JPH0210771A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は接続孔を有する半導体装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device having connection holes.
(従来の技術)
第2図は例えば特公昭62−52474号公報に開示さ
れた従来の接続孔を有する半導体装置を示す断面図であ
る。同図において、1は例えばシリコン基板からなる半
導体基板であり、この半導体基板1の上層部の素子分離
用のフィールド酸化シリコン1112間にソース・ドレ
イン拡散領域3が形成されている。ソース・ドレイン拡
散領域3間の半導体基板1上にゲート酸化シリコン!1
lI4が形成され、このゲート酸化シリコン基板上にゲ
ート多結晶シリコン膜5が形成されている。さらに、フ
ィールド酸化シリコン膜2及びゲート多結晶シリコンg
15を含む半導体基板1上に半導体基板1上の素子領域
を電気的に保護するための層間絶縁膜6が形成されてい
る。この層間絶縁膜6はソース・ドレイン拡散領域3上
の一部に接続孔7が段重プられている。(Prior Art) FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device having connection holes disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 62-52474. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate made of, for example, a silicon substrate, and source/drain diffusion regions 3 are formed between field silicon oxides 1112 for element isolation in the upper layer of the semiconductor substrate 1. Gate oxide silicon on semiconductor substrate 1 between source and drain diffusion regions 3! 1
A gate polycrystalline silicon film 5 is formed on the gate oxide silicon substrate. Furthermore, field silicon oxide film 2 and gate polycrystalline silicon g
An interlayer insulating film 6 for electrically protecting an element region on the semiconductor substrate 1 is formed on the semiconductor substrate 1 including the semiconductor substrate 15 . This interlayer insulating film 6 has contact holes 7 formed in layers on a portion of the source/drain diffusion region 3 .
そして、この層間絶縁膜6上の所定領域に金属配線層8
が設けられ、この金属配線1I18は接続孔7を介して
ソース・ドレイン拡散領域3と電気的に接続される。Then, a metal wiring layer 8 is formed in a predetermined area on this interlayer insulating film 6.
is provided, and this metal wiring 1I18 is electrically connected to the source/drain diffusion region 3 via the contact hole 7.
上記した接続孔7を有する半導体装置は以下に示すよう
に製造される。まず、半導体基板1上に写真製版技術、
化学蝕刻技術及び熱酸化技術を用いて、素子分離領域と
して機能するフィールド酸化シリコン膜2を形成する。A semiconductor device having the connection hole 7 described above is manufactured as shown below. First, photolithography technology is applied on the semiconductor substrate 1.
A field silicon oxide film 2 functioning as an element isolation region is formed using chemical etching technology and thermal oxidation technology.
そして、半導体基板1上に酸化シリコン膜を、さらに、
この酸化シリコン股上に多結晶シリコン膜を形成し、写
真製版技術と化学蝕刻技術を用いて、ゲート酸化シリコ
ン膜4及びゲート多結晶シリコン膜5をバターニングす
る。Then, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 1, and further,
A polycrystalline silicon film is formed on this silicon oxide ridge, and gate silicon oxide film 4 and gate polycrystalline silicon film 5 are patterned using photolithography and chemical etching.
そして、このゲート多結晶シリコン膜5をマスクとして
、半導体基板1と反対の導電型の不純物をイオン注入技
術により注入し、しかる後に熱拡散技術を用いて拡散す
ることで、同図に示すように、ソース・ドレイン拡散領
域3を形成する。このソース・ドレイン拡散領域3間の
半導体基板1上層部がチャネル領域となる。Using this gate polycrystalline silicon film 5 as a mask, an impurity of the opposite conductivity type to that of the semiconductor substrate 1 is implanted using ion implantation technology, and then diffused using thermal diffusion technology to form the impurity as shown in the figure. , forming source/drain diffusion regions 3. The upper layer of the semiconductor substrate 1 between the source/drain diffusion regions 3 becomes a channel region.
