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JP3306691B2 - 集積回路装置の配線方法 - Google Patents

集積回路装置の配線方法

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Publication number
JP3306691B2
JP3306691B2 JP18315994A JP18315994A JP3306691B2 JP 3306691 B2 JP3306691 B2 JP 3306691B2 JP 18315994 A JP18315994 A JP 18315994A JP 18315994 A JP18315994 A JP 18315994A JP 3306691 B2 JP3306691 B2 JP 3306691B2
Authority
JP
Japan
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wiring
film
region
forming
material film
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP18315994A
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English (en)
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JPH07288288A (ja
Inventor
哲夫 伊澤
広志 後藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP18315994A priority Critical patent/JP3306691B2/ja
Priority to US08/394,347 priority patent/US5850096A/en
Publication of JPH07288288A publication Critical patent/JPH07288288A/ja
Priority to US08/661,011 priority patent/US5843841A/en
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Publication of JP3306691B2 publication Critical patent/JP3306691B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路装置の配線方法
に関し、特に高密度のCMOS型スタティックメモリセ
ルの配線方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶(メモリ)装置の高集
積化が進んできており、さらに集積度を向上する要求も
依然として強い。
【0003】従来、シリコン基板上にCMOSスタティ
ック型メモリセルにおいては、複数のCMOSトランジ
スタマトリクス状に形成した後、ソース領域、ドレイン
領域、ゲート電極の上に層間絶縁膜を形成し、この層間
絶縁膜にソース領域、ドレイン領域、ゲート電極に達す
るコンタクトホールを形成し、その上のコンタクトホー
ルを含む全面に金属膜を形成し、この金属膜をパターニ
ングすることによってnMOSトランジスタのドレイン
領域とpMOSトランジスタのドレイン領域の間、ある
いは、nMOSトランジスタのドレイン領域とpMOS
トランジスタのドレイン領域と他のCMOSトランジス
タのゲートの間を接続していた。
【0004】このような従来の配線方法においては、コ
ンタクトホールを形成する際、コンタクトホール自体の
大きさの他に、ソース領域やドレイン領域等の拡散領域
やゲート電極に対するコンタクトホールのマージンや配
線に対するコンタクトホールのマージンが必要である。
【0005】さらに説明を付け加えると、例えば、ソー
ス領域やドレイン領域である拡散層に対してコンタクト
ホールを形成する際にマージンがなく位置合わせずれが
生じると、素子形成領域を画定するフィールド酸化膜の
端部をエッチングしてしまい、その下にある素子分離用
のpn接合を破壊してリーク電流が生じる原因になり、
また、ゲート電極に対してコンタクトホールを形成する
際にマージンがなく位置合わせずれが生じると、ゲート
電極近傍の酸化膜を貫いたり、コンタクトホールの実効
面積が不足して接触不良となる等の問題を生じていた。
【0006】このような問題を回避するためには、この
位置合わせのためのマージンを充分に確保する必要があ
り、特に、コンタクト孔の数が多い大容量の記憶装置
(メモリセル)においては微細化することが困難であ
る。
【0007】従来から、コンタクト孔を形成しないでソ
ース領域、ドレイン領域、ゲート電極の間を配線する手
法として、通常の金属配線の他に補助的な局所配線を用
いる方法がT.Tangらによって紹介されている(I
EEE International Electro
