導体層と下層トランジスタのソース・
ドレイン拡散層とを接続させる場合について述べたが、
上層、下層トランジスタの接続端子の組合せはこれに限
定されるものではない。
装置について記述したが、GaAsなどの他の半導体装
置でも良い。更に、選択気相成長金属としてタングステ
ンを用いたが、他の金属。
半導体装置とその製造方法において、上層と下層のトラ
ンジスタの接続配線を1つのコンタクトホール内で行な
えることから、これの実現のために複数のコンタクトホ
ールおよびその形成工程、複数の配線金属層およびその
形成工程を必要としなくなり、接続配線専用のスペース
を最小限に抑えることができるため、集積度の向上が可
能となる。
順の断面図、第3図は従来のS○エトランジスタ積層半
導体装置の断面図である。
.3a・・・ソース・ドレイン拡散層、4.7・・・ゲ
ート電極、5・・・層間絶縁膜、6・・・ソース・ドレ
イン半導体層、8,8a・・・絶縁膜、9・・・フォト
レジスト膜、10.10a、10b、 10cm タン
グステン、11.12・・・アルミニウム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、フィールド酸化膜により素子分離領域が規定された
半導体基板上にゲート絶縁膜、ソース・ドレイン拡散層
、前記フィールド酸化膜上に延在するゲート電極からな
る下層トランジスタと、層間絶縁膜を介して前記半導体
基板上に形成された半導体層上にゲート絶縁膜、ソース
・ドレイン半導体層、前記層間絶縁膜上に延在するゲー
ト電極からなるSOI構造の上層トランジスタと、前記
上層トランジスタ上に堆積された絶縁膜とからなるSO
Iトランジスタ積層半導体装置において、前記絶縁膜を
貫通し、前記上層トランジスタにおける前記層間絶縁膜
上に延在した部分の前記ゲート電極、あるいは前記ソー
ス・ドレイン半導体層を貫通し、前記層間絶縁膜を貫通
し、前記下層トランジスタにおける前記フィールド酸化
膜上に延在した部分の前記ゲート電極、あるいは前記ソ
ース・ドレイン拡散層に到るコンタクトホールを有し、 前記上層トランジスタの部分における前記コンタクトホ
ールにおいて、他の部分の前記コンタクトホールの側壁
より後退した側壁を有し、 前記上層トランジスタの前記ゲート電極、あるいは前記
ソース・ドレイン半導体層と、前記下層トランジスタの
前記ゲート電極、あるいは前記ソース・ドレイン拡散層
とが、前記コンタクトホールに埋め込まれた金属により
接続された構造を有することを特徴とするSOIトラン
ジスタ積層半導体装置。 2、請求項1記載のSOIトランジスタ積層半導体装置
において、 フォトレジスト膜による前記コンタクトホールのマスク
パターンを形成する工程と、 前記フォトレジスト膜をマスクに前記絶縁膜のエッチン
グ後、等方性のドライエッチングにより前記上層トラン
ジスタの所定箇所に側壁の後退した貫通部を形成し、異
方性のドライエッチングにより前記層間絶縁膜に貫通部
を設けて前記コンタクトホールを形成する工程と、 選択気相成長法により、前記コンタクトホールに前記金
属を埋め込む工程と、 を有することを特徴とするSOIトランジスタ積層半導
体装置の製造方法。 3、請求項1記載のSOIトランジスタ積層半導体装置
において、 フォトレジスト膜により前記コンタクトホールのマスク
パターンを形成する工程と、 前記フォトレジスト膜をマスクに用いた異方性のドライ
エッチングにより、前記絶縁膜、前記上層トランジスタ
の所定箇所、および前記層間絶縁膜に、側壁が同一面を
形成する貫通部を有するコンタクトホールを形成する工
程と、 選択気相成長法により、前記コンタクトホールの前記上
層トランジスタにおける前記側壁に前記金属を堆積させ
る工程と、 前記コンタクトホールの前記上層トランジスタにおける
前記側壁に堆積された前記金属を、等方的なドライエッ
チングにより除去し、上層トランジスタにおける前記側
壁をエッチングし、前記上層トランジスタにおける前記
側壁を後退させる工程と、 選択気相成長法により、前記コンタクトホールに前記金
属を埋め込む工程と、 を有することを特徴とするSOIトランジスタ積層半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103810A JP2616134B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Soiトランジスタ積層半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103810A JP2616134B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Soiトランジスタ積層半導体装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH043455A true JPH043455A (ja) | 1992-01-08 |
| JP2616134B2 JP2616134B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14363759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2103810A Expired - Lifetime JP2616134B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Soiトランジスタ積層半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616134B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05347412A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Nec Corp | 半導体集積回路 |
| US5929488A (en) * | 1994-04-05 | 1999-07-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Metal-oxide semiconductor device |
| US6071803A (en) * | 1997-04-04 | 2000-06-06 | International Business Machines Corporation | Electrical contact to buried SOI structures |
| KR100386156B1 (ko) * | 1997-01-10 | 2003-08-21 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 에스오아이적용을위한벌크실리콘전압평면 |
| WO2012056663A1 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | シャープ株式会社 | 回路基板及びその製造方法並びに表示装置 |
| JP2016006855A (ja) * | 2014-05-30 | 2016-01-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置とその作製方法、電子機器 |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP2103810A patent/JP2616134B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US10658389B2 (en) | 2014-05-30 | 2020-05-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and electronic device |
| US11282860B2 (en) | 2014-05-30 | 2022-03-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and electronic device |
| US12495615B2 (en) | 2014-05-30 | 2025-12-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2616134B2 (ja) | 1997-06-04 |
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