JPS61283145A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に２層
以上のアルミ配線層を有するＭＩ８電界効果型半導体装
置において、基板上の拡散領域もしくはゲート電極と第
２層目のアルミ配線層を直接接続した構造及びその製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の２層アルミニウム配線を有するＭＩＳ電界効果半
導体装置の構造を第３図（ａ）、（ｂ）に示す。

第３図（ａ）は模式的平面図、第３図の）は第３図（ａ
）のＢ−Ｂ″線の断面図である。第３図（ａ）、　（ｂ
）に示すように、従来の２層アルミ配線では、第２層目
アルミニウム配線１３と拡散層５を接続する場合、まず
、第１層目アルミニウム配線９と拡散層を接続し、その
後に第２層目アルミニウム配線と、第１層目アルミニウ
ム配線の接続を行うという方法をとっている。従来この
様な第２層アルミニウムと拡散層の接続を、第１層目ル
ミニウム配線を介して行なう理由は、拡散層及びゲート
電極と第１層目アルミニウムの眉間絶縁膜と第１層目ア
ルミニウムと第２層目アルミニウムの層間絶縁膜の２つ
の厚い層間絶縁膜が、第２層目アルミニウムと拡散層、
ゲート電極に存在しておシ、これにコンタクトを開孔し
て、第２層目アルミニウムと拡散層、ゲート電極を接続
すると前記厚い眉間絶縁膜のコンタクト段部において第
２層アルミニウム配線が切れてしまう為である。又同−
理出で拡散層コンタクトと第１層目アルミニウムコンタ
クトも重ねておらず接続用の第１層アルミニウムパター
ンはコンタクトの２ヶ分である。従って従来の２層アル
ミニウム配線ではアルミニウム配線を２層にする事によ
シ、配線の配置に自由度を持たせ、かつ、高密度化を目
的とするものであるにもかかわらず、前記理由によシ、
逆に第１層目アルミニウム配線の自由度を少なくし、高
密度化を妨けるという欠点があった。

第４図（ａ）〜（ｅ）は従来例の半導体装置の製造方法
を説明するために工程順に示した断面図である。

説明はＰ型半導体基板上に形成されたＮチャンネル型Ｍ
Ｉ８電界効果型半導体装置を例にして行う。

第４図（ａ）に示すようにＰ型半導体基板１上に素子間
分離膜２を形成し、ゲート絶縁膜３とゲート電極４を形
成した後ソース、ドレイン等の拡散層領域５をイオン注
入又は拡散法によシ形成し、酸化雰囲気中でアニール、
押込を行う。

次に、第４図０））に示すように第１の層間絶縁膜６を
被着し、コンタクト８を開孔する。次に、第４図（Ｃ）
に示すようＫ、第１のアルミ配線９を形成する。更に、
第４図（ｄ）に水子ように、第１層目のアルミ配線上に
第２の層間絶縁膜１２を被着しコンタクト１４を開孔す
る。令会本茜検半次いで、第４図（ｅ）に示すように、
第２層目のアルミ配線１３を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の如〈従来の２層アルミニウム配線は、拡散層、ゲ
ート電極と第２層目アルミ配線との接続をする場合、第
１１ｉ目アルミ配謙を介して行なう。

又第１層目アルミニウムのコンタクトと第２層目アルミ
ニウムのコンタクトを重ねて形成すると、コンタクト部
で段差が犬きくなシ第２層目アルミニウムが切れる為、
必ず２つのコンタクトが重ならない配置がとられている
。従って第２層アルミニウムへ接続を介する第１層目ア
ルミニウムの必要とする面積は、拡散層、ゲート電極へ
のコンタクト面積と、第１層目アルミニウムと第２層ア
ルミニウムを接続するコンタクト面積と、２つのコンタ
クトが重ならない面積を合計した面積を覆う第１層目の
アルミニウム領域が必要となる。この第１層目アルミニ
ウムの領域は通常のコンタクトを覆うアルミニウム領域
の約２倍ある。

つまシ従来、２層アルミニウム配線ではアルミニウム配
線を２層にする事によシ、配線の配置に自由度をもたせ
、かつ高密度化を目的とするものであるにもかかわらず
前記理由により意図した程の効果を得られず、従って歩
留向上、コスト低減が得られていないという欠点があり
だ。

