JP4214922B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、埋め込みトレンチにより半導体基板の表層部における素子形成領域が分割されてなる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which an element formation region in a surface layer portion of a semiconductor substrate is divided by a buried trench.
多数の素子が形成される半導体装置においては、同じ半導体基板に形成される素子同士の相互干渉を防止するため、埋め込みトレンチによる絶縁分離やPN接合分離を用いて、素子形成領域が複数の素子形成領域に分割されている。埋め込みトレンチによる絶縁分離は、PN接合分離に較べて、複数に分割された半導体基板の表層部における素子形成領域同士のより確実な分離が可能である。 In a semiconductor device in which a large number of elements are formed, in order to prevent mutual interference between elements formed on the same semiconductor substrate, the element formation region is formed with a plurality of elements by using isolation isolation using a buried trench or PN junction isolation. It is divided into areas. Insulation isolation by a buried trench enables more reliable isolation between element formation regions in a surface layer portion of a semiconductor substrate divided into a plurality of parts, as compared with PN junction isolation.
埋め込みトレンチ上には、通常、埋め込みトレンチを蓋するキャップ絶縁膜が形成される。単結晶シリコン基板を用いた半導体装置では、埋め込みトレンチは、一般的に側壁酸化膜と埋設多結晶シリコンにより形成され、キャップ絶縁膜は、埋設多結晶シリコンの表面を熱酸化して形成される。 A cap insulating film that covers the buried trench is usually formed on the buried trench. In a semiconductor device using a single crystal silicon substrate, the buried trench is generally formed of a sidewall oxide film and buried polycrystalline silicon, and the cap insulating film is formed by thermally oxidizing the surface of the buried polycrystalline silicon.
上記のように、埋め込みトレンチにより半導体基板の表層部における素子形成領域が分割された半導体装置では、フィールド酸化膜を介して、分割された素子形成領域同士を接続する下層配線が、埋め込みトレンチを跨いで多数形成される。また、層間絶縁膜を介して、下層配線に接続する上層配線が形成される。通常、下層配線にはn導電型の多結晶シリコン(ポリSi)が用いられ、上層配線にはアルミニウム(Al)が用いられる。 As described above, in the semiconductor device in which the element formation region in the surface layer portion of the semiconductor substrate is divided by the buried trench, the lower layer wiring connecting the divided element formation regions through the field oxide film straddles the buried trench. Many are formed. Further, an upper layer wiring connected to the lower layer wiring is formed through the interlayer insulating film. Normally, n-conductivity type polycrystalline silicon (poly-Si) is used for the lower layer wiring, and aluminum (Al) is used for the upper layer wiring.
図11は、従来の半導体装置90における埋め込みトレンチ2の周りを模式的に示した平面図である。
FIG. 11 is a plan view schematically showing the periphery of the buried
従来の半導体装置90では、埋め込みトレンチ2により、Si基板1の素子形成領域が2つの素子形成領域1a,1bに分割されている。半導体装置90における下層配線4と上層配線6のコンタクトC1は、埋め込みトレンチ2の表面が平坦でなくスパイクやボイド等の不具合が発生し易いため、埋め込みトレンチ2の直上を避けて、素子形成領域1a中に配置される。また、コンタクトC1の直下に素子を配置すると、コンタクトC1の形成時に、素子に不具合が発生し易い。このため、コンタクトC1周りの図中の一点鎖線DSで囲った領域は、素子形成ができないデッドスペースとなっており、半導体装置90の集積度を高める妨げとなっている。
In the
そこで、本発明は、埋め込みトレンチによって素子形成領域が確実に絶縁分離されると共に、高い集積度を有する半導体装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high degree of integration while an element forming region is reliably insulated and isolated by a buried trench.
