JPH07201987A - 半導体集積回路装置及び製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置及び製造方法

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JPH07201987A
JPH07201987A JP33692993A JP33692993A JPH07201987A JP H07201987 A JPH07201987 A JP H07201987A JP 33692993 A JP33692993 A JP 33692993A JP 33692993 A JP33692993 A JP 33692993A JP H07201987 A JPH07201987 A JP H07201987A
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wiring layer
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
film
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Chiho Okada
千穂 岡田
Masao Chatani
雅夫 茶谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路において、平坦化された配線
層を少ない工程で形成する。 【構成】 シリコン基板上に二酸化シリコン膜、ノンド
ープ多結晶シリコン膜及び二酸化シリコン膜を形成し、
二酸化シリコン膜のパターニングを行い、配線形成部分
の二酸化シリコン膜を除去した後、Ti膜を被着する。
その後熱処理により、ノンドープ多結晶シリコンとTi
膜が接触する部分のみ反応させてTiシリサイドの下部
配線を形成する。下部配線と上部配線との接続部以外の
未反応Ti膜を選択的に除去し、更に、全面にノンドー
プ多結晶シリコン膜、二酸化シリコン膜を形成し、下部
配線と同様にパターニングを行い、上部配線形成部分の
二酸化シリコン膜を除去し、再度全面にTi膜を被着し
た後、熱処理を行い、ノンドープ多結晶シリコン膜と下
部配線上の未反応のTi膜、及び上部配線形成部のTi
膜との反応により、Tiシリサイドの上部配線、及びT
iシリサイドの接続部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に配線の形成方法、及び配線層間膜の平坦化に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置の配線及び層
間構造は、図5,6に示す様に、シリコン基板12上に
絶縁膜13を形成後、高濃度に不純物(リン)をドープ
した多結晶シリコン膜を成長し、フォトリソグラフィー
技術、多結晶シリコンエッチングの技術を用い、下部配
線(N+ ドープ多結晶シリコン)14を形成し、層間膜
として絶縁または高抵抗の多結晶シリコン15を成長す
る。さらに多結晶シリコンの層間膜上に下部配線(N+
ドープ多結晶シリコン)14と同様な方法で上部配線層
(N+ ドープ多結晶シリコン)16を形成後、フォトリ
ソグラフィー技術、不純物注入技術を用い下部配線14
と上部配線16の接続を行う領域に上部配線16を通し
てリンを注入する事により接続部(N+ 不純物注入領
域)17を形成していた。図6は図5のB−B′の断面
図である。(特開平2−135757)第2の従来例を
図7,8に示す。シリコン基板12上に絶縁膜13を形
成後アルミを成長し、フォトリソグラフィー技術、アル
ミエッチング技術を用いてアルミをパターニングし、下
部配線(アルミ)18を形成する。下部配線(アルミ)
18と上部配線(アルミ)の間の層間膜は、平坦化の為
二酸化シリコン膜22を厚く成長し、CMP(Chem
ical Mechanical Polishin
g)技術による加工を行い、更に二酸化シリコン膜21
を成長した後、フォトリソグラフィー技術、酸化膜エッ
チング技術を用いてビアホールを形成し、タングステン
埋め込みによりビアホールを埋め込み接続部20を形成
後、下部配線(アルミ)18と同様に、上部配線(アル
ミ)19を形成していた。図8は図7のC−C′の断面
図である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来例1は層間膜に多
結晶シリコン膜のみを使用している方法である。この方
法は、下層配線と上層配線の形成が、埋込等の特殊な工
程を必要とせずに行えるが、配線領域は平坦化されず、
多層配線時のフォトリソグラフィー工程でのフォーカス
マージンの減少、塗布膜の不均一な形成等の問題が発生
し、更に接続部の抵抗が高いという問題点があった。
【0004】また従来例2では、配線領域を含め平坦化
が可能であるが、層間膜の平坦化、接続部のビアホール
形成・埋め込みに非常に多くの工程を要し、コスト、工
程、製造時間の増加という問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、配線の層間膜として多結晶シリコン膜と絶縁
膜、もしくはアモルファスシリコン膜と絶縁膜という構
造を有している。
【0006】また、配線を形成する領域の層間膜におけ
る絶縁膜を除去し、高融点金属の成長及び熱処理によ
り、高融点金属のケイ化物を形成し配線としている。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の半導体集積回路装置の一実施例の斜
視図である。半導体素子を形成するシリコン基板1上
に、二酸化シリコン膜2、不純物濃度が1E15cm-3
以下である多結晶シリコン膜(以下ノンドープ多結晶シ
リコン膜3と記す)が形成され、ノンドープ多結晶シリ
コン膜3上部にTiの拡散により形成されたTiシリサ
イド配線5を持ち、このTiシリサイド配線5は、ノン
ドープ多結晶シリコン膜3上に形成された二酸化シリコ
ン膜4で分離された構造になっている。