また、従来のアルミニウム配線では、製造工程又は使用
中の熱処理又は発生する熱によ）特にコンタクト部の接
触不良又は断線を起すという欠点があった。

本発明は上記した従来の欠点を除去し、第１層目アルミ
ニウム配線と第２層目アルミニウム配線が高密度に形成
でき、かつ設計の自由度が増大すると共に信頼性も増し
、従ってチップサイズの縮小、設計工数の低減、高歩留
シ、低コス化が達成できる半導体装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の第１の発明の半導体装置は、半導体基板上に少
なくとも２層の金属配線を有する半導体装置において、
上層金属配線の形成されている絶縁膜には拡散層及び又
はゲート電極に達するコンタクト孔を有し、該コンタク
ト孔には耐熱性金属が充満され、該耐熱性金属の表面は
絶縁膜表面とは＃ｉ′同一平面をなし、かつ耐熱性金属
上面には上層金属配線が形成され、上層金属配線が耐熱
性金属を介して拡散層及び又はゲート電極に接続されて
構成される。

また、本発明の第２の発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に少なくとも２層の金属配線を有する半導
体装置の製造方法において、第１の絶縁膜の形成された
半導体基板上にコンタクト孔を開孔する工程と、該コン
タクト孔を含む表面に耐熱性金属な被着し、前記コンタ
クト孔領域に前記耐熱性金属をパターニングして残す工
程と、前記パターニングによシ残された°耐熱性金属を
完全に覆うが如く第２の絶縁膜を被着する工程と、前記
被着された第２の絶縁膜をエツチングし前記耐熱性金属
上部のみを露出させる工程と、前記露出された耐熱性金
属上に上層金属配線を形成する工程とを含み、前記上層
金属配線を前記耐熱性金属を介して拡散層及び又はゲー
ト電極に接続することによシ構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）、Φ）は本発明の第１の発明の一実施例の
平面図および第１図（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。

第１図（ａ）、Φ）Ｋ示すように、本実施例は半導体基
板上に少なくとも２層の金属配線を有する半導体装置で
あって、上層金属配線である第２層目アルミニウム配線
１３の形成されている絶縁膜（第１層間絶縁膜６および
第２層間絶縁膜１２）Ｋは拡散層５及び又はゲート電極
４に達するコンタクト孔が形成され（ゲート電極へのコ
ンタクト孔は省略）そのコンタクト孔には耐熱性金属１
１ａが充満され、その耐熱性金属の表面は絶縁膜表面と
ほぼ同一表面をなし、かつその耐熱性金属上面には上層
金属配線である第２層目アルミニウム配線１３が形成さ
れ、その結果第２層目アルミニウム配線が耐熱性金属１
１ａを介して拡散層５及び又はゲート多結晶シリコン電
極３に直接接続された構造として得られる。

なお、図において１はＰ型半導体基板、２は素子間分離
絶縁膜、９は第１層目アルミニウム配線である。

第２図（ａ）〜位）は本発明の第２の発明の一実施例を
説明するために工程順に示した断面図である。

まず、第２図（ａ）に示すように、Ｐ型半導体基板１上
に素子分離絶縁膜２をＬＯＣＯ８法によシ形成し、次い
でゲート絶縁膜３を例えば９５０℃のスチーム雰囲気炉
内で５　Ｑ　ｒＬｍ程度成長し、次に、ゲート電極４を
パターニングした後、拡散層５をｌ　Ｑ”　ｃｍ−３程
度に形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜６
を０．５μｍ程度被着し、拡散層コンタクト孔８を開孔
する。７は開孔形成用の７オトレジストである。

次Ｋ、第２図（Ｃ）に示すように、フォトレジストアを
除去した後表面にアルミニウム層を０．４μｍ程度付着
し、パターニングして第１層目アルミニウム配線９を形
成する。

次に、第２図（ｄ）に示すように、ストッパ一層間絶縁
膜１０を０．２μｍ程度を被着する。次にフォトレジス
ト７をマスクとして拡散層コンタクト孔８ａを開孔する
。後に形成する耐熱性金属１１ａを介して第２層目アル
ミニウム配線１３と接続を行うコンタクト孔８ａは位置
ずれを考慮して大きく開孔するのが望ましい。

次に、第２図（ｅ）に示すように、耐熱性金属１１例え
ばタングステンをスパッタ法によシ１．５μｍ〜λＯμ
ｍ程度被着し、フォトレジスト７をマスクとしてパター
ニングを行う。

次に、第２−（ｆ）に示すように、パターニングされた
耐熱性金属１１ａを完全に覆う様に第２の眉間絶縁膜１
２を被着し、更にその上部にフォトレジスト７を塗布し
て、耐熱性金属上部が出現するまでエッチバックを行う
。このエッチバックは平行平板のドライエツチング装置
でＣＦ４と水素及び０□の混合ガスにより真空度１０パ
スカル、パワーｓｏｏｗ程度でエツチングすると７オト
レジスト、絶縁膜のエツチングレートが調和して良好な
結果が得られ、第２層間絶縁膜弐面が平坦化される。