そして、ゲート多結晶シリコン膜5及びフィールド酸化
シリコンF!2を含む半導体基板1上に熱酸化技術を用
いて層間絶縁膜6を形成し、写真製版技術と化学蝕刻技
術を用いてソース・ドレイン拡散領域3上の一部に接続
孔7を設ける。Then, gate polycrystalline silicon film 5 and field oxide silicon F! An interlayer insulating film 6 is formed on the semiconductor substrate 1 including the semiconductor substrate 2 using thermal oxidation technology, and a contact hole 7 is formed in a part above the source/drain diffusion region 3 using photolithography technology and chemical etching technology.
この接続孔7を設けるための化学蝕刻技術として、層間
絶縁膜6と半導体基板1へのエツチングレートの異なる
(10:1程度)、層間絶縁膜6に対するエツチング選
択性の高いエツチング処理がなされる。具体的にはCH
F3+02のガスによる乾式エツチングあるいは希釈さ
れたHF溶液による湿式エツチング等が挙げられる。こ
のため、接続孔7間孔時にソース ドレイン拡散領域3
が、0.1μm以上エツチングされてしまうことはない
。As a chemical etching technique for forming the connection hole 7, an etching process is performed in which the etching rates for the interlayer insulating film 6 and the semiconductor substrate 1 are different (approximately 10:1) and the etching selectivity for the interlayer insulating film 6 is high. Specifically, CH
Examples include dry etching using F3+02 gas or wet etching using diluted HF solution. For this reason, when the connection hole 7 is opened, the source and drain diffusion regions 3
However, it will not be etched by more than 0.1 μm.
接続孔7開孔後、全面に金属層を堆積し、写真製版技術
と化学蝕刻技術を用いてバターニングし、金属配線M8
を形成する。このとき、金属配線層8は接続孔7を通し
てソース・トレイン拡散領域3と電気的に接続される。After opening connection hole 7, a metal layer is deposited on the entire surface and patterned using photolithography and chemical etching technology to form metal wiring M8.
form. At this time, metal wiring layer 8 is electrically connected to source train diffusion region 3 through connection hole 7 .
このように製造された半導体装置のソース・ドレイン拡
散領域3に、オン状態(ゲート多結晶シリコン膜5に所
定電位を与える)で金属配線層8より所定電位が与えら
れると、金属配線層8の抵抗値、金属配線層8とソース
・トレイン拡散領域3との接触抵抗値及びオン状態のチ
ャネル領域における抵抗値等により制限を受けて、ソー
ス・ドレイン拡散領域3間に電流が流れる。When a predetermined potential is applied from the metal wiring layer 8 to the source/drain diffusion region 3 of the semiconductor device manufactured in this way in an on state (a predetermined potential is applied to the gate polycrystalline silicon film 5), the metal wiring layer 8 A current flows between the source and drain diffusion regions 3 under restrictions such as the resistance value, the contact resistance value between the metal wiring layer 8 and the source/train diffusion region 3, and the resistance value in the channel region in the on state.
従来の接続孔を有する半導体装置は以上のように構成さ
れており、微細化に伴い、接続孔7の開孔面積も当然に
小さくなり、金属配線148とソースドレイン拡散領域
3との接触抵抗値が大きくなる。その結果、オン状態に
おいてソース・ドレイン拡散領域3間に十分な電流を流
すことができないという問題点があった。A conventional semiconductor device having a connection hole is constructed as described above, and as miniaturization progresses, the opening area of the connection hole 7 naturally becomes smaller, and the contact resistance value between the metal wiring 148 and the source/drain diffusion region 3 decreases. becomes larger. As a result, there was a problem in that a sufficient current could not flow between the source and drain diffusion regions 3 in the on state.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、微細化によっても接触抵抗値が増大しない接
続孔を有する半導体装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device having contact holes whose contact resistance value does not increase even with miniaturization.
