JPH04119669A - Semiconductor device provided with improved electrode structure and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device provided with improved electrode structure and manufacture thereof

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JPH04119669A
JPH04119669A JP24049490A JP24049490A JPH04119669A JP H04119669 A JPH04119669 A JP H04119669A JP 24049490 A JP24049490 A JP 24049490A JP 24049490 A JP24049490 A JP 24049490A JP H04119669 A JPH04119669 A JP H04119669A
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JP
Japan
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electrode
wiring
semiconductor device
film
gas
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Application number
JP24049490A
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Japanese (ja)
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Masaru Sakamoto
勝 坂本
Yoshio Nakamura
中村 佳夫
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • 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

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance a semiconductor device in reliability by a method wherein a buried electrode structure is formed so as to satisfy a formula, A>=C, when a wiring of width C is connected to the electrode of size A. CONSTITUTION:Provided that the length of the side of the upside of an electrode is A, and the width of a wiring connected to the electrode is represented by C, the electrode and the wiring are so formed as to satisfy a formula, A=C, or preferably A>C. Concretely, A and C are so set as to satisfy formulas, 0.5mum<A<1.0mum, 0.4mum<C<1.0mum, and A>C concurrently. A silicon oxide film 1207 is formed on the primary surface of a semiconductor substrate to serve as an insulating film, and a contact hole 1208 is provided to the film 1207 through a reactive ion etching method. Then, Al is selectively deposited on the contact hole 1208 through a hot Al-CVD method using DMAH as material gas and hydrogen as reactive gas respectively and keeping the surface of the semiconductor substrate at a temperature of 270 deg.C or so to form a