請求項1に記載の発明は、単結晶シリコンからなる半導体基板の表層部における素子形成領域が、前記表層部に形成されたトレンチの側壁酸化膜と該トレンチ内に埋め込まれた埋設多結晶シリコンとからなる埋め込みトレンチによる絶縁分離によって、複数の素子形成領域に分割され、前記半導体基板上に形成されたフィールド酸化膜を介して、前記分割された素子形成領域に接続する下層配線が形成され、層間絶縁膜を介して、前記下層配線に接続する上層配線が形成され、前記下層配線と前記上層配線のコンタクトが、前記埋め込みトレンチ上に形成された前記埋設多結晶シリコンの表面を熱酸化して形成されるキャップ絶縁膜上に配置されてなる半導体装置において、前記キャップ絶縁膜の表面が、前記埋設多結晶シリコンの直上において窪み部となっており、当該窪み部の最下点を覆って、前記コンタクトが配置されてなることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, an element formation region in a surface layer portion of a semiconductor substrate made of single crystal silicon includes a sidewall oxide film of a trench formed in the surface layer portion and a buried polycrystalline silicon embedded in the trench. by isolation by comprising embedding the trench from being divided into a plurality of element formation regions, through said field oxide film formed on a semiconductor substrate, a lower layer wiring connected to the divided element formation region is formed, an interlayer through the insulating film, the upper layer wiring for connecting the lower wiring is formed, the contact of the lower interconnect and the upper interconnect, the embedding surface of the buried polycrystalline silicon formed on the trench is thermally oxidized form in the semiconductor device is formed by being disposed on the cap insulating film to be the surface of the cap insulating film, you immediately above the buried polycrystalline silicon Has a recess Te, over the lowermost point of the recess, the contact is characterized by comprising disposed.
半導体装置においては、下層配線と上層配線のコンタクトが埋め込みトレンチ上に形成されたキャップ絶縁膜上に配置されるため、従来存在していたコンタクトを素子形成領域に配置したことに伴うデッドスペースが、存在しなくなる。従って、当該半導体装置は、埋め込みトレンチによって素子形成領域が確実に絶縁分離されると共に、高い集積度を有する半導体装置とすることができる。
また、上記埋め込みトレンチ構造を有する半導体装置は、一般的な半導体の製造技術により容易に製造できる半導体装置である。従って、当該半導体装置を、素子形成領域が確実に絶縁分離されると共に高い集積度を有する、安価な半導体装置とすることができる。
さらに、製造工程によっては、埋設多結晶シリコンの直上において、キャップ絶縁膜の表面に窪み部が形成され易い。このようにキャップ絶縁膜の表面が平坦でない場合であっても、上記のように窪み部の最下点を覆ってコンタクトを配置することで、下層配線に対してコンタクトホールの側壁がなす角度を、90°以上(順テーパ)となるようすることができる。これによって、下層配線に対しコンタクトホール側壁のなす角度が90°より小さいこと(逆テーパ)に起因して発生する、上層配線のカバレッジの悪化を防止でき、それに伴うスパイクやボイド等の不具合の発生を抑制することができる。従って、当該半導体装置は、キャップ絶縁膜の表面に特別な処理を施さずにキャップ絶縁膜上にコンタクトが配置された、安価で高い集積度を有する半導体装置であって、スパイクやボイド等によるコンタクト不具合に起因した抵抗増大のない良好な電気特性を有する半導体装置とすることができる。 In the semiconductor device, since the contact of the lower layer wiring and the upper layer wiring is arranged on the cap insulating film formed on the buried trench, the dead space associated with the arrangement of the existing contact in the element formation region, No longer exists. Therefore, the semiconductor device can be a semiconductor device having a high degree of integration while the element forming region is reliably insulated and separated by the buried trench.
The semiconductor device having the buried trench structure is a semiconductor device that can be easily manufactured by a general semiconductor manufacturing technique. Accordingly, the semiconductor device can be an inexpensive semiconductor device in which the element formation region is reliably insulated and separated and has a high degree of integration.
Further, depending on the manufacturing process, a recess is easily formed on the surface of the cap insulating film immediately above the buried polycrystalline silicon. Even when the surface of the cap insulating film is not flat as described above, by arranging the contact so as to cover the lowest point of the depression as described above, the angle formed by the side wall of the contact hole with respect to the lower layer wiring is increased. , 90 ° or more (forward taper). As a result, it is possible to prevent deterioration of the coverage of the upper layer wiring due to the angle formed by the contact hole side wall with respect to the lower layer wiring being smaller than 90 ° (reverse taper), and the occurrence of problems such as spikes and voids. Can be suppressed. Therefore, the semiconductor device is an inexpensive and highly integrated semiconductor device in which contacts are arranged on the cap insulating film without performing any special treatment on the surface of the cap insulating film, and contacts due to spikes, voids, etc. A semiconductor device having good electrical characteristics free from increased resistance due to defects can be obtained.