この発明にかかる半導体装置は凹部を有する層と、前記
半導体基板上に形成され、前記層の前記凹部上に貫通孔
を有し、この貫通孔と前記凹部により、前記層への接続
孔を形成する絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、前記
接続孔を介して前記層と電気的に接続される導電体層と
を備えて構成されている。A semiconductor device according to the present invention includes a layer having a recess, and is formed on the semiconductor substrate, and has a through hole above the recess of the layer, and the through hole and the recess form a connection hole to the layer. and a conductive layer formed on the insulating film and electrically connected to the layer through the connection hole.
この発明における接続孔は、層の凹部と絶縁膜の貫通孔
により構成されるため、導電体層と前記層との接触面積
は、接続孔の開孔部の表面積に、前記凹部の側面の表面
積が加味された値となる。Since the connection hole in this invention is constituted by a recess in the layer and a through hole in the insulating film, the contact area between the conductor layer and the layer is the surface area of the opening of the connection hole plus the surface area of the side surface of the recess. The value is taken into account.
(実施例)
第1図はこの発明の一実施例である接続孔を有する半導
体装置を示す断面図である。同図に示すように、接続孔
7は、従来と同様の絶縁m6に設けられた貫通孔7aと
この貫通孔7a下のソース・ドレイン拡散領域3の上層
部に設けられた凹部7bから構成される。他の構成は従
来と同じなので説明は省略する。(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device having a contact hole, which is an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the connection hole 7 is composed of a through hole 7a provided in the insulation m6 similar to the conventional one, and a recess 7b provided in the upper layer of the source/drain diffusion region 3 below the through hole 7a. Ru. The other configurations are the same as the conventional one, so explanations will be omitted.
上記した接続孔7 (7a、7b)を有する半導体装置
は以下に示すように製造される。A semiconductor device having the above-mentioned connection holes 7 (7a, 7b) is manufactured as shown below.
まず、半導体基板1上に写真製版技術、化学蝕刻技術及
び熱酸化技術を用いて、素子分離領域として機能するフ
ィールド酸化シリコン膜2を形成する。First, a field silicon oxide film 2 functioning as an element isolation region is formed on a semiconductor substrate 1 using photolithography, chemical etching, and thermal oxidation.
そして、半導体基板1上に酸化シリコン膜を、さらに、
この酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成し、写真製版技
術と化学蝕刻技術を用いて、ゲート酸化膜4及びゲート
多結晶シリコン膜5をパタニングする。Then, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 1, and further,
A polycrystalline silicon film is formed on this oxide film, and gate oxide film 4 and gate polycrystalline silicon film 5 are patterned using photolithography and chemical etching.
そして、このゲート多結晶シリコン1115をマスクと
して、半導体基板1と反対の導電型の不純物をイオン注
入技術により注入し、しかる後に熱拡散技術を用いて拡
散することで、同図に示すように、拡散深さ0.35μ
m程度のソース・ドレイン拡散領域3を形成する。この
ソース・ドレイン拡散領域3間の半導体基板1上層部が
チャネル領域となる。Then, using this gate polycrystalline silicon 1115 as a mask, impurities of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 1 are implanted using ion implantation technology, and then diffused using thermal diffusion technology, as shown in the figure. Diffusion depth 0.35μ
A source/drain diffusion region 3 having a thickness of approximately m is formed. The upper layer of the semiconductor substrate 1 between the source/drain diffusion regions 3 becomes a channel region.
そして、ゲート多結晶シリコンI[i5及びフィールド
酸化シリコンyA2を含む半導体基板1上に熱酸化技術
を用いて層間絶縁IPJ6を形成し、写真製版技術と化
学蝕刻技術を用いてソース・ドレイン領域3上の一部に
貫通孔7aを設ける。Then, an interlayer insulation IPJ6 is formed on the semiconductor substrate 1 including the gate polycrystalline silicon I [i5 and the field silicon oxide yA2 using thermal oxidation technology, and on the source/drain region 3 using photolithography technology and chemical etching technology. A through hole 7a is provided in a part of the hole 7a.