single-crystal electrode 1209 of Al. Furthermore, an TiN film 1210 is formed through a sputtering method, and a non-selective Al film 1211 is deposited. The Al film 1211 is etched with chlorine gas. The TiN film 1210 is etched with CF4 gas using the patterned Al film 1211 as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野] 本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター銀塩カメ
ラ、ビデオテープレコーダー、画像表示装置などの各f
!電子機器に搭載され、大きさは小さいながらも該機器
の仕様を大きく左右する半導体メモリー、光電変換装置
、信号処理装置等の半導体集積回路装置に関し、特にそ
の電極構造に関するものである。
[Industrial Field of Application] The present invention is applicable to copying machines, facsimile machines, printers, silver halide cameras, video tape recorders, image display devices, etc.
! The present invention relates to semiconductor integrated circuit devices such as semiconductor memories, photoelectric conversion devices, signal processing devices, etc., which are mounted on electronic devices and, although small in size, greatly influence the specifications of the devices, and in particular, relates to the electrode structures thereof.

【従来技術〕[Conventional technology]

近年の半導体回路装置の高集積化に伴い、半導体素子は
微細化されてきている。しかし、微細化に伴い、抵抗値
の増大、信頼性の低下など、多くの問題を抱えており、
微細化に伴う十分な特性を得るに至っていない。 例えば図7に従来の半導体装置における配線部の一例を
示す。 第7図において、701は半導体基板、702は機能性
領域(不純物の拡散領域)、703は絶縁膜、704は
実質的に正方形のコンタクトホール(サイズはAXA)
、705は電極及び配線領域である。X及びYは占有面
積の縦横サイズであり、X=3A+6B+2C,Y=2
A+4Bで表わされる。 ここで、Aはホールサイズ、Bはホールと配線の重ね合
わせマージン、Cは配線の分離幅である。 この様な構成における、ホールサイズAの微細化につい
てはコンタクト抵抗の増大や配線の被覆性(ステップカ
バレツヂ)劣化による信頼性の低下等の問題が生やすい
。マージンBの微細化については信頼性の低下や歩留り
の低下等の問題が生じやすい。分離幅Cの微細化につい
ては配線抵抗の増大や配線間の短絡等の問題が生じやす
い。 そのため、配線関係の微細化のために、新たな材料、装
置、構造等の研究が盛んに行われている。 特に、Aの微細化については、多くの報告がなされてい
る。 例えば、選択堆積による半導体基板と!極の間にTiN
、TiW等のバリアメタルを設けることであり、又ホー
ル内を電極材料で埋め込む埋め込み電極構造である。従
来の選択堆積法では十分に平坦でしかも膜質に優れたも
のは得られていなし1のが現状である。このように、膜
質、安定性、工程増に伴う信頼性、コスト等の面でいま
だに解決されるべき技術課題を抱えているのである。 〔目 的〕 本発明は、上述した技術課題を解決すべくなされたもの
であり、微細化され且つ信頼性の高い、改良された電極
構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供するも
のである。 本発明の別の目的は、上述したB(コンタクト・配線の
重ね合わせマージン)を極力外さくすることも可能なく
らい設計の自由度が増大し、半導体素子を微細加工なら
しめ、高速駆動や大電流駆動に好適な半導体素子用の電
極構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供する