請求項2に記載の半導体装置は、単結晶シリコンからなる半導体基板の表層部における素子形成領域が、前記表層部に形成されたトレンチの側壁酸化膜と該トレンチ内に埋め込まれた埋設多結晶シリコンとからなる埋め込みトレンチによる絶縁分離によって、複数の素子形成領域に分割され、前記半導体基板上に形成されたフィールド酸化膜を介して、前記分割された素子形成領域に接続する下層配線が形成され、層間絶縁膜を介して、前記下層配線に接続する上層配線が形成され、前記下層配線と前記上層配線のコンタクトが、前記埋め込みトレンチ上に形成された前記埋設多結晶シリコンの表面を熱酸化して形成されるキャップ絶縁膜上に配置されてなる半導体装置において、前記キャップ絶縁膜の表面が、前記側壁酸化膜の直上においてくびれ部となっており、当該くびれ部を除いて、前記コンタクトが前記埋設多結晶シリコンの直上に配置されてなることを特徴としている。
3. The semiconductor device according to
製造工程によっては、トレンチの側壁酸化膜の直上において、キャップ絶縁膜の表面にくびれ部が形成され易い。このようにキャップ絶縁膜の表面が平坦でない場合であっても、上記のようにくびれ部を除いて埋設多結晶シリコンの直上にコンタクトを配置することで、くびれ部の上方における上層配線のカバレッジの悪化を防止でき、それに伴うスパイクやボイド等の不具合の発生を抑制することができる。従って、当該半導体装置も、キャップ絶縁膜の表面に特別な処理を施さずにキャップ絶縁膜上にコンタクトが配置された、安価で高い集積度を有する半導体装置であって、スパイクやボイド等によるコンタクト不具合に起因した抵抗増大のない良好な電気特性を有する半導体装置とすることができる。 Depending on the manufacturing process, a constricted portion is easily formed on the surface of the cap insulating film immediately above the sidewall oxide film of the trench. Even when the surface of the cap insulating film is not flat as described above, the contact of the upper layer wiring above the constricted portion can be obtained by arranging the contact directly on the buried polycrystalline silicon except for the constricted portion as described above. Deterioration can be prevented and the occurrence of problems such as spikes and voids can be suppressed. Therefore, the semiconductor device is also an inexpensive and highly integrated semiconductor device in which contacts are arranged on the cap insulating film without performing any special treatment on the surface of the cap insulating film, and contacts due to spikes, voids, etc. A semiconductor device having good electrical characteristics free from an increase in resistance due to defects can be obtained.
請求項3に記載のように、前記半導体装置は、前記下層配線が、n導電型の多結晶シリコン(ポリSi)からなり、前記上層配線が、アルミニウム(Al)からなる半導体装置とすることができる。 According to a third aspect of the present invention, the semiconductor device is a semiconductor device in which the lower layer wiring is made of n conductivity type polycrystalline silicon (poly Si) and the upper layer wiring is made of aluminum (Al). it can.
安価で良好な電気特性を持つ配線材料として、下層配線にはn導電型のポリSiが、上層配線にはAlが、半導体装置にはよく用いられる。n導電型のポリSiとAlが直接コンタクトすると、n導電型のポリSiにAlが拡散して、ポリSiがp導電型に変わったり、ポリSiにAlのアロイスパイクが形成されたりし易い。このため、一般的にはコンタクトホールの形成後にバリアメタルを堆積し、その後、上層配線であるAlを堆積する。前記バリアメタルは、膜厚が薄いため、コンタクトホール側壁の逆テーパが発生したり、コンタクトホール内のキャップ絶縁膜表面にくびれ部が存在したりすると、カバレッジが悪化する。しかしながら、n導電型のポリSiからなる下層配線とAlからなる上層配線を有する上記半導体装置においては、前記バリアメタルのカバレッジの悪化を防止でき、安価で良好な電気特性を持つ半導体装置とすることができる。 As an inexpensive wiring material having good electrical characteristics, n-conductivity type poly-Si is often used for the lower layer wiring, Al is used for the upper layer wiring, and semiconductor devices are often used. When the n-conductivity type poly-Si and Al are in direct contact, Al diffuses into the n-conductivity type poly-Si and the poly-Si is easily changed to the p-conductivity type, or Al alloy spikes are easily formed in the poly-Si. For this reason, generally, a barrier metal is deposited after the formation of the contact hole, and thereafter, Al which is an upper layer wiring is deposited. Since the barrier metal has a small film thickness, if the reverse taper of the side wall of the contact hole occurs or a constriction exists on the surface of the cap insulating film in the contact hole, the coverage deteriorates. However, in the semiconductor device having the lower wiring made of n-conductivity type poly-Si and the upper wiring made of Al, the deterioration of the barrier metal coverage can be prevented, and the semiconductor device should be inexpensive and have good electrical characteristics. Can do.