n Device Meeting 85(198
5).Technical Digestのpp.59
0〜593参照)。
【0008】図8は、従来の集積回路装置の配線方法の
説明図であり、(A)は断面を示し、(B)はその回路
を示している。この図において61はp+ 型シリコン基
板、62はp型シリコン結晶層、62 1 はp型領域、6
2 はn型領域、6211,6221はソース領域、6
12,62 22はドレイン領域、63はフィールド酸化
膜、64はゲート絶縁膜、651 ,652 はゲート電
極、653 は配線、6611,6612,6621,6622
6631,6632はサイドウォール、6711,6712,6
13,6721,6722,6723,673 はシリサイド
層、68は局所配線である。
【0009】この説明図を用いて従来の集積回路装置の
配線方法を説明する。なお、この説明においては、実際
に行われる数多くの工程を適宜まとめて説明している。
【0010】第1工程 まず、p+ 型シリコン基板61の上にp型シリコン結晶
層62をエピタキシャル成長し、このp型シリコン結晶
層62の表面にp型不純物とn型不純物を選択的に導入
してp型領域621 とn型領域622 を形成する。次い
で、p型領域621 とn型領域622 の上にフィールド
酸化膜63を形成して、p型領域621 とn型領域62
2 にMOSFET形成領域を画定する。
【0011】第2工程 MOSFET形成領域の表面を熱酸化してゲート絶縁膜
64を形成し、その上の全面に多結晶シリコン膜を形成
し、この多結晶シリコン膜をパターニングすることによ
ってp型領域621 とn型領域622 のMOSFET形
成領域にゲート電極651 ,652 と配線653 を形成
する。
【0012】第3工程 n型領域622 を覆った状態でゲート電極651 をマス
クにしてゲート電極651 の両側のp型領域621 にn
型不純物をイオン注入してn型のソース領域6211とド
レイン領域6212を形成する。また、逆に、p型領域6
1 を覆った状態でゲート電極652 をマスクにしてゲ
ート電極652 の両側のn型領域622 にp型不純物を
イオン注入してp型のソース領域6221とドレイン領域
6222を形成する。
【0013】第4工程 全面にCVDによってSiO2 膜を形成し、このSiO
2 膜をRIEによって異方性エッチングすることによっ
てゲート電極651 ,652 の側面にサイドウォール6
11,6612,6621,6622を形成し、配線653
側面にサイドウォール6631,6632を形成する。
【0014】第5工程 そして、単結晶シリコンであるソース領域6211、ドレ
イン領域6212、ソース領域6221、ドレイン領域62
22と、多結晶シリコンであるゲート電極651、ゲート
電極652 、配線653 の表面をシリサイド化して低抵
抗のシリサイド層6711,6712,6713,6721,6
22,6723,673 を形成する。
【0015】第6工程 続いて全面に窒化チタン膜を全面に形成し、シリサイド
層6712,6722,673 および、他のCMOSトラン
ジスタP2 ,N2 のゲートを含むようにパターニングし
て局所配線68を形成する。次いで、従来から知られて
いる工程によって層間絶縁膜を堆積し、コンタクトホー
ルを開孔し、これらのコンタクトホールを通して金属配
線を形成する。
【0016】この方法によると、インバータの交差接続
の部分に金属配線層に対するコンタクト孔を全く必要と
せず、その分だけセル面積を縮小することができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従来から提案されてい
た前記の局所配線を用いる方法は、確かにコンタクト孔
を削減でき、集積回路装置を縮小する上で効果的である
が、ゲート電極の表面や配線の表面にシリサイド層が露
出しているため、ゲート電極と交差して配線することが
できず、その適用範囲はかなり限定されることになる。
本発明は、この不都合に鑑み、ゲート電極と任意に交
差、あるいは接触して配線することができ、かつ、コン
タクト孔の削減による面積縮小の利点を損なうことのな
い局所配線を有する集積回路装置を提供することを目的
とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】 本発明による集積回路装
置の配線方法においては、基板の上に配線材料膜を形成
する工程と、次いで、該配線材料膜の上に絶縁材料膜を
形成する工程と、次いで、該配線材料膜によって配線を
形成する予定の該絶縁材料膜の一部を選択的に除去する
工程と、次いで、一部が選択的に除去された該絶縁材料
膜と該配線材料膜を同一マスクでパターニングすること
により配線を形成する工程と、次いで、該配線の側面に
絶縁膜を形成する工程と、次いで、該基板の表面と該絶
縁材料膜の一部が選択的に除去されたことにより露出し
た該配線の表面を接続する局所配線を形成する工程を含
むことを特徴とする。
【0019】この場合、配線材料膜の上に形成する絶縁
材料膜を、該配線材料膜と絶縁材料膜をフォトリソグラ
フィー工程によってパターニングする際に用いる露光光
