JPH01137650A - 半導体装置 - 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、半導体装置に関し、特に、絶縁膜に導電性材
料で埋め込まれたコンタクト孔を有する半導体装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置では、コンタクト抵抗の低減などの目
的から、マージンのゆるすかぎシ大きなコンタクト孔を
絶縁６成しておシ、セル部、周辺回路部等でコンタクト
サイズはそれぞれ違っておシ、種々の大きさのもので構
成されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の半導体装置では、各々の部分でコンタク
トサイズが異っておシ、特に周辺回路部分では、数マイ
クロメータ以上の大きなサイズのコンタクト孔を有する
ので、このコンタクト孔を多結晶シリコンあるいはアル
ミニウム等で埋め込む際に、すべてのコンタクト孔を完
全に埋め込むことが困難であるという欠点がある。

たとえば、多結晶シリコンを使ってコンタクト孔を埋め
込む場合を考える。第５図、第６図に、規格化されてい
ないコンタクト孔を有する場合の多結晶シリコン膜の埋
め込みの状態を示す。層間絶縁膜３３に、短辺の長さが
それぞれ１μｍ、２μｍの第１のコンタクト孔３１と第
２のコンタクト孔３２を開孔する。次に、多結晶シリコ
ン膜を減圧ＣＶＤ法によシ厚さ６００ｎｍ成長堆積する
。

このとき、短辺１μｍの第２のコンタクト孔３２は、コ
ンタクト孔の埋め込みが完了するが、短辺２μｍの第１
のコンタクト孔３１では、まだ完全に埋め込まれていな
いという問題がある。従って表面が平坦にならず、多層
配線構造の半導体装置の信頼性が悪いという欠点がある
。

逆に、第１のコンタクト孔を完全に埋め込む為には、第
６図に示すように厚さ１．２μｍ以上の多結晶シリコン
膜３５の堆積が必要となる。このため、コンタクトサイ
ズの大きな部分を埋め込むための厚い多結晶シリコン膜
が必要となり、加えて、後工程のエッチバックに要する
時間が長くなシ、生産性が悪化するという欠点も有する
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、幅又は径が所定値に規格化され
た複数のコンタクト孔を設けた絶縁膜と、前記絶縁膜上
に被着され前記コンタクト孔を介して下部の導電層に接
続されている配線層とを含んで込る。

〔実施例〕 次に１本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例を示す平面レイ
アウト図、第２図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線線
画当部切断した半導体チップの断面図である。

第１のコンタクト孔１は、トランジスタのソース領域４
上に設けられたコンタクト孔、第２のコンタクト孔２は
、トランジスタのドレイン領域５上に設けられたコンタ
クト孔でアシ、それぞれコンタクトの幅が１μｍに規格
化されている。特に第２のコンタクト２は、１μｍｘ１
μｍのコンタクトサイズとなっている。

層間絶縁膜９はＣＶＤ法で堆積された酸化シリコン膜を
、エッチバック法を用いて表面を平坦にされている。第
１のコンタクト孔１．３個の第２のコンタクト孔２は多
結晶シリコン膜で充填されている。ソース配線３−１、
ドレイン配線３−２はいずれもアルミニウム膜からなっ
ている。コンタクト孔の幅が一定値に規格化されている
ので設計が容易であるのは勿論として、均一に導電材で
充填でき、上層の電極配線（３−１，３−２）の下地表
面が平坦であシ安全確実にコンタクトをとることが可能
となシ、半導体装置の信頼性が向上する。

次に、この実施例の製造方法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、Ｐ型巣結晶シリコン
基体１０の表面に公知の方法によ）、フィールド酸化膜
６、ゲート酸化膜７、多結晶シリコン膜からなるゲート
電極８、ソース領域４、ドレイン領域５、および層間絶
縁膜９を形成する。層間絶縁膜９はＣＶＤ法によシ酸化
シリコン膜を堆積したのち、ホトレジストを塗布し表面
を平坦にしたのち、エッチバックを行ない表面が平坦な
絶縁膜にする。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、１μｍｘ５μｍの
サイズの第１のコンタクト１と１μｍ角サイズの第２の
コンタクト２を、それぞれソース領域４上およびドレイ
ン領域５上に開孔したのち、通常の減圧ＣＶＤ法によＦ
）、８００ｎｍの厚さに多結晶シリコン膜１１を堆積す
る。減圧ＣＶＤ法による多結晶シリコン膜は段部あるい
は狭い空間中での被覆性が良く、コンタクト孔内部を完
全に埋め込むことが可能である。さらに、コンタクト孔
の幅が１μｍに規格化されているので、多結晶シリコン
膜１１は、厚さ５ＱＱｎｍあれば、完全に埋め込むこと
ができる。本実施例では、埋め込み後の多結晶シリコン
膜表面を平坦化するために８００ｎｍ堆積している。堆
積した多結晶シリコン膜１１に熱拡散法によシＮ型不純
物であるリンを拡散する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、多結晶シリコン膜１
１を下層の眉間絶縁膜９が露出するまでエッチバックし
、コンタクト孔内に多結晶シリコン膜１１を残存させる
。ついで、第１図（ｂ）に示すように、アルミニウム配
線を形成して半導体装置が得られる。

