JPH0581183B2 - - Google Patents

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JPH0581183B2
JPH0581183B2 JP63011390A JP1139088A JPH0581183B2 JP H0581183 B2 JPH0581183 B2 JP H0581183B2 JP 63011390 A JP63011390 A JP 63011390A JP 1139088 A JP1139088 A JP 1139088A JP H0581183 B2 JPH0581183 B2 JP H0581183B2
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections 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)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (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MOS(絶縁ゲート型)集積回路におい
て、MOSトランジスタのソースまたはドレイン
領域の電極を取り出すために基板表面の一部に下
地導電層を形成し、MOSトランジスタのゲート
電極形成プロセスと同時に上記下地通電層にコン
タクトするようにゲート電極と同一材料からなる
配線用導電層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つて形成された集積回路の
一部は、従来、第12図a,bに示すような平面
パ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トランジスタのソース(または
ドレイン)領域、54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は上記絶縁ゲ
ート膜54に開孔された下地導電層用コンタクト
ホール、57はこのコンタクトホール56を通じ
て下地導電層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
融点金属膜59が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の開口後、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り下地導電層55を拡
散形成し、引き続き低抵抗化のために高融点金属
膜を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パ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絶縁膜とに選択比を
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導電層パターン
57の先端部がコンタクトホール56のパターン
の内側に位置する場合には、前記配線用導電層の
エツチングに際して両者相互間に間隙部は上記絶
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
のち上記半導体層パターン57をマスクとしてイ
オン注入を行つて基板表面に前記ソース(または
ドレイン)領域53を形成すると、このソース
(またはドレイン)領域53と前記下地導電層55
とが上記エツチング孔60の存在によつて導通し
ない状態となり、不良となつ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
つてエツチング孔60の底面に生じた導電層であ
る。
また、第13図a,bは上記とは別の従来の集
積回路の一部の平面パターンおよび断面構造を示
している。この第13a,bでは、前記第12図
a,bに比べて、導電層パターン57′がコンタ
クトホール56のパ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1
2図a,b中と同一符号を付している。この場合
には、配線用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。しかし、
導電層パターン57′をマスクとしてイオン注入
を行つて基板表面にソース(またはドレイン)領
域53を形成すると、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基板表面領域に不
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とが導通
しない状態となり、不良となつてしまうという問
題がある。
上記したような問題を解決するためには、従来
は、下地導電層の接合を深く形成するように拡散
を行い、これに伴う横方向拡散によつてソース領
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。
(発明が解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形
成される下地導電層をその周辺の導電層に通過さ
せるために下地導電層の接合を深くすることによ
つ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、上記下地導電層の接合が浅
くてもその周辺の別の導電層に導通させることが
可能になり、高集積化に適した半導体集積回路を
提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を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
導電層パターンと、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り形成された
下地導電層と、この下地導電層に連なつて導通す
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
ーンと上記配線用導電層パターンとが交差してい
ることを特徴とする。
(作用) 上記2つのパ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り、導電層
パ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導電層に連な
ることになり、下地導電層を介して導電層パター
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、図面を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,b,c,dは、た
とえばMOS集積回路の製造プロセスの一部にお
ける平面パ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500Åの厚さのSiO2膜を形成
し、さらにSIN膜を1500Å堆積する。次に、リソ
グラフイ技術により素子分離領域形成予定領域上
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り基板
表面に8000ÅのSiO2膜(素子分離領域11)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上に残つているSiO2膜をNH4F液
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
300ÅのSiO2膜13を900℃で乾燥酸化法により
形成し、リソグラフイ技術およびNH4F液により
上記SiO2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,bに示すように、基板上に配
線層用の4000Å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℃、POCl3
雰囲気中で40分の熱処理を行つて上記多結晶シリ
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膜
部から基板中にリン拡散を行つて下地導電層16
を形成する。そして、配線層の低抵抗化のため
に、上記多結晶シリコン膜15上に高融点金属の
低抵抗材料(Mo、MoSix、W、WSix、Ti、
TiSix等)からなる高融点金属膜17をスパツタ
法により3000Å堆積する。
次に、第4図a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り除
去し、パターニングされた配線層18を残す。こ
の際、MOSトランジスタのゲート電極(図示せ
ず)も同時に形成する。この配線層18は、前記
したように不純物がドープされた多結晶シリコン
膜上に高融点金属膜が堆積された二重構造を有し
ており、そのパターンは前記コンタクトホール1
4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のパターンは例
えば五角形であり、配線層18の先端部のパター
ンと4点P1,P2,P3,P4で交差している。次に、
