JPH03112151A - Active layer stacked element - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は能動層積層素子に関し、特に電極配線の構造に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an active layer stacked device, and particularly to the structure of electrode wiring.
従来、能動層2層構造を有する5OI(セミコンダクタ
・オン・インシュレータ)I造素子の下層トランジスタ
への各電極の形成は、以下のように行なわれていた。第
2図は従来技術により作成した能動層積層素子の模式断
面図である。Conventionally, the formation of each electrode on the lower transistor of a 5OI (semiconductor-on-insulator) I element having a two-layer active layer structure has been carried out as follows. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an active layer laminated device produced by a conventional technique.
まず、シリコン基板1上に、ドレイン5、ソース7及び
ゲート6からなる下層トランジスタを形成したのち全面
に第1の酸化1113を形成する。次でこの第1の酸化
I3!3上にシリコン膜を形成し、このシリコン膜上に
ドレイン5A、ソース7A及びゲート6Aからなる上層
トランジスタを形成したのち全面に第2の酸化膜4を形
成する。First, a lower transistor consisting of a drain 5, a source 7, and a gate 6 is formed on a silicon substrate 1, and then a first oxide 1113 is formed on the entire surface. Next, a silicon film is formed on this first oxide I3!3, and an upper layer transistor consisting of a drain 5A, a source 7A, and a gate 6A is formed on this silicon film, and then a second oxide film 4 is formed on the entire surface. .
次で下層トランジスタのゲート6、ドレイン5及びソー
ス7上の第2及び第1の酸化膜4,3にコンタクトホー
ルをドライエツチング法で形成し、この穴の中にタング
ステンを選択CVDで埋め込んで柱状電極8Aを形成す
る。その後、さらにタングステン膜を堆積して、コンタ
クトホールを囲み込んで柱状電極8Aに接続する台座1
1を形截する。最後に、全面に第3の酸化膜7を堆積し
、台座11上の第3の酸化M9にコンタクトホールを形
成した後に、アルミニウムを堆積し、バターニングして
、素子間の配線10Aを形成していた。Next, contact holes are formed in the second and first oxide films 4, 3 on the gate 6, drain 5, and source 7 of the lower transistor by dry etching, and tungsten is filled into the holes by selective CVD to form a columnar shape. An electrode 8A is formed. After that, a tungsten film is further deposited to surround the contact hole and connect the pedestal 1 to the columnar electrode 8A.
Shape 1. Finally, after depositing a third oxide film 7 on the entire surface and forming a contact hole in the third oxide M9 on the pedestal 11, aluminum is deposited and patterned to form wiring 10A between elements. was.
しかしながら、上述した従来の能動層積層素子では、下
層トランジスタ中のゲート6、ドレイン5及びソース7
位置のシリコンとアルミニウムからなる配線10A間に
は、シリコンと柱状型@8A、柱状電極8Aと台座11
及び台座11と配線10Aの各界面が存在し、界面状態
が悪いと下層トランジスタの各電極でのコンタクト抵抗
は増大する。However, in the conventional active layer stacked device described above, the gate 6, drain 5, and source 7 in the lower layer transistor are
Between the wiring 10A made of silicon and aluminum at the position, there is silicon and a columnar type @8A, a columnar electrode 8A and a pedestal 11.
There are also interfaces between the pedestal 11 and the wiring 10A, and if the interface condition is poor, the contact resistance at each electrode of the lower transistor increases.
また、タングステンからなる台座11とアルミニウムか
らなる配線10A間の接触面積は小さく、このため下層
トランジスタの各電極でのコンタクト抵抗は益々増大す
るという問題点がある。Further, the contact area between the pedestal 11 made of tungsten and the wiring 10A made of aluminum is small, and therefore there is a problem that the contact resistance at each electrode of the lower layer transistor increases more and more.
本発明の能動層積層素子は、半導体基板表面に形成され
たソースとドレインと半導体基板上にゲート絶縁膜を介
して形成されたゲートとからなる下層トランジスタと、
この下層トランジスタ上に形成された第1の絶縁膜と、
この第1の絶縁膜上の半導体膜に形成されたソースとド
レインと半導体膜上にゲート絶縁膜を介して形成された
ゲートとからなる上層トランジスタと、この上層トラン
ジスタを含む全面に形成された第2の絶縁膜と、この第
2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、前記下層ト
ランジスタのソースとドレインとゲート上の前記第2及
び第1の絶縁膜に形成された第1のコンタクトホールと
、この第1のコンタクトホール内に埋設された第1の金
属からなる柱状電極と、前記第3及び第2の絶縁膜に形
成され前記柱状電極の上部を露出するように形成された
第2のコンタクトホールと、この第2のコントタクトホ
ール内に埋設された第2の金属からなる配線とを含んで
形成される。The active layer stacked device of the present invention includes a lower transistor including a source and a drain formed on the surface of a semiconductor substrate, and a gate formed on the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween;
a first insulating film formed on the lower transistor;
An upper layer transistor consisting of a source and a drain formed in a semiconductor film on this first insulating film, and a gate formed on the semiconductor film with a gate insulating film interposed therebetween; a third insulating film formed on the second insulating film, and a first insulating film formed on the second and first insulating films on the source, drain, and gate of the lower transistor. a contact hole, a columnar electrode made of a first metal buried in the first contact hole, and a columnar electrode formed in the third and second insulating films so as to expose an upper part of the columnar electrode. The contact hole is formed to include a second contact hole and a wiring made of a second metal buried in the second contact hole.
