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JP3182168B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び半導体装置

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JP3182168B2
JP3182168B2 JP17566691A JP17566691A JP3182168B2 JP 3182168 B2 JP3182168 B2 JP 3182168B2 JP 17566691 A JP17566691 A JP 17566691A JP 17566691 A JP17566691 A JP 17566691A JP 3182168 B2 JP3182168 B2 JP 3182168B2
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JP
Japan
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conductive layer
polycrystalline silicon
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silicon layer
contact hole
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誠一 岩佐
茂樹 杉本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
及び半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術について図11〜図14を用
いて説明する。
【0003】従来の半導体装置の製造方法はシリコン基
板301 上に絶縁膜となる酸化膜302を熱酸化により100
オングストロ−ム程度形成し、この酸化膜302 上に、減
圧CVD法を用いて燐を導入した多結晶シリコン層303
を4000オングストロ−ム程度堆積させる。この多結晶シ
リコン層303 はゲ−ト電極として使用する。また、この
多結晶シリコン層303 を第1の導電層とする。その後、
フォトリソグラフィ−技術を用いてレジストパタ−ン30
4 を第1の導電層である多結晶シリコン層303上に形成
し、このレジストパタ−ン304 をマスクにして第1の導
電層である多結晶シリコン層303 をCDE法によって図
11の様に加工する。
【0004】次に、レジスト304 を除去し、第1の導電
層である多結晶シリコン層303 を上層配線である多結晶
シリコン層306 と絶縁するために、第1の導電層である
多結晶シリコン層303 を熱酸化して1000オングストロ−
ム程度の酸化膜305 を形成させ、この酸化膜305 上に燐
を導入した多結晶シリコン層306 を4000オングストロ−
ム程度堆積させる。その後、フォトリソグラフィ−技術
を用いてレジストパタ−ン307 を多結晶シリコン層306
上に形成し、レジストパタ−ン307 をマスクにして多結
晶シリコン層306 を反応性イオンエッチング技術により
加工して配線層を形成し、図12に至る。
【0005】続いて、レジスト307 を除去し、多結晶シ
リコン306を第2の導電層であるアルミニウム配線層と
絶縁するために、熱酸化を用いて酸化膜308 を1000オン
グストロ−ム程度形成する。その後、その上に常圧CV
D法を用いて、1000オングストロ−ムの酸化膜309 と50
00オングストロ−ムのBPSG膜310 を順次堆積させ
る。その後、第2の導電層であるアルミニウム配線層と
多結晶シリコン層303 を接続するために、レジストパタ
−ン311 をBPSG膜310上に形成し、反応性イオンエ
ッチング技術によりコンタクトホ−ル312 を形成し、図
13に至る。その後、レジストパタ−ン311 を除去し、
BPSG膜310 上に第2の導電層であるアルミニウム配
線層を形成する。
【0006】しかしながら、以上述べた従来の技術で、
図12に示した様に多結晶シリコン層306 と多結晶シリ
コン層306 とは相互に段差が生じるために、リソグラフ
ィ−技術を用いてレジストパタ−ン311 を形成する際
に、レジストの深さにより多結晶シリコン層306 の配線
パタ−ンの寸法に違いが出てくる。この問題点を解消し
ようと、多結晶シリコン層306 の段差を小さくするため
に第1の導電層である多結晶シリコン層303の膜厚を薄
くしようとするが、コンタクトホ−ル312 を形成する際
に、図14の様に第1の導電層である多結晶シリコン層
303 に突き抜けが生じる。この第1の導電層の突き抜け