の波長に対して実質的に透明な材料とし、かつ、その膜
厚を、該露光光の該絶縁材料膜中における半波長の整数
倍とすることができる。
【0020】本発明による他の集積回路装置の配線方法
においては、基板の上に配線材料膜を形成する工程と、
次いで、該配線材料膜の上に絶縁材料膜を形成する工程
と、次いで、該絶縁材料膜と該配線材料膜を同一マスク
でパターニングすることにより配線を形成する工程と、
次いで、該配線の上の該絶縁材料膜の一部を除去する工
程と、次いで、該配線の側面に絶縁膜を形成する工程
と、次いで、該基板の表面と該絶縁材料膜の一部が選択
的に除去されたことにより露出した該配線の表面を接続
する局所配線を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0021】これらの場合、基板の表面がソース領域ま
たはドレイン領域とし、配線をゲート電極等にすること
ができる。
【0022】
【作用】図1は、本発明の集積回路装置の配線方法の原
理説明図であり、(A),(B)は各工程を示してい
る。この図によって本発明をCMOSスタティック型メ
モリセルの製造に適用した場合の工程を説明する。
【0023】この図において1はp+ 型シリコン基板、
2はp型シリコン層、21 はp型領域、22 はn型領
域、211,221はソース領域、212,222はドレイン領
域、3はフィールド酸化膜、41 ,42 はゲート酸化
膜、5は多結晶シリコン膜、6はシリコン酸化膜、
1 ,52 はゲート電極、53 は配線、61 ,62 ,6
3 は開口、711,712,722,721,731,732はサイ
ドウォール、811,812,813,821,822,823,8
3 は金属シリサイド層、9は局所配線、10は層間絶縁
膜、1011,1012,1022,1021はコンタクトホー
ル、1111 ,1112,1122,1121は金属配線であ
る。
【0024】まず、p+ 型シリコン基板1の上にp型シ
リコン層2を堆積し、n型不純物とp型不純物を選択的
に導入してnチャネルMOSFETの活性層となるp型
領域21 と、pチャネルMOSFETの活性層となるn
型領域22 を形成し、次いで、p型領域21 とn型領域
2 のMOSFET形成領域の周囲にフィールド酸化膜
3を形成する。
【0025】p型領域21 とn型領域22 の表面を熱酸
化してゲート酸化膜41 ,42 を形成し、その上の全面
に多結晶シリコン膜5を形成し、その上の全面にシリコ
ン酸化膜6を成長し、多結晶シリコン膜5によってゲー
ト電極51 ,52 および配線53 を形成する予定の領域
のシリコン酸化膜6の一部を選択的に除去して開口
1 ,62 ,63 を形成する(以上、図1(A)参
照)。
【0026】次いで、開口61 ,62 ,63 を有するシ
リコン酸化膜6と多結晶シリコン膜5からなる2層膜を
パターニングしてゲート電極51 ,52 と配線53 を形
成し、n型領域22 の上を覆った状態で、ゲート電極5
1 をマスクにしてp型領域2 1 にn型不純物をイオン注
入してソース領域211とドレイン領域212を形成し、ま
た、逆に、p型領域21 の上を覆った状態で、ゲート電
極52 をマスクにしてn型領域22 にp型不純物をイオ
ン注入してドレイン領域222とソース領域221を形成す
る。
【0027】次いでゲート電極51 ,52 と配線53
側面にサイドウォール711,712,722,721,731
32を形成し、表面に露出している、単結晶からなるソ
ース領域211、ドレイン領域212、ドレイン領域222
ソース領域221、および、多結晶シリコン膜5からなる
ゲート電極51 ,52 、配線53 の上面に金属シリサイ
ド層811,812,813,821,822,823,83 を形成
し、全面にタングステン膜を堆積し、このタングステン
膜を金属シリサイド層812,822,83 を含む領域上に
残すようにパターニングして局所配線9を形成し、従来
から知られている工程によって層間絶縁膜10を堆積
し、この層間絶縁膜10に形成したコンタクトホール1
11,1012,1022,1021を通して金属配線1
11,1112,1122,1121を形成する(以上、図1
(B)参照)。
【0028】なお、上記のように、多結晶シリコン膜5
の上に形成したシリコン酸化膜6の一部を選択的にエッ
チング除去した後に、シリコン酸化膜6と多結晶シリコ
ン膜5からなる2層膜をパターニングしてゲート電極5
1 ,52 と配線53 を形成することに代えて、シリコン
酸化膜6と多結晶シリコン膜5からなる2層膜をパター
ニングしてゲート電極51 ,52 と配線53 を形成した
後に、このシリコン酸化膜6の一部を選択的にエッチン
グ除去することもできる。
【0029】本発明の集積回路装置の配線方法のよう
に、基板の上に形成した配線材料膜の上に絶縁膜を堆積
すると、配線材料膜によって形成する配線と局所配線と
の接続部分の絶縁膜を選択的に除去する工程が、配線の
パターニングの前である場合であっても、後の場合であ
っても、この絶縁膜の厚さは層間絶縁膜ほど厚くする必
要がないから、仮にこの絶縁膜に過大な開口を形成し、