このエツチングは耐熱性金属の上表面が露出するまで行
う。

次に、第２図（２）に示すように、表面にアルミニウム
層を付着させた後パターニングを行い上層配線である第
２層目アルミニウム配線１３を形成する。

以上によシ本発明の一実施例のＭＩＳ電界効果屋半導体
装置が得られ、第２層目アルミ＋＝、ウム配線と拡散層
、ゲート電極は耐熱性金属を介して接続され、眉間膜の
コンタクト孔段部での配線切れを気にすることなく接続
できる。又エッチバックによって第２の層間膜が平坦化
されるので第２層目アルミニウム配線の微細化も容易に
なる。また接続は耐熱性金属を用いているので製造工場
並びに製品後の耐熱性が改良され信頼性は向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は耐熱性金属を介して第２層
目アルミニウム配線と拡散層、ゲート電極を接続する事
によシ、従来必要としていた接続用の第１層目アルミニ
ウムパターンを省略する事ができ、第１層目アルミニウ
ムパターンの設計自由度が増大し高密度化が図れると共
にコンタクト部の段に起因する配線不良がなくなる。又
、耐熱性金属と第２層目アルミニウム配線を接続する際
、表面から層間絶縁膜をエッチバックする為、第２層目
アルミニウム配線の下地が平坦化され、従来に比較し、
バターニングが容易となシ、第２層目アルミニウム配線
の高密度化も同時にできる効果がある。

また、耐熱性金属の使用は製造工程並びに製品後の耐熱
性は改善され信頼性は向上する。

従って、本発明を実施する事によシ、第１層目アルミニ
ウム配線と第２層目アルミニウム配線が高密度に形成で
きかつ設計自由度も増大する為、チップサイズの縮小、
設計工数の低減、高歩留、低コストのＭＩＳ電界効果型
半導体装置を製造する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の発明の一実施例
の模式的平面図及び第１図（ａ）のＡ−χ線断面口、第
２図（ａ）〜（２）は本発明の第２の発明の一実施例を
説明するために工程順に示した断面図、第３図（ａ）。 Φ）は従来のＭＩＳ電界効果を半導体装置の断面図及び
第３図（ａ）のＢ−Ｂ’線の断面図、第４図（ａ）〜Ｃ
ｅ）は従来のＭＩＳ電界効果型半導体装置の製造方法を
説明するために工程順に示した断面図である。 １・・・・・・Ｐ型半導体基板、２・・・・・・素子間
分離絶縁膜、３・・・・・・ゲート絶縁膜、４・・・・
・・グーｈｔ＆、　　５・・・・・・拡散層、６・・・
・・・第１の層間絶縁膜、７・・・・・・フォトレジス
ト％　８＃　８ａ・・・・・・拡散層コンタクト孔、９
・・・・・・第１層目アルミニウム配線、１０・・・・
・・ストッパー絶縁膜ｓ　１１＋　１ｘａ・・・・−・
耐熱性金属、１２・−・・・・第２の層間絶縁膜、１３
・・・・・・第２１目アルミニウム配線、１４・・・・
・・コンタクト孔。 代理人　弁理士　　内　原　　　−・パ“；”′）・日
　１ 茅　！　　ＴＭ ヰ２２！ｒ 第　２　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に少なくとも２層の金属配線を有す
   る半導体装置において、上層金属配線の形成されている
   絶縁膜には拡散層及び又はゲート電極に達するコンタク
   ト孔を有し、該コンタクト孔には耐熱性金属が充満され
   、該耐熱性金属の表面は絶縁膜表面とほぼ同一平面をな
   し、かつ耐熱性金属上面には上層金属配線が形成され、
   上層金属配線が耐熱性金属を介して拡散層及び又はゲー
   ト電極に接続されていることを特徴とする半導体装置。
2. （２）半導体基板上に少なくとも２層の金属配線を有す
   る半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜の形成
   された半導体基板上にコンタクト孔を開孔する工程と、
   該コンタクト孔を含む表面に耐熱性金属を被着し、前記
   コンタクト孔領域に前記耐熱性金属をパターニングして
   残す工程と、前記パターニングにより残された耐熱性金
   属を完全に覆うが如く第２の絶縁膜を被着する工程と、
   前記被着された第２の絶縁膜をエッチングし前記耐熱性
   金属上部のみを露出させる工程と、前記露出された耐熱
   性金属上に上層金属配線を形成する工程とを含み、前記
   上層金属配線を前記耐熱性金属を介して拡散層及び又は
   ゲート電極に接続することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。