【0008】この半導体装置においては、多結晶シリコ
ン膜3を層間絶縁膜として用い、その上部にシリサイド
による配線を形成しているので、配線の形成に伴う半導
体装置表面の非平坦化を防ぎ、またはきわめて小さく抑
えることができ、さらに、シリサイド配線5を二酸化シ
リコン膜4で分離する構造としているので、この二酸化
シリコン膜4が、シリサイド配線5による表面の非平坦
化を効果的に相殺し、高い精度で平坦な表面を維持する
効果を有している。この構造によれば、従って、非平坦
な表面に起因する上層配線の断線を防ぐことができ、ま
た、シリサイド配線を用いることで、さらに確実に上層
配線の信頼度を向上させることができる。また、この構
造を用いれば、半導体装置の信頼度を向上させるという
効果に加え容易に半導体装置を製造することができると
いう効果が得られる。
【0009】図2は、図1に示す基板構造を用いた2層
配線の半導体集積回路装置の製造方法を示す断面図であ
り、図3は、図2のフローによって形成された2層配線
の半導体集積回路装置の断面図である。製造に当たって
は、まず、シリコン基板1上に二酸化シリコン膜2、ノ
ンドープ多結晶シリコン3、Tiシリサイド生成時のマ
スク用の二酸化シリコン膜4約500オングストローム
を順に形成する(a)。次に、フォトリソグラフィー技
術、酸化膜エッチング技術を用い、下層配線を形成する
領域の二酸化シリコン膜4を選択的に除去する(b)。
全面にTi膜を400オングストローム程度形成し
(c)、700°30秒の熱処理する事により、ノンド
ープ多結晶シリコン3とTi膜6が接触している領域の
み反応させて、Tiシリサイドを500オングストロー
ム程生成し、低抵抗の下層Tiシリサイド配線5を形成
する(d)。次に、フォトリソグラフィー技術、エッチ
ング技術を用い、下層配線と上層配線を接続する領域の
み、未反応のTi膜を選択的に残す(e)。更に、ノン
ドープ多結晶シリコン膜7、二酸化シリコン膜8を成長
し(f)、下層Tiシリサイド配線の形成(b)〜
(d)と同様の方法で二酸化シリコン膜8のパターニン
グ、Ti膜9を成長し(g)、熱処理によるTiシリサ
イドの形成、未反応のTi膜をエッチングし、図3に示
す様に、低抵抗のTiシリサイドによる下層Tiシリサ
イド配線5、上層Tiシリサイド配線10、及びTiシ
リサイドの接続部11を形成する。下層Tiシリサイド
配線5と上層Tiシリサイド配線10を接続するTiシ
リサイドの接続部11は、図2(g)における未反応の
Ti膜6とノンドープ多結晶シリコン膜7の反応、及び
その直上Ti膜9とノンドープ多結晶シリコン膜7との
反応により、両方からTiシリサイドが生成されて接続
されたものである。
【0010】図4に図3のA−A′における断面図を示
す。下層Tiシリサイド配線で未反応のTi膜が残され
た領域のみTiシリサイドの接続部が形成され、電気的
に接続されている。
【0011】本実施例においてノンドープ多結晶シリコ
ン膜としたが、アモルファスシリコン膜、低濃度にドー
プした多結晶シリコン膜でも同様であり、膜形成時、ま
たは、形成後に酸素を2〜4E22個/cm3 導入する
と、さらに絶縁性が高まる。また、シリサイドの配線を
形成する際の高融点金属は、Tiに代わって、Mo,
W,Ptでも良い。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は層間を多
結晶シリコン膜またはアモルファスシリコン膜と、絶縁
膜の構造とし、配線層をその絶縁膜によって分離される
シリサイド層として形成しているので、配線層に起因す
る半導体装置表面の非平坦化を防止し、またはごくわず
かに抑えることができ、従って、多層配線時にもフォト
リソグラフィー工程でのフォーカスマージンを大きくと
ることができ、また塗布膜の不均一な形成を生じること
もなく、非平坦な表面による配線の断線等が生じる恐れ
がない。
【0013】また、シリサイドによる配線の形成を行う
ので工程の複雑化をまねくことがなく、効率的に、信頼
度の高い装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の斜視図
【図2】本発明の第2の実施例である半導体集積回路の
製造フローを示す断面図
【図3】本発明の第2の実施例である半導体集積回路装
置の断面図
【図4】図3のA−A′断面図
【図5】従来例1の断面図
【図6】図5のB−B′断面図
【図7】従来例2の断面図
【図8】図7のC−C′断面図
【符号の説明】
1,12 シリコン基板 2,4,8,21,22 二酸化シリコン膜 3,7 ノンドープ多結晶シリコン膜 5 下層Tiシリサイド配線(Tiシリサイド配線) 6,9 Ti膜 10 上層Tiシリサイド配線 11 Tiシリサイド接続部 13 絶縁膜 14 下部配線(N+ドープ多結晶シリコン) 15 多結晶シリコン 16 上部配線(N+ドープ多結晶シリコン) 17 接続部(N+不純物注入領域) 18 下部配線(アルミ) 19 上部配線(アルミ) 20 タングステン埋込スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/40 A 8826−4M

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置の導電材料からなる
    下部配線層と上部配線層の層間、及び、前記下部配線層
    の下の層、及び前記上部配線層の上の層のいずれかまた
    は全てにおいて、絶縁膜と多結晶シリコン膜からなる層
    を有する事を特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 半導体集積回路装置の導電材料からなる
    下部配線層と上部配線層の層間、及び、前記下部配線層
    の下の層、及び、前記上部配線層の上の層のいずれかま
    たは全てにおいて、アモルファスシリコン膜からなる層
    を有する事を特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 半導体集積回路装置の導電材料からなる