ことである。 本発明の目的を達成するための構成は、半導体基体の主
面側に設けられ半導体素子に接続された電極と前記電極
に接続された配線とを有する半導体装置において、前記
電極と前記配線との接続部における前記電極上面が実質
的に平坦でその一辺の長さをA、前記接続部における前
記配線の幅をCとした時、前記AおよびCがA≧Cの関
係を満足していることを特徴とする半導体装置である。 また、本発明の目的を達成するための別の構成は、上述
した半導体装置の製造にあたり、選択堆積法により半導
体基体上に設けられた開孔を有する絶縁膜内に導電性の
膜を堆積させた後、該絶縁膜及び該導電性の膜の上に導
電性の膜を堆積させこれをパターニングすることを特徴
とする半導体装置の製造方法である。 すなわち、本発明の目的は、埋め込み電極構造において
サイズAのt極に対して、配線幅Cを接続するときにA
≧Cの関係を満足する電極構造により達成される。 更に本発明の別の目的は、上記構造において更に、(+
 ’) it&と配線間にバリアメタルを設けることや
、(2)電極上のみ単結晶、絶縁膜上は多結晶である配
線材料であること、(3)電極材料と配線材料が異種材
料であること、および(4)配線形成後に選択CVD法
により電極及び配線を厚膜化することにより達成される
のである。 [作用コ 本発明を実現ならしめた原因は、まず安定な埋め込み電
極構造である。埋め込み電極については以前から多くの
報告がなされているが、酸化膜と電極の間にできる隙間
や膜中に含まれる不純物の問題更にはエッチバック等に
より生ずるダメージの問題等信頼性上多くの問題があっ
た。 本発明では、後述する改良されたCVD法により上記問
題点を解決し、信頼性の高い微細な電極構造の形成か可
能となった。 更には、十分なマージンを取るために従来は配線幅をコ
ンタクトホールより十分大きくとっていたのに対し、本
発明ではこれとは逆の従来は全く考えもつかなかったよ
うな発想の下に配線幅をコンタクトホールと同じ、より
好ましくはそれより小さくするのである。このようにし
て小さくとも十分なマージンを確保したまま微細で信頼
性の高い配線部を形成出来るようになる。 〔実施例〕 本発明の好適な実施態様例は以下の通りである。 つまり、半導体素子に接続される導電体部分即ちiiE
& (ここでは開孔内を電極と呼ぶことにする)とこれ
らを結ぶ配!!!(ここでは主として絶縁膜上に及び該
電極上に設けられるものを配線と呼ぶことにする)との
接続部において、電極上面の一辺の長さをA、電極に接
続する配線幅をCとした時にA=C,より好ましくはA
>cの関係が成立するように構成されるものである。具
体的にはAは0.5pm〜1.0μm、Cは0.4μm
〜1.0μm、の範囲から上記関係を満たすように選択
される。 モしてCの値はより好ましくは、ホールサイズAの50
%から70%最適には40%から60%のサイズである
。 例えば、Aが1.0μmである場合、Cは04μm〜1
,0μmであり、これにアライメント精度を考慮すると
、より好ましくは0.4μmh0.8μm、更に段差被
覆性を考慮すると最適には0.5μm〜0.7μmであ
る。 第1図は、本発明による好適な実施態様としての電極構
造を説明するための模式図であり、(A)は平面図、(
B)は断面図に対応している。 第1図において、101はP型やN型の半導体基板、1
02はソース、ドレイン、ベース、エミッタ、コレクタ
用やオーミックコンタクト用の機能性領域(不純物の拡
散領域)、103は酸化シリコン、窒化シリコン、有機
樹脂皮膜等の絶縁膜、104は開孔としてのコンタクト
ホール(サイズはAXA;A=1.0μm)、105は
コンタクトホール104に埋め込まれた電極領域、10
6はTiN、W等のバリアメタル、107はAl1、C
u、等の配線(配線幅C,C=0.6Jm)である。 ここでは電極105は長方体形状であり、半導体基体の
主面に設けられた半導体領域に直接接続されて、配設さ
れており、この電極の上面の一部に配線106.107
が接続されている。 この電極構造は、絶縁ゲート型FETであればソース・
ドレイン電極に、バイポーラトランジスタであ′ればベ
ース、エミッタ電極等に上記構成を適用すればより一層
の微細化が推し計られ、その性能が向上するのである。 即ちFETであれば、主電極の抵抗及び容量が小さくな
り、且つ主電極、制御電極間の距離が小さくなることか
ら、微細化、高速化に通しており、バイポーラトランジ
スタであれば、ベース抵抗及びベース・エミッタ間容量
が小さくなることから、エミッタ・クラウデイング効果
が小さく、微細化、高速化に適したものとなる。 又配#J!1及び配線2を接続する場合にも高密度で且
つ信頼性の高い、を極構造が可能となる。 第7図で示した従来例と、X及びYについて比較した場