あるいは、配線パターンから外れた位置に開口を形成し
てしまったとしても、この開口を形成する工程によって
厚いフィールド酸化膜等を貫いてエッチングしてしまう
ことがない。
【0030】また、この場合、配線がMOSFETのゲ
ート電極である場合は、従来技術において必要であった
位置合わせ用のマージンを取る必要がなく、絶縁膜を配
線パターンより大きめに除去しておけばよい。したがっ
て、コンタクトホールを形成する際の、加工マージンに
よる面積の増加がなく、かつ、絶縁膜を除去せず残存さ
せた部分で他の配線を交差して形成することが可能にな
る。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図2、図3は、第1実施例のCMOSス
タティック型メモリセルの製造工程説明図であり、
(A)〜(F)は各工程を示している。
【0032】この図において1はp+ 型シリコン基板、
2はp型シリコン層、21 はp型領域、22 はn型領
域、211,221はソース領域、212,222はドレイン領
域、3はフィールド酸化膜、41 ,42 はゲート酸化
膜、5は多結晶シリコン膜、51,52 はゲート電極、
3 は配線、6はシリコン酸化膜、61 ,62 ,63
開口、711,712,721,722,731,732はサイドウ
ォール、811,812,813,821,822,823,83
金属シリサイド層、9は局所配線、10は層間絶縁膜、
1011,1012,1021,1022はコンタクトホール、
1111 ,1112,1121,1122は金属配線である。
この工程説明図によって第1実施例のCMOSスタティ
ック型メモリセルの製造方法を説明する。
【0033】第1工程(図2(A)参照) p+ 型シリコン基板1の上にエピタキシャル成長によっ
てp型シリコン層2を堆積し、n型不純物を導入してn
チャネルMOSFETの活性層となるp型領域21 を形
成し、p型不純物を導入してpチャネルMOSFETの
活性層となるn型領域22 を形成する。次いで、p型領
域21 とn型領域22 のMOSFET形成領域の周囲に
LOCOS法によってフィールド酸化膜3を形成する。
【0034】第2工程(図2(B)参照) p型領域21 とn型領域22 の表面を熱酸化することに
よって膜厚7nmのゲート酸化膜41 ,42 を形成し、
その上の全面に化学気相成長(CVD)法によって膜厚
180nmの多結晶シリコン膜5を形成し、その上の全
面にCVD法によって膜厚100nmのシリコン酸化膜
6を成長する。
【0035】第3工程(図2(C)参照) 後の第4工程で多結晶シリコン膜5によって形成される
ゲート電極51 ,52および配線53 の上のシリコン酸
化膜6の一部をフォトリソグラフィー工程によって選択
的にエッチング除去して開口61 ,62 ,63 を形成す
る。
【0036】第4工程(図3(D)参照) 第3工程で開口61 ,62 ,63 が形成されたシリコン
酸化膜6と多結晶シリコン膜5をパターニングして、ゲ
ート電極51 ,52 と配線53 を形成する。次いで、n
型領域22 の上を覆った状態で、ゲート電極51 をマス
クにしてp型領域21 にn型不純物をイオン注入してソ
ース領域211とドレイン領域212を形成する。また、逆
に、p型領域21 の上を覆った状態で、ゲート電極52
をマスクにしてn型領域22 にp型不純物をイオン注入
してドレイン領域222とソース領域2 21を形成する。
【0037】第5工程(図3(E)参照) 全面にCVD法によって膜厚100nmのシリコン酸化
膜を堆積し、このシリコン酸化膜を異方性を有する反応
性イオンエッチング(RIE)によってエッチングし、
ゲート電極51 ,52 と配線53 の側面にのみ選択的に
残して、サイドウォール711,712,722,721
31,732を形成する。次いで、表面に露出している、
単結晶からなるソース領域211、ドレイン領域212、ド
レイン領域222、ソース領域221、および、多結晶シリ
コン膜5からなるゲート電極51 ,52 、配線53 の上
面に高融点金属、例えばコバルトを選択的に反応させて
金属シリサイド層811,812,813,822,821
23,83 を形成する。
【0038】第6工程(図3(F)参照) 全面に例えば膜厚80nmのタングステン膜を堆積し、
このタングステン膜を金属シリサイド層812,822,8
3 を含む領域の上に残すようにパターニングすることに
よって、局所配線9を形成する。次いで、従来から知ら
れている工程によって層間絶縁膜10を堆積し、コンタ
クトホール1011,1012,1022,1021を形成し、
これらのコンタクトホールを通して金属配線1111,1
12,1122,1121を形成する。
【0039】(第2実施例)図4、図5は、第2実施例
のCMOSスタティック型メモリセルの製造工程説明図
であり、(A)〜(F)は各工程を示している。この図
において21はp+ 型シリコン基板、22はp型シリコ
ン層、221 はp型領域、222 はn型領域、2211
2221はソース領域、2212,2222はドレイン領域、
23はフィールド酸化膜、241 ,242 はゲート酸化