により、第2の導電層であるアルミニウム配線層と半導
体基板301 とがショ−トし、第1の導電層である多結晶
シリコン配線層303 と第2の導電層であるアルミニウム
配線層との接触抵抗値が増大し、半導体装置としての機
能を著しく低下させている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の半導体装置
の製造工程では、多層配線を形成する際に、配線間に段
差が生じ、配線の寸法が違ってくるため、第1の導電層
である多結晶シリコン層303 の膜厚を薄くしようとす
る。しかし、コンタクトホ−ル312 の形成時に、第1の
導電層である多結晶シリコン層303 の膜厚が薄いことか
ら、突き抜けが生じる。この第1の導電層である多結晶
シリコン層303 の突き抜けが原因となり、第1の導電層
である多結晶シリコン層303 と半導体基板301 とのショ
−ト、および第2の導電層であるアルミニウム配線層31
3 と第1の導電層である多結晶シリコン層303 との接触
面積の縮小による導電層としての抵抗値の増大、が生じ
る。本発明が解決しようとする課題は、以上のことに起
因する半導体装置の機能の低下である。 [発明の構成]
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンタクトホ
−ル形成時に生じる第1の導電層である多結晶シリコン
層の突き抜けを防止するために、第1の導電層である多
結晶シリコン層において、コンタクトホ−ルが形成され
る所定部分の膜厚だけを他の部分の膜厚より厚くするこ
とにより、第1の導電層である多結晶シリコン層の突き
抜けを防止するものである。
【0009】本発明は、半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上に第1の導電層として多結晶シ
リコン層を形成する工程と、第1の導電層である前記多
結晶シリコン層において、コンタクトホ−ルが形成され
る所定部分の膜厚を、他の部分の膜厚よりも厚くしてお
く工程と、第1の導電層である前記多結晶シリコン層上
に熱酸化による絶縁膜を形成する工程と、リソグラフィ
−技術を用いて、コンタクトホ−ルを所定の位置に前記
多結晶シリコン層の膜厚の厚い部分に達するように形成
する工程と、前記絶縁膜上に第2の導電層としてアルミ
ニウム配線を形成し、第1の導電層である前記多結晶シ
リコン層と電気的に導通させる工程とを有するものであ
る。
【0010】
【作用】第1の導電層である多結晶シリコン層の膜厚に
おいて、コンタクトホ−ルが形成される所定部分の膜厚
を他の部分の膜厚より厚くする。この結果、従来の技術
で問題となっていたコンタクトホ−ル部を形成する際に
生じる、第1の導電層である多結晶シリコン層の突き抜
けを防止できる。
【0011】この様にすれば、第1の導電層である多結
晶シリコン層の膜厚を薄くしても、コンタクトホ−ルを
形成する際に第1の導電層の多結晶シリコン層の膜厚の
厚い部分が突き抜けを防ぐことができる。これより、半
導体基板と第1の導電層の多結晶シリコン層とがショ−
トするようなことはなく、その双方が互いに接触する面
積の縮小も避けられるので抵抗値の上昇を防ぐことがで
きる。
【0012】
【実施例】以下第1の実施例を図1〜図6を参照して説
明する。
【0013】まず半導体基板101 においてコンタクトホ
−ルが形成される予定領域に、深さ1μm程度のトレン
チ(溝)を形成し、半導体基板101上に熱酸化法で酸化
膜102 を100 オングストロ−ム程度形成し、この酸化膜
102 上に、不純物を導入した多結晶シリコン層103をC
VD法を用いて6000オングストロ−ム程度堆積させて図
1に至る。
【0014】続いて、酸化膜102 上の多結晶シリコン層
103 において、トレンチ内部に堆積されている部分だけ
を残し、CDE技術を用いて除去して酸化膜102 を露出
させ、図2に至る。
【0015】続いて、多結晶シリコン層103 上に不純物
を導入した多結晶シリコン層104 を4000オングストロ−
ム程度堆積させ、多結晶シリコン層103 と多結晶シリコ
ン層104 とから、第1の導電層を形成し、図3に至る。
【0016】その後、多結晶シリコン層104 をフォトリ
ソグラフィ−技術とCDE技術を用いてパタ−ニング
し、その後、多結晶シリコン層104 を熱酸化し酸化膜10
5 を100 オングストロ−ム程度形成し、図4に至る。こ
こでは多結晶シリコン層104 の膜厚を薄くするために、
この様な形状(図4図示)にしてある。
【0017】次に、CVD技術を用いて酸化膜106 を10
00オングストロ−ム、BPSG膜107 を5000オングスト
ロ−ム順次堆積させ、BPSG膜107 上にレジストパタ
−ン108 を形成し、このレジストパタ−ン108 をマスク