合、Xでは6xBの長さが微細化され、Yでも4XBの
長さが微細化されていることがわがであろう。また本発
明によれば、コンタクトホールと電極の重ね合わせマー
ジンを著しく小さくこともできるのである。 (成膜方法) 本発明による埋め込み電極の形成に好適な成膜方法につ
いて、以下に説明する。 本発明に好適な成膜方法とは、アルキルアルミニウムハ
イドライドのガスと水素ガスとを用いて電子供与性の基
体上に表面反応により、堆積膜を形成するものである。 特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニウムハイドラ
イド(MMAH)またはジメチルアルミニウムハイドラ
イド(DMAH)等のメチル基を含むアルキルアルミニ
ウムハイドライドを用い、反応ガスとしてH2ガスを用
い、これらの混合ガスの下で基体表面を加熱すれば良質
のA1膜を堆積することが出来る。ここで、へβ選択堆
積の際には直接加熱または間接加熱により基体の表面温
度をアルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以上
450℃未満に保持することが好ましく、より好ましく
は、260℃以上440℃以下がよい 基体を上記温度範囲になるべく加熱する方法としては直
接加熱と間接加熱とがあるが、特に直接加熱により基体
を上記温度に保持すれば高堆積速度で良質のAl1膜を
形成することができる。例えば、Aug形成形成基体表
面温度をより好ましい温度範囲である260℃〜440
℃とした時、3000人〜5000人/分という抵抗加
熱の場合よりも高い堆積速度で良質な膜が得られるので
ある。このような直接加熱(加熱手段からのエネルギー
が直接基体に伝達されて基体自体を加熱する)の方法と
しては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等に
よるランプ加熱があげられる。また、間接加熱の方法と
しては抵抗加熱があり、堆積膜を形成すべき基体を支持
するための堆積膜形成用の空間に配設された基体支持部
材に設けられた発熱体等を用いて行うことが出来る。 この方法により電子供与性の表面部分と非電子供与性の
表面部分とが共存する基体にCVD法を適用すれば電子
供与性の基体表面部分にのみ良好な選択性のもとにAl
2の単結晶が形成される。この/IIlは電8i/配線
材料として望まれるあらゆる特性に優れたものとなる。 即ち、ヒルロックの発生確率の低減、アロイスパイク発
生確率の低減が達成されるのである。 これは、電子供与性の表面としての半導体や導電体から
なる表面上に良質の八βを選択的に形成でき、且つその
A4が結晶性に優れているが故に下地のシリコン等との
共晶反応によるアロイスパイクの形成等がほとんどみら
れないか極めて少ないものと考えられる。そして、半導
体装置の電極として採用した場合には従来考えられてき
たAρ電極の概念を越えた従来技術では予想だにしなか
った効果が得られるのである。 以上のように電子供与性の表面例えば絶縁膜に形成され
半導体基体表面が露出した開孔内に堆積されたAl2は
単結晶構造となることを説明したが、このA1−CVD
法によれば以下のようなAlを主成分とする金属膜をも
選択的に堆積でき、その膜買も優れた特性を示すのであ
る。 たとえば、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと
水素とに加えて SiH4,5i2Ha、Si、H,、Si (CH3)
、、5iCIL4.SiH2CJ12.5iHCIL5
等のSi原子を含むガスや、 TiCJ24. Ti Brn 、Ti (CH3)、
等のTi原子を含むガスや、 ビスアセチルアセトナト銅Cu (C6Ht 02)2
、ビスジピバロイルメタナイト銅Cu (C,、H19
02)2.ビスヘキサフルオロアセチルアセトナト銅C
u (Cs HFe 02 ) 2等のCu原子を含む
ガス、 を通宜組み合わせて導入して混合ガス雰囲気として、例
えばAf2−Si、 Af2−Ti、 Af2−Cu%
Aj2−5i−Ti、AJZ−5i−Cu等の導電材料
を選択的に堆積させて電極を形成してもよい。 また、上記へρ−CVD法は、選択性に優れた成膜方法
であり且つ堆積した膜の表面性が良好であるために、次
の堆積工程に非選択性の成膜方法を通用して、上述の選
択堆積したAi展および絶縁膜としてのS i 02等
の上にもAi又はA1を主成分とする金属膜を形成する
ことにより、半導体装置の配線として汎用性の高い好適
な金属膜を得ることができる。 このような金属膜とは、具体的には以下のとおりである
0選択堆積したAf2.AfL−Si%AJ2−T i
、 Al2−Cu、 Al1−5 i −T i、 A