膜、25は多結晶シリコン膜、251 ,252 はゲート
電極、253 は配線、26,26 1 ,262 ,263
シリコン窒化膜、2611,2621,2631は開口、27
11,2712,2721,2722,2731,2732はサイド
ウォール、2811,2812,2813,2821,2822
2823,283 は金属シリサイド層、29は局所配線、
30は層間絶縁膜、3011,3012,3021,3022
コンタクトホール、3111,3112,3121,3122
金属配線である。この工程説明図によって第2実施例の
CMOSスタティック型メモリセルの製造方法を説明す
る。
【0040】第1工程(図4(A)参照) p+ 型シリコン基板21の上にエピタキシャル成長によ
ってp型シリコン層22を堆積し、n型不純物を導入し
てnチャネルMOSFETの活性層となるp型領域22
1 を形成し、p型不純物を導入してpチャネルMOSF
ETの活性層となるn型領域222 を形成する。次い
で、p型領域221 とn型領域222 のMOSFET形
成領域の周囲にLOCOS法によってフィールド酸化膜
23を形成する。
【0041】第2工程(図4(B)参照) p型領域221 とn型領域222 の表面を熱酸化するこ
とによって膜厚7nmのゲート酸化膜241 ,242
形成し、その上の全面にCVD法によって膜厚180n
mの多結晶シリコン膜25を堆積し、その上の全面にC
VD法によって膜厚100nmのシリコン窒化(Si3
4 )膜26を成長する。
【0042】第3工程(図4(C)参照) シリコン窒化膜26と多結晶シリコン膜25をパターニ
ングして、シリコン窒化膜261 ,262 ,263 が被
覆されたゲート電極251 ,252 と配線25 3 を形成
する。
【0043】第4工程(図5(D)参照) n型領域222 の上を覆った状態で、シリコン窒化膜2
1 が被覆されたゲート電極251 をマスクにしてp型
領域221 にn型不純物をイオン注入してソース領域2
11とドレイン領域2212を形成する。また、逆に、p
型領域221 の上を覆った状態で、シリコン窒化膜26
2 が被覆されたゲート電極252 をマスクにしてn型領
域222 にp型不純物をイオン注入してドレイン領域2
22とソース領域2221を形成する。次いで、ゲート電
極251 を被覆しているシリコン窒化膜261 、ゲート
電極25を被覆しているシリコン窒化膜262 、配線2
3 を被覆しているシリコン窒化膜263 の一部をフォ
トリソグラフィー工程によって選択的にエッチング除去
して開口2611,2621,2631を形成する。
【0044】第5工程(図5(E)参照) 全面にCVD法によって膜厚100nmのシリコン酸化
膜を堆積し、このシリコン酸化膜を異方性を有する反応
性イオンエッチング(RIE)によってエッチングし、
ゲート電極251 ,252 と配線253 の側面にのみ残
して、サイドウォール2711,2712,2722,2
21,2731,2732を形成する。次いで、表面に露出
している、単結晶からなるソース領域2211、ドレイン
領域2212、ドレイン領域2222、ソース領域2221
および、多結晶シリコン膜25からなるゲート電極25
1 ,252 、配線253 の上面に高融点金属、例えばコ
バルト、チタン、タングステンを選択的に反応させて金
属シリサイド層28 11,2812,2813,2821,28
22,2823,283 を形成する。
【0045】第6工程(図5(F)参照) 全面に例えば膜厚80nmのタングステン膜を堆積し、
このタングステン膜を金属シリサイド層2812,2
22,283 を含む領域上に残すようにパターニングし
て局所配線29を形成する。次いで、従来から知られて
いる工程によって層間絶縁膜30を堆積し、コンタクト
ホール3011,3012,3022,3021を形成し、これ
らのコンタクトホールを通して金属配線3111,3
12,3122,3121を形成する。
【0046】(第3実施例)前に第1実施例で説明した
集積回路装置の配線方法においては、その第3工程(図
2(C)参照)から第4工程(図3(D)参照)にかけ
て、多結晶シリコン膜5が露出している領域と、この多
結晶シリコン膜5の上にシリコン酸化膜6が形成されて
いる領域を1回の露光、現像によるフォトリソグラフィ
ー工程によってパターニングして、ゲート電極51 ,5
2 と配線53 を形成している。
【0047】通常は、このような微細なパターンの露光
工程においては、パターニング精度を高くするために露
光光と反射光によって生じる定在波を抑制するために、
被パターニング材の上に反射防止膜を被覆するが、この
反射防止膜の最適条件は下地の被パターニング材からの
反射光の振幅、露光光と反射光の間の位相のずれ等の状
態によって変化する。
【0048】換言すると、下地の光学的状態が異なる領
域をパターニングする際は、全域にわたって同様のパタ
ーニング精度を期待することはできない。この実施例
は、例えば第1実施例において、多結晶シリコン膜5が
露出している領域と、この多結晶シリコン膜5の上にシ
リコン酸化膜6が形成されている領域を1回の露光、現
像によってパターニングしても、その全域にわたって精