請求項4に記載の発明は、前記下層配線上にバリアメタルが積層形成され、前記上層配線が、前記バリアメタルを介して、下層配線に接続することを特徴としている。
The invention described in
これによれば、層間絶縁膜の形成前に、先に下層配線上にバリアメタルを積層形成しておくことで、前記バリアメタルの下層配線に対するカバレッジが向上する。これによって、良好な電気特性を持つ半導体装置とすることができる。 According to this, by forming the barrier metal on the lower layer wiring before forming the interlayer insulating film, the coverage of the barrier metal with respect to the lower layer wiring is improved. As a result, a semiconductor device having good electrical characteristics can be obtained.
請求項5に記載のように、前記バリアメタルとしては、例えば、チタンシリサイド(TiSi)またはタングステンシリサイド(WSi)を用いることができる。
As described in
上記材料からなるバリアメタルは、n導電型のポリSiからなる下層配線とAlからなる上層配線に対して良好なバリア性能を有しており、一般的な半導体の製造技術により、下層配線上に安価に形成することができる。従って、当該バリアメタルを用いた半導体装置を、良好な電気特性を持つ安価な半導体装置とすることができる。 The barrier metal made of the above material has good barrier performance against the lower layer wiring made of n-conducting type poly-Si and the upper layer wiring made of Al, and it is formed on the lower layer wiring by a general semiconductor manufacturing technology. It can be formed at low cost. Therefore, a semiconductor device using the barrier metal can be an inexpensive semiconductor device having favorable electrical characteristics.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の半導体装置100における埋め込みトレンチ20の周りを模式的に示した平面図である。図2は、図1の半導体装置100におけるA−A断面図で、埋め込みトレンチ20の断面構造をより詳細に示した図である。尚、図1,2に示す半導体装置100において、図11に示す従来の半導体装置90と同様の部分については同じ符号をつけ、その説明は省略する。
FIG. 1 is a plan view schematically showing the periphery of a buried
図1および図2に示すように、半導体装置100では、図11に示す従来の半導体装置90と同様に、半導体基板1の表層部における素子形成領域が、埋め込みトレンチ20による絶縁分離によって、2つの素子形成領域1a,1bに分割されている。一方、図1に示すように、半導体装置100における下層配線4と上層配線6のコンタクトC2は、従来の半導体装置90と異なり、埋め込みトレンチ20の直上に配置されている。尚、図2に示すように、埋め込みトレンチ20周りの素子形成領域1a,1b上には、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)3が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
半導体装置100における半導体基板1は、単結晶シリコンからなる。埋め込みトレンチ20は、シリコン基板1の表層部に形成されたトレンチの側壁酸化膜20aと、トレンチ内に埋め込まれた埋設多結晶シリコン20bとからなる。また、埋設多結晶シリコン20bの表面は熱酸化されて、埋め込みトレンチ20上に、埋め込みトレンチ20を蓋するキャップ絶縁膜30が、LOCOS3と連結して形成されている。上記埋め込みトレンチ構造は、一般的な半導体の製造技術を用いて容易に製造することができる。
The