ft −5i−Cuと非選択的に堆積したA1、Af−
3i、AJl−Ti、Al2−Cu、Al1−5 i 
−Ti%AJ2−Si−Cuとの組み合わせ等である。 非選択堆積のための成膜方法としては上述したAl1−
CVD法以外のCVD法やスパッタリングV去等がある
。 (成膜装置) 次に、本発明による電極を形成するに好適な成膜装置に
ついて説明する。 第2図乃至第4図に上述した成膜方法を通用するに好適
な金属膜連続形成装置を模式的に示す。 この金属膜連続形成装置は、第2図に示すように、ゲー
トバルブ310a〜310fによって互いに外気遮断下
で連通可能に連接されているロードロック室311、第
1の成膜室としてのCVD反応室312、Rfエツチン
グ室313、第2の成膜室としてのスパッタ室314、
ロードロック室315とから構成されており、各室はそ
れぞれ排気系316a〜316eによって排気され減圧
可能に構成されている。ここで前記ロードロック室31
1は、スルーブツト性を向上させるために堆積処理前の
基体雰囲気を排気後にH2雰囲気に置き換える為の室で
ある。次のCVD反応室312は基体上に常圧または減
圧下で上述したAl2−CVD法による選択堆積を行う
室であり、成膜すべき基体表面を少なくとも200℃〜
450℃の範囲で加熱可能な発熱抵抗体317を有する
基体ホルダ318が内部に設けられるとともに、CVD
用原料ガス導入ライン319によって室内にバブラー3
19−1で水素によりバブリングされ気化されたアルキ
ルアルミニウムハイドライド等の原料ガスが導入され、
またガスライン319′より反応ガスとしての水素ガス
が導入されるように構成されている。次のRfエツチン
グ室313は選択堆積後の基体表面のクリーニング(エ
ツチング)をAr雰囲気下で行うための室であり、内部
には基体を少なくとも100℃〜250℃の範囲で加熱
可能な基体ホルダ320とRfエツチング用電極ライン
321とが設けられるとともに、Arガス供給ライン3
22が接続されている。次のスパッタ室314は基体表
面にAr雰囲気下でスパッタリングにより金属膜を非選
択的に堆積する室であり、内部に少なくとも200℃〜
250℃の範囲で加熱される基体ホルダ323とスパッ
タターゲツト材324aを取りつけるターゲット電極3
24とが設けられるとともに、Arガス供給ライン32
5が接続されている。最後のロードロツタ室315は金
属膜堆積完了後の基体を外気中に比す前の調整室であり
、雰囲気をN2に置換するように構成されている6 第3図は上述した成膜方法を通用するに好適な金属膜連
続形成装置の他の構成例を示しており、前述の第2図と
同じ部分については同一符号とする。第3図の装置が第
2図の装置と異なる点は、直接加熱手段としてハロゲン
ランプ330が設けられており基体表面を直接加熱出来
る点であり、そのために、基体ホルダ312には基体を
浮かした状態で保持するツメ331が配設されているこ
とである。 このよう構成により基体表面を直接加熱することで前述
した様に堆積速度をより一層向上させることが可能であ
る。 上記構成の金属膜連続形成装置は、実際的には、第4図
に示す様に、搬送室326を中継室として前記ロードロ
ック室311、CVD反応室312、RfエツチングN
313、スパッタ室314、ロードロック室315が相
互に連結された構造のものと実質的に等価である。この
構成ではロードロック室311はロードロック室315
を兼ねている。前記搬送室326には、図に示すように
、AA力方向正逆回転可能かつBB方向に伸縮可能な搬
送手段としてのアーム327が設けられており、このア
ーム327によフて、第5図中に矢印で示すように、基
体を工程に従って順次ロードロック室311からCVD
室312、Rfエツチング室313、スパッタ室314
、ロードロック室315へと、外気にさらすことなく連
続的に移動させることができるようになっている。 (埋め込み電極の形成方法) 本発明による埋め込み電極を形成するための成膜手順を
説明する。 まず基体の用意をする。基体としては、例えば単結晶S
iウェハ上に各口径の開孔の設けられた絶MUが形成さ
れたものを用意する。 第6図(A)はこの基体の一部分を示す模式図である。 ここで、40】は伝導性基体としての単結晶シリコン基
体、402は絶縁膜(層)としての熱酸化シリコン膜で
ある。403および404は開孔(露出部)でありそれ
ぞれ口径が異なる。 基体上への第1配線層としての電極となるAj2成膜の
手順は第3図をもってすれば次の通りである。 上述した基体をロードロック室311に配置する。この
ロードロック室311に前記したように水素を導入して
水素雰囲気としておく。そして、排気系316bにより
反応室312内をほぼ1×10−’Torrに排気する
。ただし反応室312内の真空度は、lXl0−’To