度の高いパターニングを実現することを目的とする。
【0049】図6、図7は、第3実施例のCMOSスタ
ティック型メモリセルの製造工程説明図であり、(A)
〜(E)は各工程を示している。
【0050】この図において41はp+ 型シリコン基
板、42はp型シリコン層、421 はp型領域、422
はn型領域、4211,4221はソース領域、4212,4
22はドレイン領域、43はフィールド酸化膜、4
1 ,442 はゲート酸化膜、45は多結晶シリコン
膜、451 ,452 はゲート電極、453 は配線、46
はシリコン酸化膜、461 ,462 ,463 は開口、4
7は非晶質炭素膜、48はフォトレジスト膜、4911
4912,4921,4922,4931,4932はサイドウォ
ール、5011,5012,5013,5021,5022,50
23,503 は金属シリサイド層、51は局所配線、52
は層間絶縁膜、5211,5212,5221,5222はコン
タクトホール、5311,5312,5321,5322は金属
配線である。この工程説明図によって第3実施例のCM
OSスタティック型メモリセルの製造方法を説明する。
【0051】第1工程(図6(A)参照) p+ 型シリコン基板41の上にエピタキシャル成長によ
ってp型シリコン層42を堆積し、n型不純物を導入し
てnチャネルMOSFETの活性層となるp型領域42
1 を形成し、p型不純物を導入してpチャネルMOSF
ETの活性層となるn型領域422 を形成する。次い
で、p型領域421 とn型領域422 のMOSFET形
成領域の周囲にLOCOS法によってフィールド酸化膜
43を形成する。
【0052】第2工程(図6(B)参照) p型領域421 とn型領域422 の表面を熱酸化するこ
とによって膜厚7nmのゲート酸化膜441 ,442
形成し、その上の全面に化学気相成長(CVD)法によ
って膜厚180nmの多結晶シリコン膜45を形成し、
その上の全面にCVD法によってシリコン酸化膜46を
成長する。
【0053】このシリコン酸化膜46は、後に第4工程
で多結晶シリコン膜45を選択的にエッチングしてゲー
ト電極451 ,452 および配線453 を形成する工程
で行われるレジスト膜48の露光光の波長に対して実質
的に透明であり、その膜厚は、露光光のシリコン酸化膜
46での半波長の整数倍になっている。
【0054】すなわち、露光光として真空中での波長が
248nmのKrFエキシマレーザを用いる場合、シリ
コン酸化膜46は実質的に吸収がなく透明である。そし
て、一般に、媒質中を透過するときの光の波長は、真空
中での波長をその媒質の屈折率で除した値となるから、
シリコン酸化膜46の屈折率が1.48であるとする
と、シリコン酸化膜46中での波長は248nm/1.
48≒168nmとなる。したがって、シリコン酸化膜
46の膜厚を、シリコン酸化膜46中でのKrFエキシ
マレーザ光の半波長である84nmとする。
【0055】次いで、後の第4工程で多結晶シリコン膜
45によって形成されるゲート電極451 ,452 およ
び配線453 の上のシリコン酸化膜46の一部をフォト
リソグラフィー工程によって選択的にエッチング除去し
て開口461 ,462 ,46 3 を形成する。
【0056】第3工程(図6(C)参照) その上に、反射防止膜として膜厚45nmの非晶質炭素
膜47をCVD法によって形成する。この非晶質炭素膜
47は、CVD法の成膜条件である程度光の屈折率と吸
収係数を制御することが可能であり、この実施例の場合
は、屈折率が1.58で、吸収係数が0.75であっ
た。
【0057】この非晶質炭素膜47の上にフォトレジス
ト膜48を形成し、このフォトレジスト膜48を、多結
晶シリコン膜45をパターニングしてゲート電極4
1 ,452 および配線453 を形成するために、波長
が248nmのKrFエキシマレーザを用いて選択的に
露光し、現像してパターニングする。
【0058】第4工程(図7(D)参照) 第2工程で開口461 ,462 ,463 が形成されたシ
リコン酸化膜46と多結晶シリコン膜45を、第3工程
で形成したパターニングされたフォトレジスト膜48を
用いてパターニングすることによって、ゲート電極45
1 ,452 と配線453 を形成する。なお、ゲート電極
451 ,452 と配線453 を形成した後、フォトレジ
スト膜48と非晶質炭素膜47を、プラズマによるエッ
チングによって除去する。
【0059】次いで、n型領域422 の上を覆った状態
で、ゲート電極451 をマスクにしてp型領域421
n型不純物をイオン注入してソース領域4211とドレイ
ン領域4212を形成する。また、逆に、p型領域421
の上を覆った状態で、ゲート電極452 をマスクにして
n型領域422 にp型不純物をイオン注入してドレイン
領域4222とソース領域4221を形成する。
【0060】第5工程(図7(E)参照) 全面にCVD法によって膜厚100nmのシリコン酸化
膜を堆積し、このシリコン酸化膜を異方性を有するRI
Eによってエッチングし、ゲート電極451 ,452
配線453 の側面にのみ選択的に残して、サイドウォー