上記配線層18をマスクとしてAsイオンを
40keVの加速電圧、5×1015cm-2のドーズ量で基
板中に注入し、活性化することにより導電層領域
(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)19を形成する。こののち、周知
の技術により、層間絶縁膜を形成し、その平坦化
を行い、さらにコンタクトホールを開孔し、金属
配線膜(Al−Si合金等)のスパツタ、パターニ
ングを行つて配線を形成する。
上記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線層パターンとが
交差しており、第4図aに示すように配線層パタ
ーンがコンタクトホールパ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′線に沿
う断面)では、上記突出している配線層の下方の
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、配線層パターンがコンタクト
ホールパターンより内側に引つ込んでいる部分の
断面(たとえば図示D−D′線に沿う断面)では、
上記引つ込んでいる部分に絶縁膜(SiO2膜13)
が存在しないので配線層パターニング時のエツチ
ングによつて基板に不要なエツチング孔20が生
じ、このエツチング孔20の存在によつて下地導
電層16と導電層領域19とが導通していない。
なお、19′はイオン注入により生じたエツチン
グ孔20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′線に沿う断面)では、上
記交差部分の下方に絶縁膜13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つて基板表
面がエツチングされずに残り、配線層18をマス
クとするイオン注入により導電層領域19を形成
するときに下地導電層16と連なつて導通するこ
とになる。したがつて上記集積回路においては、
下地導電層16を介して配線層18と導電層領域
19との確実な導通が可能になる。
なお、素子領域の微細化に伴う素子分離領域の
絶縁低下を防ぐた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a,b,c,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1
0上に、950℃で水素燃焼酸化法により500Åの
SiO2膜を形成し、さらにSiN膜を1500Å堆積す
る。次に、リソグラフイ技術により、素子分離領
域形成予定領域11上のSiN膜を化学的気相等方
性エツチングにより除去し、さらに1000℃で水素
燃焼酸化法により基板表面に8000ÅのSiO2膜1
1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上に残つているSiO2膜を
NH4F液により除去する。
次に、第6図a,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ヤル成長
させてエピタキシヤル層21を形成したのち、
850℃で乾燥酸化法により基板表面にSiN膜を
1500Å堆積する。次に、リソグラフイ技術によ
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り基板表面に4500
ÅのSiO2膜22を形成し、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り除去
し、さらに素子形成予定領域21上に残つてい
る。SiO2膜をNH4F液により除去する。これによ
つて大きな素子分離領域11と小さな素子分離領
域22との二重構造を有し、エピタキシヤル層素
子領域21を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、800℃で塩
素100%を含む乾燥酸素中の酸化により基板表面
に100ÅのSiO2膜23を形成し、リソグラフイ技
術およびNH4F液により上記SiO2膜23を選択的
にエツチングしてコンタクトホール24を開孔形
成する。
次に、第8図a,bに示すように、基板上に配
線層用の2000Åの多結晶シリコン膜25を化学的
気相成長法により堆積し、さらに900℃、PCOl3
雰囲気中で30分の熱処理を行つて上記多結晶シリ
コン膜25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24内の多結晶シリコン膜
部から基板中にリン拡散を行つて下地導電層26
を形成する。そして、配線層の低抵抗化のため
に、上記多結晶シリコン膜25上に高融点金属の
低抵抗材料(Mo、MoSix、W、WSix、Ti、
TiSix等)からなる高融点金属膜27をスパツタ
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、パターニングされた配線層28を残
す。この際、MOSトランジスタのゲート電極
(図示せず)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24のパターンとエピタキシヤル層素子領域
21上で交差している。次に、上記配線層28を
マスクとして、Asイオンを40keVの加速電圧、
5×1015cm-2のドーズ量でエピタキシヤル層中に
注入し、活性化により導電層領域(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、周知の技術に
より、層間絶縁膜の形成、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aに示すように、配線層パターンがコンダ
クトホールパターンに対して突出している部分の
B−B′線断面、引つ込んでいる部分のD−D′線
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り、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3
0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と導電層領域29とが連なつ
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が横切るように形成
したり、第11図に示すように方形のコンタクト
ホールパターン41上を三角形状の配線層先端部
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] 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パターン
とこの下地導電層にコンタクトしている配線層の
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り基板表面
に形成される導電層領域に上記下地導電層が連な
つた状態で確実に導通することが可能になる。し
たがつて、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、下地導電層形成時の横方
向拡散が少なくても済み、素子の微細化、高集積
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,c,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セ
スにおける平面パターンおよび断面構造を示す
図、第5図a,b乃至第9図a,b,c,dは本
発明の他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パタ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層のパターンと
の交差状態の変形例を示す図、第12図a,bお
よび第13図a,bはそれぞれ従来の相異なる半
導体集積回路の一部を取り出して平面パターン、
断面構造を示す図である。 10……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、1
5,25……多結晶シリコン膜、16,26……
下地導電層、17,27……高融点金属膜、1
8,28……配線層、19,29……導電層領
域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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
    連なつ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 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 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 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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