この貫通孔7aを設けるための化学蝕刻技術として、層
間絶縁116と半導体基板1へのエツチングレートの異
なる(10:1程度)の層間絶縁膜6に対するエツチン
グ選択性の高いエツチング処理がなされる。具体的には
CHF3+02のガスによる乾式エツチングあるいは希
釈されたHF溶液による湿式エツチング等が挙げられる
。このため、接続孔7a開孔時にソース・ドレイン拡散
領域3が、0.1μm以上エツチングされてしまうこと
はない。As a chemical etching technique for forming the through hole 7a, an etching process with high etching selectivity for the interlayer insulating film 6, which has a different etching rate (approximately 10:1) for the interlayer insulating film 116 and the semiconductor substrate 1, is performed. Specifically, dry etching using CHF3+02 gas or wet etching using a diluted HF solution may be used. Therefore, the source/drain diffusion region 3 is not etched by more than 0.1 μm when the connection hole 7a is opened.
貫通孔7aを設けた後、この貫通孔7aに用いたフォト
レジストをそのまま用い、更にソース・ドレイン拡散領
域3に対するエツチング選択性の高いエツチング処理を
行う。具体的には、CF4ガスによる乾式エツチングを
行う。その結果、貫通孔7a下にソース・ドレイン拡散
領域3の拡散深さより浅い061〜0.2μm程度の凹
部7bを形成する。この凹部7bと貫通孔7aにより接
続孔7が構成される。After the through hole 7a is formed, the photoresist used for the through hole 7a is used as it is, and an etching process with high etching selectivity for the source/drain diffusion region 3 is performed. Specifically, dry etching is performed using CF4 gas. As a result, a recess 7b having a depth of about 0.61 to 0.2 μm, which is shallower than the diffusion depth of the source/drain diffusion region 3, is formed under the through hole 7a. The connection hole 7 is constituted by the recess 7b and the through hole 7a.
凹部7b形成後、全面に金属層を堆積し、写真製版技術
と化学蝕刻技術を用いてバターニングし、金属配線層8
を形成する。このとき、金属配線層8は接続孔7を通し
てソース・ドレイン拡散領域3と電気的に接続される。After forming the recess 7b, a metal layer is deposited on the entire surface and patterned using photolithography and chemical etching to form a metal wiring layer 8.
form. At this time, metal wiring layer 8 is electrically connected to source/drain diffusion region 3 through connection hole 7 .
このように構成することで、金属配線118とソース・
ドレイン拡散領域3との接触面積は、凹部7bの表面積
になる。つまり、凹部7bの底面積(接続孔7の開孔面
v4)に加え、側面の表面積が加味される。このため、
接続孔7の開孔面積が1.0μm以下でも金属配線層8
とソース・ドレイン拡散領域3間において十分な接触面
積が保持できる。その結果、金属配線層8とソース・ド
レイン拡散領域3の接触抵抗値の増大を抑制できる。With this configuration, the metal wiring 118 and the source
The contact area with the drain diffusion region 3 is the surface area of the recess 7b. That is, in addition to the bottom area of the recess 7b (opening surface v4 of the connection hole 7), the surface area of the side surface is taken into consideration. For this reason,
Even if the opening area of the connection hole 7 is 1.0 μm or less, the metal wiring layer 8
A sufficient contact area can be maintained between the source/drain diffusion region 3 and the source/drain diffusion region 3. As a result, an increase in the contact resistance value between the metal wiring layer 8 and the source/drain diffusion region 3 can be suppressed.
なお、この実施例では、凹部7b形成時において、凹部
7bの深さをソース・ドレイン拡散領域3の拡散深さよ
り浅い0.1〜0,2μm程度としたが、拡散深さより
深い0.5μm以上の深さの凹部7bを形成してもよい
。ただし、この場合、金属配線層8と半導体基板1の電
気的接続を避けるため、さらに、凹部7b周辺に半導体
基板1と反対の不純物拡散領域を形成する必要がある。In this embodiment, when forming the recess 7b, the depth of the recess 7b was set to be approximately 0.1 to 0.2 μm shallower than the diffusion depth of the source/drain diffusion region 3, but it was set to be approximately 0.5 μm or more deeper than the diffusion depth. The recess 7b may be formed to have a depth of . However, in this case, in order to avoid electrical connection between the metal wiring layer 8 and the semiconductor substrate 1, it is necessary to further form an impurity diffusion region opposite to the semiconductor substrate 1 around the recess 7b.