ル4911,49 12,4922,4921,4931,4932
形成する。次いで、表面に露出している、単結晶からな
るソース領域4211、ドレイン領域4212、ドレイン領
域4222、ソース領域4221、および、多結晶シリコン
膜45からなるゲート電極451 ,452 、配線453
の上面に高融点金属、例えばコバルトを選択的に反応さ
せて金属シリサイド層5011,5012,5013,5
22,5021,5023,503 を形成する。
【0061】第6工程(図7(F)参照) 全面に例えば膜厚80nmのタングステン膜を堆積し、
このタングステン膜を金属シリサイド層5012,5
22,503 を含む領域の上に残すようにパターニング
することによって、局所配線51を形成する。次いで、
層間絶縁膜52を堆積し、コンタクトホール5211,5
12,5222,5221を形成し、これらのコンタクトホ
ールを通して金属配線5311,5312,5322,5321
を形成する。
【0062】この実施例のように、ゲート電極451
452 および配線453 を形成するための多結晶シリコ
ン膜45の上に形成するシリコン酸化膜46の膜厚を、
シリコン酸化膜46中での露光光の半波長とすると、こ
のシリコン酸化膜46中を進行し、下層の多結晶シリコ
ン膜45との界面によって反射されてシリコン酸化膜4
6の上のフォトレジスト膜48に戻る反射光の光学的状
態は、シリコン酸化膜46が被覆されないで多結晶シリ
コン膜45が露出している領域上の反射光の光学的状態
と全く同等になる。
【0063】したがって、全露光範囲内にわたって非晶
質炭素膜47による反射防止膜の最適条件を実現するこ
とができ、定在波を低減し、あるいは定在波の波形を設
計することができる。なお、多結晶シリコン膜45の上
に形成するシリコン酸化膜46の膜厚を、シリコン酸化
膜46中での露光光の半波長の整数倍にしても、上記と
同様の効果を生じることはその原理上明らかである。
【0064】また、前記の第1実施例の第5工程におい
て、全面にCVD法によって膜厚100nmのシリコン
酸化膜を堆積し、このシリコン酸化膜を異方性を有する
反応性イオンエッチング(RIE)によってエッチング
し、ゲート電極51 ,52 と配線53 の側面にのみ選択
的に残して、サイドウォール711,712,722,721
31,732を形成した後(図3(E)参照)、全面に絶
縁膜を堆積し、この絶縁膜を堆積し、この絶縁膜に、ソ
ース領域211,221、ドレイン領域212,222、配線5
3 に達する局所配線形状の溝をフォトリソグラフィー工
程によって形成し、この局所配線形状の溝を含む全面に
タングステン等の局所配線材料を堆積し、その表面を化
学機械的研磨法(CMP法)によって研磨して、この局
所配線材料を局所配線形状の溝にのみ残存させて、局所
配線とすることができる。
【0065】この方法はダマシン(damascene
象嵌法)と呼ばれているが、第2実施例においても、
第5工程(図5(E)参照)以下に、これと同様の工程
を適用することによって局所配線を形成することができ
る。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
コンタクト孔を用いない局所配線によって配線を行うこ
とができるため、集積回路装置の所要面積を増加させる
ことなく高集積化することができ、かつ、ゲート電極や
配線の上に絶縁膜を形成しているため、絶縁膜によって
絶縁した状態で他の配線と任意に交差、接続を行うこと
ができ、特に、SRAMのセルの面積を縮小して高集積
化することができ、一般に集積回路装置の高性能化に寄
与するところが大きい。
【0067】また、ゲート電極を形成する多結晶シリコ
ン膜の上に形成するシリコン酸化膜の膜厚を、このシリ
コン酸化膜中での露光光の半波長、あるいはその整数倍
にすると、シリコン酸化膜が被覆された領域と、シリコ
ン酸化膜が被覆されていない領域をフォトリソグラフィ
ー工程によって同時にパターニングする場合でも、両領
域で生じる露光光の反射状態が同じにあり、領域の一方
に対して定在波が最小になるような条件で反射防止膜等
を設定すると、同時に他の一方に対しても最適条件とな
り、両領域においてパターニング精度に差異を生じるこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の集積回路装置の配線方法の原理説明図
であり、(A),(B)は各工程を示している。
【図2】第1実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(1)であり、(A)〜(C)は各
工程を示している。
【図3】第1実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(2)であり、(D)〜(F)は各
工程を示している。
【図4】第2実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(1)であり、(A)〜(C)は各
工程を示している。
【図5】第2実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(2)であり、(D)〜(F)は各