rrより悪くてもA1は成膜出来る。 そして、ガスライン319からバブリングされたDMA
Hのガスを供給する。DMAHラインのキャリアガスに
はH2を用いる。 第2のガスライン319′は反応ガスとしてのH2用で
あり、この第2のガスライン319′からH2を流し、
不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応室3
12内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的圧力
は略々1.5Torrがよい。DMAHラインよりDM
AHを反応管内へ導入する。全圧を略々1.5Torr
、DMAH分圧を略々5.0xlO−’Torrとする
。 その後ハロゲンランプ330に通電しクエへを直接加熱
する。このようにしてAiを選択的に堆積させる。 所定の堆積時間が経過した後、DMAHの供給を一端停
止する。この過程で堆積されるAl1膜の所定の堆積時
間とは、Si(単結晶シリコン基体1)上のAA膜の厚
さが、5in2 (熱酸化シリコン膜2)の膜厚と等し
くなるまでの時間であり、実験によりあらかじめ求める
ことが出来る。 このときの直接加熱による基体表面の温度は270℃程
度とする。ここまでの工程によれば第6図(B)に示す
ように開孔内に選択的にAj2M405が堆積するので
ある。 (第1実施例) 本第1実施例とは、第1図にしめすように、コンタクト
ホール内の電極と、その上のバリアメタルと、その上の
主となる配線と、の組み合わせ構造である。 前述の選択AA−CVD法を用いて埋め込み電極として
の単結晶An (A=0.8μm)形成し続いて、非選
択にスパッタ法等を用いてTiN。 TiW等のバリアメタル層とA1@を全面に形成する。 本発明に示したC=0.6μm寸法の配線マスクを用い
てパターンを施し、エツチングを行う。 まず、レジスト/ A It / T i Nの選択比
を考えて、BC423等のガスにより、AjZのみをエ
ツチングする。続いてA J2 / T i Nの選択
比を考えてCF4等のガスにより、TiNのみをエツチ
ングすることにより第1図に示す前述した構造の上記電
極構造が可能となる。 (第2実施例) 本第2実施例とは、第8図に示すように、コンタクトホ
ール内の電極とその上のみが単結晶AIlで、絶縁膜上
は非単結晶としての多結晶Aj2である配線構造である
。 第8図において、801は半導体基板、802は機能性
領域(不純物拡散領域)、803は絶縁膜、804はコ
ンタクトホール、805は半導体基板上に形成された単
結晶のアルミニウム、806は絶縁股上に形成された多
結晶のアルミニウムからなる配線部である。 第1実施例同様にして、選択An−CVD法を用いて埋
め込み電極(A=0.8μm)を形成した後、非選択の
CVD法を用いて配線としてのAlをデポジションする
。続いて本発明に示した配線マスク(C=0.7μm)
を用いてパターンを施こし、エツチングする。多結晶A
ll/車結晶八ρのへ択比を考えて、塩素系のガスを用
いてエツチングすることにより、上記電極構造が良好に
形成可能となる。 (第3実施例) 本第3実施例とは、第9図に示すように、コンタクトホ
ール内の電極と、その上および絶縁膜上はの配線と、が
異なる材料からなる配線構造である。このような場合に
も、同様に良好な電極構造か形成可能となる。 第9図において、901は半導体基板、902は機能性
領域(不純物拡散領域)、903は絶縁膜、904はコ
ンタクトホール、905はコンタクトホール内に埋め込
まれた電極、906は電極材料と異種の配線である。 第1実施例同様にして、選択Aj2.−CVD法を用い
て単結晶AIからなる埋め込み電極(A=0.8μm)
を形成する。続いて配線材料となるW等をスパッタ法で
形成する。次に本発明に示した配線マスクを用いてパタ
ーンを施こし、エツチングする。All/Wの選択比を
考慮して、CF4系のガスを用いてエツチングすること
により、上記電極構造(C=O,Sμm)が可能となる
。 (第4実施例) 本第4実施例とは、第10図に示すように配線を厚膜化
する電極構造である。 第10図において、1001は半導体基板、1002は
機能性領域(不純物拡散領域)、1003は絶縁膜、1
004はコンタクトホール、1005は電極及び配線、
1006はパターニング後の選択CVDにより厚膜化さ
れた電極及び配線である。 第4実施例の電極構造において、多結晶、単結晶など材
料の結晶構造に関係なく、埋め込み電極及び配線がへρ
等の同一材料で形成されている場合、本発明による配線
を得るための配線マスクを用いてエツチングを行うとオ
ーバーエツチングにより、信頼性の低下を招くおそれが
ある。そこで本第4実施例ではエツチングをした後、再
び選択CVDを行うことで配線部の厚膜化を行い、信頼