また、この実施例では貫通孔7a形成時に用いたフォト
レジストを凹部7b形成時にもマスクとして用いたが、
別のフォトレジストをマスクとして用いてもよい。また
、凹部7b形成時にフォトレジストを用いず層間絶縁膜
6をマスクとしたエツチング処理も考えられる。Furthermore, in this example, the photoresist used when forming the through hole 7a was also used as a mask when forming the recess 7b.
Another photoresist may be used as a mask. It is also conceivable to perform an etching process using the interlayer insulating film 6 as a mask without using a photoresist when forming the recess 7b.
また、層間絶縁膜6.ソース・ドレイン拡散領域3の双
方に対するエツチング特性の良いエツチング処理であれ
ば、−回のエツチング処理で貫通孔7aと凹部7bを同
時に形成することができる。Moreover, the interlayer insulating film 6. If the etching process has good etching characteristics for both the source and drain diffusion regions 3, the through hole 7a and the recess 7b can be formed at the same time by performing the etching process twice.
また、この実施例では、ソース・ドレイン拡散領域3と
電気的に接続される配線層として、金属配線層8を用い
たが、他の導電体層を配線層として用いてもよい。Further, in this embodiment, the metal wiring layer 8 is used as the wiring layer electrically connected to the source/drain diffusion region 3, but other conductive layers may be used as the wiring layer.
以上説明したように、この発明によれば、接続孔が層の
凹部と絶縁膜の貫通孔により構成されることで、凹部が
形成された層と導電体層との接触面積を凹部の側面の表
面積分増すことができるため、装置の微細化によっても
接触抵抗値の増大が抑制できる効果がある。As explained above, according to the present invention, the contact hole is formed by the recess in the layer and the through hole in the insulating film, so that the contact area between the layer in which the recess is formed and the conductor layer is reduced by the side surface of the recess. Since the surface area can be increased, an increase in contact resistance value can be suppressed even when the device is miniaturized.
第1図はこの発明の一実施例である接続孔を有する半導
体装置を示す断面図、第2図は従来の接続孔を有する半
導体装置を示す断面図である。
図において、1は半導体基板、3はソース・ドレイン拡
散領域、6は層間絶縁膜、7は接続孔、7aは貫通孔、
7bは凹部、8は金属配線層である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device having connection holes according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional semiconductor device having connection holes. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 3 is a source/drain diffusion region, 6 is an interlayer insulating film, 7 is a connection hole, 7a is a through hole,
7b is a recess, and 8 is a metal wiring layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
通孔を有し、この貫通孔と前記凹部により、前記層への
接続孔を形成する絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、
前記接続孔を介して前記層と電気的に接続される導電体
層とを備えた半導体装置。(1) a layer having a recess; an insulating film formed on the semiconductor substrate and having a through hole above the recess of the layer; the through hole and the recess forming a connection hole to the layer; , formed on the insulating film,
A semiconductor device comprising a conductor layer electrically connected to the layer through the connection hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16183488A JPH0210771A (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16183488A JPH0210771A (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0210771A true JPH0210771A (en) | 1990-01-16 |
Family
ID=15742814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16183488A Pending JPH0210771A (en) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0210771A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05175504A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Mitsubishi Electric Corp | Field effect semiconductor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60196936A (en) * | 1984-03-21 | 1985-10-05 | Seiko Epson Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS61220461A (en) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP16183488A patent/JPH0210771A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60196936A (en) * | 1984-03-21 | 1985-10-05 | Seiko Epson Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS61220461A (en) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
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