    下部配線層と上部配線層の層間、及び、前記下部配線層
    の下の層、及び、前記上部配線層の上の層のいずれかま
    たは全てにおいて、絶縁膜とアモルファスシリコン膜か
    らなる層を有する事を特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,3における絶縁膜が、シリコ
    ン酸化膜またはシリコン窒化膜を含む事を特徴とする半
    導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3,4において、多結晶
    シリコン膜もしくはアモルファスシリコン膜の表面の一
    部に、高融点金属のケイ化物が形成され、前記高融点金
    属のケイ化物が、絶縁膜により島状に分離された構造を
    含む事を特徴とする半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 半導体集積回路装置の製造方法におい
    て、半導体基板上に多結晶シリコン膜を形成する工程も
    しくは前記半導体基板上に下層絶縁膜を形成後前記多結
    晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜
    上に上層絶縁膜を形成する工程と、前記上層絶縁膜を下
    部配線層を形成する領域のみ選択的に除去する工程と、
    前記上層絶縁膜上及び前記多結晶シリコン膜が露出した
    前記下部配線層を形成する領域上全体に高融点金属を形
    成する工程と、熱処理により前記下部配線層を形成する
    領域のみ前記高融点金属のケイ化物を形成する工程と、
    未反応の前記高融点金属を選択的に除去し、前記下部配
    線層を形成する工程を含む事を特徴とする半導体集積回
    路装置。
  7. 【請求項7】 請求項6における下部配線層を形成する
    領域のみ前記高融点金属のケイ化物を形成する工程にお
    いて、前記高融点金属のケイ化物上に未反応の前記高融
    点金属を残存させ、前記未反応の前記高融点金属を選択
    的に除去し、前記下部配線層と上部配線層を電気的に接
    続する領域のみ前記未反応の前記高融点金属を残存させ
    る工程と、全面に上層の多結晶シリコンを成長させた後
    全面に上層の絶縁膜を形成する工程と、前記上層の絶縁
    膜の前記上部配線層を形成する領域を選択的に除去する
    工程と、全面に前記高融点金属もしくは第2の高融点金
    属を形成する工程と、熱処理により前記多結晶シリコン
    膜の前記上部配線層を形成する領域と、前記下部配線と
    前記上部配線を電気的に接続する領域に前記高融点金属
    もしくは前記第2の高融点金属のケイ化物を形成する工
    程と、前記上層の多結晶シリコン膜上の未反応の前記高
    融点金属もしくは、前記第2の高融点金属を選択的に除
    去する工程を含む事を特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項6,7の多結晶シリコン膜、及び
    上層の多結晶シリコン膜のいづれかもしくは全てがアモ
    ルファスシリコン膜である事を特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項5,6,7,8の高融点金属がT
    i,Mo,Ptである事を特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9の多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコン
    膜の不純物濃度が1E15cm-3以下である事を特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9の多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコン
    膜に、1E21〜5E22個/cm3 の酸素を不純物と
    して含む事を特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項11の酸素を、多結晶シリコン
    もしくはアモルファスシリコン膜形成時に導入、また
    は、形成後にイオン注入して導入する事を特徴とする半
    導体集積回路装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 それぞれ多結晶シリコンより成る第1
    及び第2の層間絶縁層にはさまれた第1の配線層を有
    し、前記第1の配線層はシリサイドより成る複数の配線
    と前記複数の配線を相互に分離する絶縁膜とを含むこと
    を特徴とする半導体集積回路装置。
  14. 【請求項14】 前記第1の層間絶縁層の上部にさらに
    第2の配線層を有し、前記第2の配線層はシリサイドよ
    り成る少くとも一つの配線を有し、前記少くとも一つの
    配線は前記第1の層間絶縁層を貫通するシリサイド領域
    によって前記複数の配線のうちの一つに電気的に接続さ
    れていることを特徴とする請求項13記載の半導体集積
    回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016174016A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法

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JPH0482220A (ja) * 1990-07-25 1992-03-16 Sony Corp 半導体装置の製造方法

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