性を格段に高めることが出来る。このような方法には特
に上述したAl2−CVD法を採用することで平坦性に
すぐれ低抵抗でマイグレーションに強い配線を得ること
が田来る。 (半導体装置への応用) 以下本発明による電極構造を有する半導体装置として、
バイポーラトランジスタを挙げて従来例と比較しながら
具体的に説明する。 第11図は従来のバイポーラトランジスタを説明するた
めの平面図及び断面図であり、第12図は上述したバイ
ポーラトランジスタを説明するための平面図及び断面図
である。図を見れば明らかなように、バイポーラトラン
ジスタにおいては、上記電極構成を採用することにより
、電極間距離や配線間距離を小さくすることができるよ
うになり、それに伴い拡散領域を小さくすることが可能
となる。従って容量及び抵抗値の低減が可能となり、高
速動作可能なバイポーラトランジスタを得ることかでき
る。 第11図及び第12図において半導体基板1101.1
201の主面側上部にはコレクタ領域1102.120
2、低不純物濃度領域1103.1203が設けられて
いる。その上にはベース領域1105.1205、さら
にn9型のエミッタ領域1106.1206が形成され
ている。このようにバイポーラトランジスタの形成され
た半導体基体主面上には電極】108.1209、及び
配jll109,1210.1211が形成されている
。また、符号1107.1207は層間絶縁膜、110
4.1204はトレンチの分離領域である。ここでは配
線上の絶縁膜は図示していないが、該絶縁膜形成にあた
っては、下の電極及び配線の形状から明らかに、本例の
ほうが段差被覆性に優れた構成であることが理解出来よ
う。 (製造方法の説明) 以下、上述した実施例によるバイポーラトランジスタの
製造方法について説明する。 まず、単結晶P型シリコン基板1201に対し、Asを
打ちこみ、コレクタ抵抗低減のための埋め込み領域12
02を形成する。続いてエピタキシャル成長によりn−
型コレクタ領[1203を形成する。そして、素子分離
領域1204を形成すべき部分をエツチングする。エツ
チングにより形成された溝に対して、酸化膜や多結晶シ
リコンを堆積させ埋め込むことにより、素子分離領域1
204を形成する。その後、所望の位置にBのイオン注
入により、P型のベース領域1205を形成する。更に
その中にPを拡散させN1型のエミッタ領域]206を
形成する。 このようにして、各半導体領域の形成された半導体基体
の主面上にCVD法により絶縁膜としての酸化シリコン
[1207を形成し、反応性イオンエツチングにより口
径0.8x0.8μmのコンタクトホール1208を形
成する。ここで絶縁膜としては熱酸化法によるS i 
O2とボロン及びリンを含む酸化シリコン膜(BPSG
)との組み合わせのような複数の絶縁膜が積層された絶
縁膜であってもよい。 次に、前述したAl2−CVD法とりわけ原料ガストし
てDMAH,反応ガスとして水素を利用して基体表面を
270℃程に保持して熱CVD法により、コンタクトホ
ール内にAnを選択的に堆積させて単結晶へ1からなる
電極1209を形成する。 更にスパッタリング法によりTiN膜1210を100
0人程堆積させて形成し、続いてスパッタリング法によ
り非選択のAll@1211を5000〜10000人
はど堆積させる。そして、本発明による配線設計のマス
クを使い、先ずAItを塩素系のガスによりエツチング
する。次にCF4系のガスを用いパターニングされたA
l2をマスクに利用してTiNをエツチングする。この
ようにして配線幅0.5μmの第12図に示した構成の
バイポーラトランジスタを得ることが出来る。 上述した製造方法により形成した数百個のトランジスタ
を利用したリングオシレータを作り、その特性試験、及
び耐久試験を行った。 その結果、信号遅延や長時間連続動作による破損等の特
性は従来例に比べて向上し、なおかつ歩留まりを落とす
ことなく集積度を向上させることが出来た。 [効果コ 本発明によれば、微細化され且つ信頼性の高い半導体装
置を提供できるとともに、マージンが適宜選択出来るの
での設計自由度が増大し高速駆動や大電流駆動に好適な
半導体装置を低価格で提供できる。
2. Description of the Related Art As semiconductor circuit devices have become more highly integrated in recent years, semiconductor elements have become smaller. However, with miniaturization, there are many problems such as increased resistance and decreased reliability.