半導体装置100においては、フィールド酸化膜(図示省略)、LOCOS3およびキャップ絶縁膜30上に、下層配線4が形成されている。下層配線4は、半導体基板1上に形成されたフィールド酸化膜を介して、分割された素子形成領域1a,1bに接続している。下層配線4には、安価で良好な電気特性を有する、n導電型の多結晶シリコン(ポリSi)が用いられる。また、下層配線4上には層間絶縁膜5と上層配線6が形成され、層間絶縁膜5に形成されたコンタクトホール5hを介して、上層配線6が下層配線4に接続している。層間絶縁膜5には、BPSG(Boron-doped Phospho-Silicate Glass)が用いられる。上層配線6には、安価で良好な電気特性を有する、アルミニウム(Al)が用いられる。尚、下層配線4のn導電型のポリSiと上層配線6のAlが直接コンタクトすると、n導電型のポリSiにAlが拡散して、ポリSiがp導電型に変わったり、ポリSiにAlのアロイスパイクが形成されたりし易い。このため、コンタクトホール5hの形成後にチタン(Ti)もしくは窒化チタン(TiN)等のバリアメタル(図示省略)を堆積し、その後、上層配線6であるAlを堆積している。
In the
前述したように、図1,2に示す半導体装置100においては、図11に示す従来の半導体装置90と異なり、下層配線4と上層配線6のコンタクトC2が、埋め込みトレンチ20上に形成されたキャップ絶縁膜30上に配置されている。このため、従来の半導体装置90においてコンタクトC1を素子形成領域1aに配置したことに伴うデッドスペースDSが、半導体装置100においては存在しなくなる。従って、半導体装置100は、埋め込みトレンチ20によって素子形成領域1a,1bが確実に絶縁分離されると共に、高い集積度を有する半導体装置とすることができる。
As described above, in the
図2に示すように、半導体装置100では、キャップ絶縁膜30の表面が埋設多結晶シリコン20bの直上において窪み部K1となっており、キャップ絶縁膜30の表面が平坦でない。このような窪み部K1を有するキャップ絶縁膜30は、埋め込みトレンチ20の幅が狭く、埋設多結晶シリコン堆積後のエッチバック工程で、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等を用いずに、ドライエッチングのみで平坦化する場合に形成され易い。図2の半導体装置100は、キャップ絶縁膜30の表面が平坦でないにも拘わらず、キャップ絶縁膜30の表面に特別な処理を施していないため、安価に製造できる半導体装置である。
As shown in FIG. 2, in the
図2の半導体装置100では、下層配線4と上層配線6のコンタクトC2が、キャップ絶縁膜30における表面の窪み部K1の最下点LK1を覆って配置されている。一方、図3に、別の半導体装置101の断面図を示す。図3の半導体装置101では、下層配線4と上層配線6のコンタクトC3が、キャップ絶縁膜30における表面の窪み部K1の最下点LK1から外れて配置されている。
In the
図3の半導体装置101では、コンタクトC3が窪み部K1の最下点LK1から外れて配置されるため、下層配線4に対しコンタクトホール5hの側壁のなす角度θ2が90°より小さい部分(逆テーパ)が生じる。コンタクトホール5hに逆テーパが生じると、上層配線6のカバレッジが悪化する。特に、上層配線6の形成前に堆積する前述したバリアメタル(図示省略)は、膜厚が薄いため影響が大きく、逆テーパが生じた部分でカバレッジが悪化してバリア機能を果たさなくなる。このため、半導体装置101では、下層配線4のn導電型のポリSiにAlが拡散して、ポリSiがp導電型に変わったり、ポリSiにAlのアロイスパイク6sが形成されたりする。
In the
一方、図2の半導体装置100では、窪み部K1の最下点LK1を覆ってコンタクトC2を配置することで、下層配線4に対するコンタクトホール5hの側壁がなす角度θ1を、90°以上(順テーパ)となるようすることができる。従って、コンタクトホール5hに逆テーパが生じないため、それに伴うスパイクやボイド等の不具合の発生を抑制することができる。このようにして、図1,2に示す半導体装置100は、コンタクト不具合のない良好な電気特性を有する半導体装置とすることができる。
On the other hand, in the
以上示したように、図1,2に示す本発明の半導体装置100は、キャップ絶縁膜30の表面が平坦でないにも拘わらず、特別な処理を施すことなくキャップ絶縁膜30上にコンタクトC2が配置された、安価で高い集積度を有する半導体装置であって、スパイクやボイド等によるコンタクト不具合に起因した抵抗増大のない良好な電気特性を有する半導体装置となっている。
As described above, the