工程を示している。
【図6】第3実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(1)であり、(A)〜(C)は各
工程を示している。
【図7】第3実施例のCMOSスタティック型メモリセ
ルの製造工程説明図(2)であり、(D)〜(F)は各
工程を示している。
【図8】従来の集積回路装置の配線方法の説明図であ
り、(A)は断面を示し、(B)はその回路を示してい
る。
【符号の説明】
1 p+ 型シリコン基板 2 p型シリコン層 21 p型領域 22 n型領域 211,221 ソース領域 212,222 ドレイン領域 3 フィールド酸化膜 41 ,42 ゲート酸化膜 5 多結晶シリコン膜 51 ,52 ゲート電極 53 配線 6 シリコン酸化膜 61 ,62 ,63 開口 711,712,721,722,731,732 サイドウォール 811,812,813,821,822,823,83 金属シリ
サイド層 9 局所配線 10 層間絶縁膜 1011,1012,1021,1022 コンタクトホール 1111,1112,1121,1122 金属配線 21 p+ 型シリコン基板 22 p型シリコン層 221 p型領域 222 n型領域 2211,2221 ソース領域 2212,2222 ドレイン領域 23 フィールド酸化膜 241 ,242 ゲート酸化膜 25 多結晶シリコン膜 251 ,252 ゲート電極 253 配線 26,261 ,262 ,263 シリコン窒化膜 2611,2621,2631 開口 2711,2712,2721,2722,2731,2732
イドウォール 2811,2812,2813,2821,2822,2823,2
3 金属シリサイド層 29 局所配線 30 層間絶縁膜 3011,3012,3021,3022 コンタクトホール 3111,3112,3121,3122 金属配線 41 p+ 型シリコン基板 42 p型シリコン層 421 p型領域 422 n型領域 4211,4221 ソース領域 4212,4222 ドレイン領域 43 フィールド酸化膜 441 ,442 ゲート酸化膜 45 多結晶シリコン膜 451 ,452 ゲート電極 453 配線 46 シリコン酸化膜 461 ,462 ,463 開口 47 非晶質炭素膜 48 フォトレジスト膜 4911,4912,4921,4922,4931,4932
イドウォール 5011,5012,5013,5021,5022,5023,5
3 金属シリサイド層 51 局所配線 52 層間絶縁膜 5211,5212,5221,5222 コンタクトホール 5311,5312,5321,5322 金属配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8244 H01L 21/336 H01L 21/768 H01L 27/11 H01L 29/78

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の上に配線材料膜を形成する工程と、 次いで、該配線材料膜の上に絶縁材料膜を形成する工程
    と、 次いで、該配線材料膜によって配線を形成する予定の該
    絶縁材料膜の一部を選択的に除去する工程と、 次いで、一部が選択的に除去された該絶縁材料膜と該配
    線材料膜を同一マスクでパターニングすることにより配
    線を形成する工程と、 次いで、該配線の側面に絶縁膜を形成する工程と、 次いで、該基板の表面と該絶縁材料膜の一部が選択的に
    除去されたことにより露出した該配線の表面を接続する
    局所配線を形成する工程を含むことを特徴とする集積回
    路装置の配線方法。
  2. 【請求項2】配線材料膜の上に形成する絶縁材料膜を、
    該配線材料膜と絶縁材料膜をフォトリソグラフィー工程
    によってパターニングする際に用いる露光光の波長に対
    して実質的に透明な材料とし、かつ、その膜厚を、該露
    光光の該絶縁材料膜中における半波長の整数倍とするこ
    とを特徴とする請求項1記載に記載された集積回路装置
    の配線方法。
  3. 【請求項3】基板の上に配線材料膜を形成する工程と、 次いで、該配線材料膜の上に絶縁材料膜を形成する工程
    と、 次いで、該絶縁材料膜と該配線材料膜を同一マスクでパ
    ターニングすることにより配線を形成する工程と、 次いで、該配線の上の該絶縁材料膜の一部を除去する工
    程と、 次いで、該配線の側面に絶縁膜を形成する工程と、 次いで、該基板の表面と該絶縁材料膜の一部が選択的に
    除去されたことにより露出した該配線の表面を接続する
    局所配線を形成する工程を含むことを特徴とする集積回
    路装置の配線方法。
  4. 【請求項4】基板の表面がソース領域またはドレイン領
    域であることを特徴とする請求項1から請求項3までの
    いずれか1項に記載された集積回路装置の配線方法。
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