にして、BPSG膜107 、酸化膜106 、酸化膜105 、多
結晶シリコン層104 に至る、もしくは多結晶シリコン層
103 に至るエッチングを行い、所定の位置にコンタクト
ホ−ル109 を形成し、図5に至る。
【0018】次に、レジスト108 を除去し、BPSG膜
107 上にアルミニウム配線層110 を形成し、第1の導電
層である多結晶シリコン層103,104 と第2の導電層であ
るアルミニウム配線層110 とを電気的に導通させ、図6
に至る。
【0019】以上述べたように、本発明の第1の実施例
を用い、半導体基板101 中にトレンチを形成し、第1の
導電層である多結晶シリコン層103を埋込み、コンタク
トホ−ル109 の形成される所定の部分とその周辺領域
の、第1の導電層である多結晶シリコン層103,104 の膜
厚を十分厚くしているため、第1の導電層である多結晶
シリコン層103,104 の突き抜けを防ぐことができる。こ
の結果、半導体基板101と第1の導電層である多結晶シ
リコン層103,104 とのショ−トを防ぐことができる。ま
た従来の技術では第1の導電層である多結晶シリコン層
103,104 と第2の導電層であるアルミニウム配線層110
とを互いに底面で接触させていたが、コンタクトホ−ル
109 の形成される所定部分とその周辺領域の膜厚を十分
確保しているため、第1の導電層である多結晶シリコン
層103,104 と第2の導電層であるアルミニウム配線層11
0 とを互いに側面と底面とで接触させ、接触面積を増や
すことができるので、接触抵抗値は当然下げることがで
きる。
【0020】尚、本発明の第1の実施例を用い、第1の
導電層である多結晶シリコン層103を酸化膜102 を介し
半導体基板101 内に埋め込み形成することにより、第1
の導電層である、半導体基板101 の表面上に形成された
多結晶シリコン層104 の膜厚を薄くし、配線層の段差を
抑えることができる。この様に、導電層の膜厚を薄くす
ることができる為、当然、半導体装置の集積度を向上さ
せることにもなる。以上の点から、半導体装置の機能を
向上させることができる。次に、図7〜図10を参照し
て第2の実施例を説明する。
【0021】まず半導体基板201 上に酸化膜202 を100
オングストロ−ム程度CVD法を用いて形成し、この酸
化膜202 上に、不純物を導入した第1の導電層である多
結晶シリコン層203 をCVD法を用いて、4000オングス
トロ−ム程度堆積させ図7に至る。
【0022】続いて、多結晶シリコン層203 上に、不純
物を導入した多結晶シリコン層204を1000〜2000オング
ストロ−ム程度堆積させ、この多結晶シリコン層204 上
にレジストパタ−ンを形成し、このレジストをマスクに
して、コンタクトホ−ルが形成される所定部分とその周
辺領域を除き、多結晶シリコン層204 を除去する。この
ようにして、第1の導電層を多結晶シリコン層203 と多
結晶シリコン層204 で形成し、コンタクトホ−ルが形成
される所定の部分とその周辺領域の第1の導電層の膜厚
を5000〜6000オングストロ−ム程度確保し、図8に至
る。
【0023】次に、熱酸化法を用い、第1の導電層であ
る多結晶シリコン層203 上、および多結晶シリコン層20
4 上に酸化膜205 を形成し、さらにCVD技術を用いて
酸化膜206 を1000オングストロ−ム、BPSG207 膜を
5000オングストロ−ム順次堆積させ、BPSG207 膜上
にレジストパタ−ン208 を形成し、このレジストパタ−
ン208 をマスクにして、BPSG膜207 、酸化膜206 、
酸化膜205 、多結晶シリコン層204 に至る、もしくは多
結晶シリコン層203 に至るエッチングを行い、コンタク
トホ−ル209 を形成し、図9に至る。
【0024】次に、レジスト208 を除去し、BPSG膜
207 上に第2の導電層であるアルミニウム配線層210 を
形成し、第1の導電層である多結晶シリコン層203,204
と第2の導電層であるアルミニウム配線層210 とを電気
的に導通させ、図10に至る。 以上説明したように、
第2の実施例を用いることにより、第1の実施例と同様
の効果を得ることができる。加えて、第1の導電層であ
る多結晶シリコン層203,204 を形成する際に、第1の実
施例に比べてパタ−ニングの工程が簡単になるという効
果がある。
【0025】尚、第1の実施例、第2の実施例について
は、ともに第1の導電層として不純物を導入した多結晶
シリコン層を用いた場合について説明したが、多結晶シ
リコン層のかわりにモリブデン、タングステン、アルミ
ニウム等の高融点金属、または、これらの高融点金属を
含むシリサイド化合物等の配線層として用いられる物質
であれば同様の効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】以上詳しく述べたように、本発明により