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。本実施
例においては、半導体膜としてシリコン膜、絶縁膜とし
てシリコン酸化膜、半導体基板としてシリコン基板、配
線材料としてアルミニウム、コンタクトホール中に埋め
込む柱状の金属としてタングステンを用いている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a silicon film is used as the semiconductor film, a silicon oxide film is used as the insulating film, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, aluminum is used as the wiring material, and tungsten is used as the columnar metal buried in the contact hole.
第1図は本発明の一実施例の模式断面図である。以下製
造工程順に説明する。FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the present invention. The manufacturing steps will be explained below in order.
まずシリコン基板1上に素子分離酸化膜2を形成したの
ち、ゲート酸化膜を介して多結晶シリコンからなるゲー
ト6を形成し、次で不純物を導入してドレイン5とソー
ス7からなる下層トランジスタを形成する。次に全面に
S i 02等からなる第1の酸化膜3を形成する。次
でこの第1の酸化膜3上に多結晶シリコン膜を形成した
のち、レーザアニール等の方法で単結晶化したシリコン
膜とし、その上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコン
からなるゲート6Aを形成し、次でシリコン膜に不純物
を導入してドレイン5Aとソース7Aとを形成し上層ト
ランジスタとする。次で全面を第2の酸化膜4で覆う。First, an element isolation oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1, and then a gate 6 made of polycrystalline silicon is formed via the gate oxide film, and then impurities are introduced to form a lower layer transistor consisting of a drain 5 and a source 7. Form. Next, a first oxide film 3 made of SiO2 or the like is formed over the entire surface. Next, a polycrystalline silicon film is formed on this first oxide film 3, and then a single crystal silicon film is formed by a method such as laser annealing, and a gate 6A made of polycrystalline silicon is placed on top of the polycrystalline silicon film via a gate oxide film. Then, impurities are introduced into the silicon film to form a drain 5A and a source 7A to form an upper layer transistor. Next, the entire surface is covered with a second oxide film 4.
次に、下層トランジスタのゲート6、ドレイン5及びソ
ース7上の各電極位置の第2及び第1の酸化膜4,3に
ドライエツチング法で第1のコンタクトホールを形成し
たのち、H2をキャリアガスとした混合比1:1のWF
6とS i H4の混合ガスを用い、温度300℃の環
境でタングステンのCVD成長を行う。この条件におい
ては、タングステンはシリコン膜上にのみ堆積され、シ
リコン酸化膜上には堆積されない、この結果、コンタク
トホール内にのみタングステン層からなる柱状電極8が
形成される。Next, first contact holes are formed in the second and first oxide films 4, 3 at respective electrode positions on the gate 6, drain 5, and source 7 of the lower transistor by dry etching, and then H2 is applied as a carrier gas. WF with a mixing ratio of 1:1
CVD growth of tungsten is performed using a mixed gas of 6 and SiH4 at a temperature of 300°C. Under this condition, tungsten is deposited only on the silicon film and not on the silicon oxide film, and as a result, the columnar electrode 8 made of the tungsten layer is formed only in the contact hole.
次に、全面に第3の酸化膜9を堆積したのち、柱状電極
8の上部を露出するようにドライエツチング法で第2の
コンタクトホールを形成する。この時、ドライエツチン
グは、柱状電極8の上面と、側面の一部が露出し、かつ
下層トランジスタのゲート6、ドレイン5及びソース7
位置のシリコンが露出しない深さまで行う。最後に、ア
ルミニウムを堆積し、柱状電極8とのマスクマージンを
満たすようにアルミニウム膜をバターニングして、素子
間の配線10を形成する。Next, after depositing a third oxide film 9 on the entire surface, a second contact hole is formed by dry etching so as to expose the upper part of the columnar electrode 8. At this time, the dry etching exposes the upper surface and part of the side surfaces of the columnar electrode 8, and also exposes the gate 6, drain 5, and source 7 of the lower layer transistor.
Do this to a depth that does not expose the silicon at the location. Finally, aluminum is deposited and the aluminum film is patterned to fill the mask margin with the columnar electrodes 8, thereby forming interconnections 10 between elements.