図4に、本発明における別の半導体装置102の断面図を示す。尚、図4に示す半導体装置102において、図1,2に示す半導体装置100と同様の部分については同じ符号をつけ、その説明は省略する。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of another
図4の半導体装置102では、図1,2に示す半導体装置100と同様に、半導体基板1の表層部における素子形成領域が、埋め込みトレンチ21による絶縁分離によって、2つの素子形成領域1a,1bに分割されている。半導体装置102における埋め込みトレンチ21は、シリコン基板1の表層部に形成されたトレンチの側壁酸化膜21aと、トレンチ内に埋め込まれた埋設多結晶シリコン21bとからなる。また、埋設多結晶シリコン21bの表面は熱酸化されて、埋め込みトレンチ21上に、埋め込みトレンチ21を蓋するキャップ絶縁膜31が、LOCOS3と連結して形成されている。上記埋め込みトレンチ構造も、一般的な半導体の製造技術を用いて容易に製造することができる。
In the
図4の半導体装置102についても、図1,2に示す半導体装置100と同様に、下層配線4と上層配線6のコンタクトC4が、埋め込みトレンチ21上に形成されたキャップ絶縁膜31上に配置されている。このため、図11の従来の半導体装置90においてコンタクトC1を素子形成領域1aに配置したことに伴うデッドスペースDSが、半導体装置102においては存在しなくなる。従って、半導体装置102も、埋め込みトレンチ21によって素子形成領域1a,1bが確実に絶縁分離されると共に、高い集積度を有する半導体装置とすることができる。
In the
図2に示す半導体装置100では、キャップ絶縁膜30の表面が埋設多結晶シリコン20bの直上において窪み部K1となっており、キャップ絶縁膜30の表面が平坦でなかった。一方、図4の半導体装置102では、キャップ絶縁膜31の表面が側壁酸化膜21aの直上においてくびれ部K2となっており、キャップ絶縁膜31の表面が平坦でなくなっている。このような窪み部K2を有するキャップ絶縁膜31は、埋め込みトレンチ21の幅が広く、埋設多結晶シリコン堆積後のエッチバック工程で、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いて平坦化する場合に形成され易い。図4の半導体装置102も、キャップ絶縁膜31の表面が平坦でないにも拘わらず、キャップ絶縁膜31の表面に特別な処理を施していないため、安価に製造できる半導体装置である。
In the
図4の半導体装置102では、下層配線4と上層配線6のコンタクトC4が、キャップ絶縁膜31における表面のくびれ部K2を除いて、図中の矢印Lで示した埋設多結晶シリコン21bの直上に配置されている。一方、図5に、別の半導体装置103の断面図を示す。図5の半導体装置103では、下層配線4と上層配線6のコンタクトC5が、キャップ絶縁膜31における表面のくびれ部K2を含んで、図中の矢印Lで示した埋設多結晶シリコン21bの直上からずれて配置されている。
In the
図5の半導体装置103では、コンタクトC5がくびれ部K2を含んで配置されるため、くびれ部K2の上方において、下層配線4の表面に角度が90°より小さい部分が生じる。このため、上層配線6のカバレッジが悪化して、ボイド6vが発生する。また、上層配線6の形成前に堆積する前述したバリアメタル(図示省略)は、膜厚が薄いため影響が大きく、カバレッジが悪化してバリア機能を果たさなくなる。このため、半導体装置103では、下層配線4のn導電型のポリSiにAlが拡散して、ポリSiがp導電型に変わったり、ポリSiにAlのアロイスパイク6sが形成されたりする。
In the
一方、図4の半導体装置102では、くびれ部K2を除いて、埋設多結晶シリコン21bの直上にコンタクトC4を配置することで、くびれ部K2の上方における上層配線6のカバレッジの悪化を防止でき、それに伴うスパイクやボイド等の不具合の発生を抑制することができる。このようにして、図4に示す半導体装置102についても、コンタクト不具合のない良好な電気特性を有する半導体装置とすることができる。
On the other hand, in the
以上示したように、図4に示す本発明の半導体装置102も、キャップ絶縁膜31の表面が平坦でないにも拘わらず、特別な処理を施すことなくキャップ絶縁膜31上にコンタクトC4が配置された、安価で高い集積度を有する半導体装置であって、スパイクやボイド等によるコンタクト不具合に起因した抵抗増大のない良好な電気特性を有する半導体装置となっている。
As described above, the
図6と図7に、本発明における別の半導体装置104,105の断面図を示す。尚、図6,7に示す半導体装置104,105において、図4に示す半導体装置102と同様の部分については同じ符号をつけ、その説明は省略する。
6 and 7 are sectional views of