コンタクトホ−ル形成時に生じる、第1の導電層である
多結晶シリコン層の突抜けを防ぐことにより、半導体装
置の機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図2】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図3】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図4】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図5】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図6】 実施例1の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図7】 実施例2の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図8】 実施例2の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図9】 実施例2の半導体装置の製造工程を表す断面
図である。
【図10】 実施例2の半導体装置の製造工程を表す断
面図である。
【図11】 従来技術の半導体装置の製造工程を表す断
面図である。
【図12】 従来技術の半導体装置の製造工程を表す断
面図である。
【図13】 従来技術の半導体装置の製造工程を表す断
面図である。
【図14】 従来技術の半導体装置の製造工程を表す断
面図である。
【符号の説明】
101,201,301 ……半導体基板、 102,202,302 ……酸化膜、 103,203,303 ……多結晶シリコン層、 104,204,……多結晶シリコン層、 105,205,305 309 ……酸化膜、 106,206,……酸化膜、 306 ……配線層、 308 ……酸化膜、 107,207,……BPSG膜、 108,208,304 307 ……レジスト、 110,210 ……アルミニウム配線層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−219152(JP,A) 特開 昭63−42144(JP,A) 特開 平4−63439(JP,A) 特開 平4−252029(JP,A) 実開 昭63−137941(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の所定の部位にトレンチを形
    成する工程と、 前記トレンチが形成された前記 半導体基板上に第1の
    縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上及び前記ト
    レンチ部分に形成された前記第1の絶縁膜を介して前記
    半導体基板内に導電層を埋め込むことにより前記トレン
    部分の膜厚を厚くした第1の導電層を形成する工程
    と、前記 第1の導電層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第1の導電層の
    膜厚の厚い部分に達するようにコンタクトホ−ルを形成
    する工程と、 前記第2の絶縁膜上及び前記コンタクトホ−ル内に第2
    の導電層を形成し、前記第2の導電層と前記第1の導電
    層とを電気的に導通させる工程とを有することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記コンタクトホ−ルを形成する工程に
    おいて、さらに前記第1の導電層をエッチングすること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板の所定の部位に形成されたト
    レンチと、 前記トレンチが形成された前記半導体基板上に形成され
    た第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上及び前記トレンチ部分に形成された
    前記第1の絶縁膜を介して前記半導体基板内に埋め込ま
    れ、前記トレンチ部分の膜厚が厚い第1の導電層と、 前記第1の導電層上に形成された第2の絶縁膜と、 前記第1の導電層の膜厚の厚い部分に達するように前記
    第2の絶縁膜中に形成されたコンタクトホ−ルと、 前記第2の絶縁膜上及び前記コンタクトホ−ル内に形成
    され、前記第1の導電層と電気的に導通した第2の導電
    層とを有することを特徴とする半導体装置。
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