第３図（ａ）は、本発明の第２の実施例を示す平面レイ
アウト図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ’線線
画当部切断した半導体チップの断面図である。

第１のコンタクト孔２１は、第１のアルミニウム配線２
３上に設けられたコンタクト孔、第２のコンタクト孔２
２は、第２のアルミニウム配線２４上に設けられたコン
タクト孔であり、それぞれ幅が１μｍに規格化されてい
る。特に第２のコンタクト孔２２は、１μｍｘ１μｍの
コンタクトサイズとなっている。そうして、第３のアル
ミニウム配線の厚さは、これらのコンタクト孔の幅と同
じ１μｍになっている。上層の配線層厚さは、コンタク
ト孔の幅の５０％以上、好ましくは１００％にすると、
コンタクト孔を完全に充填しかつ表面が平坦になる。

この実施例は、幅が規格化されたコンタクト孔と、その
上の配線層の厚さが前述の幅と同じであるので、簡単な
構成で表面が平坦な配線層が実現できる利点がある。

次に、本実施例の望ましい製造方法について説明する。

まず、第４図（ａ）に示すように、第１層間絶縁膜２７
上に、第１のアルミニウム配線２３及び第２のアルミニ
ウム配線２４を通常の配線形成方法を利用して形成する
。その後、全面に第２層間絶縁膜２８を堆積する。この
とき、平面を平坦化するのは、第１の実施例の製造方法
で説明したのと同様である。

続いて、第４図（ｂ）に示すように、−辺が１μｍに規
格化された第１のコンタクト２１孔（サイズは１μｍｘ
５μＷＬ）と第２のコンタクト孔２２（サイズは１μｍ
）＜ｌμｆｒＬ）をそれぞれ第１のアルミニウム配線２
３および第２のアルミニウム配線２４上に開孔する。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、アルミニウムのバイ
アススパッタ法によシ、第１．第２のコンタクト孔を埋
め込むように、第３のアルミニウム配線２５を１μｍの
厚さに堆積するバイアススパッタ法によれば、狭い空間
中での被覆性は良好であシ、さらにコンタクト孔の幅が
１μｍに規格化されているので、すべてのコンタクト孔
に均一に埋め込むことが可能でちる。

ついで、通常のホトレジストプロセス及びドライエッチ
プロセスを利用して、Ｋ３のアルミ配線２５をパターン
ニングして半導体装置を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、各配線層間を液化されて
いるので、コンタクト孔を導電材で容易にかつ均一に充
填できるので半導体装置の信頼性が向上する効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面レイア
ウト図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線線画
当部切断した半導体チップの断面図、第２図（ａ）〜（
Ｃ）は第１の実施例を説明するための工程順に配置した
半導体チップの断面図、第３図（ａ）は第２の実施例を
示す平面レイアウト図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の
Ａ−Ａ’線線画当部切断した半導体チップの断面図、第
４図（ａ）〜（Ｃ）は第２の実施例の製造方法を説明す
るための工程順に配置した半導体チップの断面図、第５
図、第６図はそれぞれ従来例を示す半導体チップの断面
図である。 １．２１．３１・・・第１のコンタクト孔、２，２２゜
３２・・・第２のコンタクト、３−１・・・ソース配線
、３−２・・・ドレイン配線、４・・・ソース領域、５
・・・ドレイン領域、６・・・フィールド酸化膜、７・
・・ゲート酸化膜、８・・・ゲート電極、９・・・層間
絶縁膜、１゜・・・Ｐ型巣結晶シリコン基体、１１．１
１−１．１１−２．３４．３５・・・多結晶シリコン膜
、２３・・・第１のアルミニウム配線、２４・・・第２
のアルミニウム配線、２５・・・第３のアルミニウム配
線、２６・・・半導体基体、２７・・・第１層間絶縁膜
、２８・・・第２層間絶縁膜、３３−・・層間絶縁膜、
３７・・・絶縁膜。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 箒　１　　図 第　２　閃 第　２　　区 ダ　３　回 第　４　の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　幅又は径が所定値に規格化された複数のコンタクト孔
   を設けた絶縁膜と、前記絶縁膜上に被着され前記コンタ
   クト孔を介して下部の導電層に接続されている配線層と
   を含むことを特徴とする半導体装置。