図6,7に示す半導体装置104,105は、いずれも、下層配線4上にバリアメタル4a,4bが積層形成されている点で、図4に示す半導体装置102と異なっている。半導体装置104,105においては、上層配線6が、バリアメタル4a,4bを介して、コンタクトC6,C7で下層配線4に接続している。バリアメタル4a,4bとしては、例えば、チタンシリサイド(TiSi)またはタングステンシリサイド(WSi)を用いることができる。これらの材料からなるバリアメタルは、n導電型のポリSiからなる下層配線とAlからなる上層配線に対して良好なバリア性能を有しており、一般的な半導体の製造技術により、下層配線4上に安価に形成することができる。尚、図6に示す半導体装置104は、下層配線4の材料であるn導電型のポリSiを堆積した後、チタン(Ti)またはタングステン(W)を堆積し、シリサイド形成した後、下層配線4にパターニングして形成している。一方、図7に示す半導体装置105は、n導電型のポリSiを堆積した後、下層配線4にパターニングし、チタン(Ti)またはタングステン(W)によりサリサイド形成している。
The
図6,7に示す半導体装置104,105では、層間絶縁膜5の形成前に、先に下層配線4上にバリアメタル4a,4bを積層形成しておくことで、バリアメタル4a,4bの下層配線4に対するカバレッジが向上する。これによって、良好な電気特性を持つ半導体装置とすることができる。
In the
図8に、本発明における別の半導体装置106の断面図を示す。尚、図8に示す半導体装置106において、図4に示す半導体装置102と同様の部分については同じ符号をつけ、その説明は省略する。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of another
図8に示す半導体装置106は、くびれ部K2に酸化シリコン膜33が埋め込まれ、キャップ絶縁膜32およびLOCOS3の表面が平坦化されている点で、図4に示す半導体装置102と異なっている。
The
図9(a)〜(c)は、図8の半導体装置106の製造工程におけるキャップ絶縁膜32の平坦化工程を示す工程別断面図である。
9A to 9C are cross-sectional views for each process showing a flattening process of the
最初に、図9(a)に示すように、半導体基板1の全面にCVDにより酸化シリコン(SiO2)膜33を堆積して、くびれ部K2に酸化シリコン膜33を埋め込む。酸化シリコン膜33は、オゾン(O3)−TEOS(Tetra-Etyl Ortho-Silicate)あるいは高密度プラズマ(HDP)−TEOS等を用いた形成であってもよい。
First, as shown in FIG. 9A, a silicon oxide (SiO 2 )
次に、図9(b)に示すように、レジスト70を用いたフォトエッチング工程により、LOCOS3およびキャップ絶縁膜32上にのみ、酸化シリコン膜33を残す。
Next, as illustrated in FIG. 9B, the
最後に、図9(c)に示すように、研磨により平坦化を行う。 Finally, as shown in FIG. 9C, planarization is performed by polishing.
図10(a)〜(c)は、図8の半導体装置106の製造工程におけるキャップ絶縁膜32の別の平坦化工程を示す工程別断面図である。
10A to 10C are cross-sectional views for each process showing another flattening process of the
図10(a)に示すように、この工程では、半導体基板1上にLOCOS3形成時の窒化シリコン(Si3N4)マスク3mが残されており、その上に酸化シリコン膜33を堆積して、くびれ部K2に酸化シリコン膜33を埋め込む。
As shown in FIG. 10A, in this step, the silicon nitride (Si 3 N 4 )
次に、図10(b)に示すように、酸化シリコン膜33の全面にレジスト71を堆積する。レジスト71の代わりに、SOG(Spin On Glass)であってもよい。
Next, as shown in FIG. 10B, a resist 71 is deposited on the entire surface of the
最後に、図10(c)に示すように、ドライエッチングにより全面エッチバックして平坦化を行う。 Finally, as shown in FIG. 10C, the entire surface is etched back by dry etching to perform planarization.