このように、本実施例によれば、下層トランジスタ中の
ゲート6、ドレイン5及びソース7位置のシリコンとア
ルミニウムからなる配線10間には、シリコンと柱状電
極8と配線10の界面のみが存在し、従来存在した柱状
電極8Aと台座11との界面は存在しないので、その分
下層トランジスタの各電極でのコンタクト抵抗は低下す
る。また、アルミニウムからなる配線10は、タングス
テンからなる柱状電極8の上面と側面の一部で接触して
いるため、従来に比べ、配線10と柱状電極8間の接触
面積は大きくなり、このため下層トランジスタの各電極
でのコンタクトは益々低下する。As described above, according to this embodiment, only the interface between silicon, the columnar electrode 8, and the wiring 10 exists between the wiring 10 made of silicon and aluminum at the gate 6, drain 5, and source 7 positions in the lower transistor. Since the interface between the columnar electrode 8A and the pedestal 11, which existed conventionally, does not exist, the contact resistance at each electrode of the lower layer transistor is reduced accordingly. In addition, since the wiring 10 made of aluminum is in contact with a part of the upper surface and side surface of the columnar electrode 8 made of tungsten, the contact area between the wiring 10 and the columnar electrode 8 is larger than in the past. The contact at each electrode of the transistor becomes increasingly poor.
以上説明したように本発明は、下層トランジスタのソー
ス、ドレイン及びゲート上の絶縁膜にコンタクトホール
を形成したのち、このコンタクトホール内に第1の金属
からなる柱状電極を形成し、次でこの柱状電極上部の上
面と側面に接続する第2の金属からなる配線を形成する
ことにより、下層トランジスタの各電極のコンタクト抵
抗の低下した能動層積層素子が得られるという効果があ
る。As explained above, in the present invention, after contact holes are formed in the insulating film on the source, drain, and gate of the lower transistor, a columnar electrode made of the first metal is formed in the contact hole, and then the columnar electrode By forming the wiring made of the second metal that connects to the upper surface and side surface of the upper part of the electrode, an active layer stacked element with lower contact resistance of each electrode of the lower layer transistor can be obtained.
第1図は本発明の一実施例の模式断面図、第2図は従来
例の模式断面図である。
1・・・シリコン基板、2・・・素子介離酸化膜、3・
・・第1の酸化膜、4・・・第2の酸化膜、5,5A・
・・ドレイン、6.6A・・・ゲート、7,7A・・・
ソース、8.8A・・・柱状電極、9・・・第3の酸化
膜、10・・・配線。FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Silicon substrate, 2...Element intervening oxide film, 3.
...First oxide film, 4...Second oxide film, 5,5A.
...Drain, 6.6A...Gate, 7,7A...
Source, 8.8A... Column electrode, 9... Third oxide film, 10... Wiring.
Claims (1)
基板上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲートとから
なる下層トランジスタと、この下層トランジスタ上に形
成された第1の絶縁膜と、この第1の絶縁膜上の半導体
膜に形成されたソースとドレインと半導体膜上にゲート
絶縁膜を介して形成されたゲートとからなる上層トラン
ジスタと、この上層トランジスタを含む全面に形成され
た第2の絶縁膜と、この第2の絶縁膜上に形成された第
3の絶縁膜と、前記下層トランジスタのソースとドレイ
ンとゲート上の前記第2及び第1の絶縁膜に形成された
第1のコンタクトホールと、この第1のコンタクトホー
ル内に埋設された第1の金属からなる柱状電極と、前記
第3及び第2の絶縁膜に形成され前記柱状電極の上部を
露出するように形成された第2のコンタクトホールと、
この第2のコントタクトホール内に埋設された第2の金
属からなる配線とを含むことを特徴とする能動層積層素
子。a lower layer transistor consisting of a source and a drain formed on the surface of a semiconductor substrate, and a gate formed on the semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween; a first insulating film formed on the lower transistor; an upper layer transistor consisting of a source and a drain formed in a semiconductor film on an insulating film, and a gate formed on the semiconductor film with a gate insulating film interposed therebetween; and a second insulator formed on the entire surface including this upper layer transistor. a third insulating film formed on the second insulating film, and a first contact hole formed in the second and first insulating films on the source, drain, and gate of the lower transistor. a columnar electrode made of a first metal buried in the first contact hole; and a second columnar electrode formed in the third and second insulating films so as to expose the upper part of the columnar electrode. contact hole,
and a wiring made of a second metal buried in the second contact hole.
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---|---|---|---|
JP25149489A JPH03112151A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Active layer stacked element |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5541126A (en) * | 1991-12-04 | 1996-07-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making semiconductor device having thin film transistor |
JP2022082650A (en) * | 2011-01-14 | 2022-06-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP25149489A patent/JPH03112151A/en active Pending
Cited By (4)
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