図8に示す半導体装置106においては、キャップ絶縁膜32の表面が平坦化されるため、コンタクトホール5h側壁の逆テーパが発生せず、キャップ絶縁膜32表面のくびれ部K2による下層配線4の凹凸も存在しない。このため、上層配線6のカバレッジの悪化を防止でき、それに伴うスパイクやボイド等の不具合の発生を抑制することができる。従って、図8の半導体装置106も、キャップ絶縁膜32上にコンタクトC8が配置された高い集積度を有する半導体装置であって、コンタクト不具合のない良好な電気特性を有する半導体装置とすることができる。
In the
以上のようにして、図1,2に示す半導体装置100、図4に示す半導体装置102および図6〜8に示す半導体装置104〜106は、埋め込みトレンチによって素子形成領域が確実に絶縁分離されると共に、高い集積度を有する半導体装置とすることができる。
As described above, the
90,100〜106 半導体装置
1 半導体基板
1a,1b 素子形成領域
2,20,21 埋め込みトレンチ
20a,21a 側壁酸化膜
20b,21b 埋設多結晶シリコン
30〜32 キャップ絶縁膜
3 LOCOS
33 酸化シリコン膜
4 下層配線
4a,4b バリアメタル
5 層間絶縁膜
5h コンタクトホール
6 上層配線
C1〜C8 コンタクト
K1 窪み部
K2 くびれ部
90, 100 to 106
33
Claims (5)
前記半導体基板上に形成されたフィールド酸化膜を介して、前記分割された素子形成領域に接続する下層配線が形成され、
層間絶縁膜を介して、前記下層配線に接続する上層配線が形成され、
前記下層配線と前記上層配線のコンタクトが、前記埋め込みトレンチ上に形成された前記埋設多結晶シリコンの表面を熱酸化して形成されるキャップ絶縁膜上に配置されてなる半導体装置において、
前記キャップ絶縁膜の表面が、前記埋設多結晶シリコンの直上において窪み部となっており、
当該窪み部の最下点を覆って、前記コンタクトが配置されてなることを特徴とする半導体装置。 The element formation region in the surface layer portion of the semiconductor substrate made of single crystal silicon is insulated by a buried trench made of a sidewall oxide film of the trench formed in the surface layer portion and a buried polycrystalline silicon buried in the trench, Divided into a plurality of element formation regions,
A lower layer wiring connected to the divided element formation region is formed through a field oxide film formed on the semiconductor substrate,
An upper layer wiring connected to the lower layer wiring is formed through an interlayer insulating film ,
In the semiconductor device in which the contact between the lower layer wiring and the upper layer wiring is disposed on a cap insulating film formed by thermally oxidizing the surface of the buried polycrystalline silicon formed on the buried trench ,
The surface of the cap insulating film is a recess directly above the buried polycrystalline silicon,
A semiconductor device characterized in that the contact is arranged so as to cover the lowest point of the depression .
前記半導体基板上に形成されたフィールド酸化膜を介して、前記分割された素子形成領域に接続する下層配線が形成され、
層間絶縁膜を介して、前記下層配線に接続する上層配線が形成され、
前記下層配線と前記上層配線のコンタクトが、前記埋め込みトレンチ上に形成された前記埋設多結晶シリコンの表面を熱酸化して形成されるキャップ絶縁膜上に配置されてなる半導体装置において、
前記キャップ絶縁膜の表面が、前記側壁酸化膜の直上においてくびれ部となっており、
当該くびれ部を除いて、前記コンタクトが前記埋設多結晶シリコンの直上に配置されてなることを特徴とする半導体装置。 The element formation region in the surface layer portion of the semiconductor substrate made of single crystal silicon is insulated by a buried trench made of a sidewall oxide film of the trench formed in the surface layer portion and a buried polycrystalline silicon buried in the trench, Divided into a plurality of element formation regions,
A lower layer wiring connected to the divided element formation region is formed through a field oxide film formed on the semiconductor substrate,
An upper layer wiring connected to the lower layer wiring is formed through an interlayer insulating film,
In the semiconductor device in which the contact between the lower layer wiring and the upper layer wiring is disposed on a cap insulating film formed by thermally oxidizing the surface of the buried polycrystalline silicon formed on the buried trench,
The surface of the cap insulating film is a constricted portion immediately above the sidewall oxide film,
Except for the constriction, semi conductor arrangement, characterized in that said contact is disposed directly above the buried polycrystalline silicon.
前記上層配線が、前記バリアメタルを介して、下層配線に接続することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 A barrier metal is laminated on the lower layer wiring,
The upper layer wiring through the barrier metal, a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that connected to the lower wiring.
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