It has not yet been possible to obtain sufficient characteristics due to miniaturization. For example, FIG. 7 shows an example of a wiring section in a conventional semiconductor device. In FIG. 7, 701 is a semiconductor substrate, 702 is a functional region (impurity diffusion region), 703 is an insulating film, and 704 is a substantially square contact hole (size is AXA).
, 705 are electrode and wiring areas. X and Y are the vertical and horizontal sizes of the occupied area, X=3A+6B+2C, Y=2
It is expressed as A+4B. Here, A is the hole size, B is the overlapping margin between the hole and the wiring, and C is the separation width of the wiring. In such a configuration, miniaturization of the hole size A tends to cause problems such as an increase in contact resistance and a decrease in reliability due to deterioration in wiring coverage (step coverage). Regarding the miniaturization of the margin B, problems such as a decrease in reliability and a decrease in yield are likely to occur. When the separation width C is made smaller, problems such as an increase in wiring resistance and short circuits between wirings tend to occur. Therefore, research into new materials, devices, structures, etc. is being actively conducted in order to miniaturize interconnects. In particular, many reports have been made regarding the miniaturization of A. For example, with a semiconductor substrate by selective deposition! TiN between the poles
, a barrier metal such as TiW is provided, and a buried electrode structure is used in which the inside of the hole is filled with an electrode material. At present, it has not been possible to obtain a sufficiently flat film with excellent film quality using conventional selective deposition methods. As described above, there are still technical issues to be solved in terms of film quality, stability, reliability due to increased process steps, cost, etc. [Purpose] The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and provides a semiconductor device having an improved electrode structure that is miniaturized and highly reliable, and a method for manufacturing the same. . Another object of the present invention is to increase the degree of freedom in design to the extent that it is possible to remove the above-mentioned B (contact/wiring overlap margin) as much as possible, and to enable microfabrication of semiconductor elements, enabling high-speed drive and large-scale operation. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an electrode structure for a semiconductor element suitable for current drive, and a method for manufacturing the same. A configuration for achieving the object of the present invention is a semiconductor device having an electrode provided on the main surface side of a semiconductor substrate and connected to a semiconductor element, and a wiring connected to the electrode, in which the electrode and the wiring are connected to each other. When the upper surface of the electrode at the connection part is substantially flat, the length of one side thereof is A, and the width of the wiring at the connection part is C, then A and C satisfy the relationship A≧C. This is a semiconductor device characterized by: Another configuration for achieving the object of the present invention is to deposit a conductive film in an insulating film having openings provided on a semiconductor substrate by a selective deposition method in manufacturing the above-mentioned semiconductor device. After that, a conductive film is deposited on the insulating film and the conductive film and patterned. That is, an object of the present invention is to connect a wiring width C to a t-pole of size A in a buried electrode structure.
This is achieved by an electrode structure that satisfies the relationship ≧C. Furthermore, another object of the present invention is to further provide (+
') A barrier metal is provided between it& and the wiring, (2) the wiring material is single crystal only on the electrode and polycrystalline on the insulating film, (3) the electrode material and the wiring material are different materials. (4) This can be achieved by thickening the electrodes and wiring by selective CVD after the wiring is formed. [Operations] The first factor that made the present invention possible is the stable embedded electrode structure. Many reports have been made regarding buried electrodes, but there are many problems with reliability, such as the gap between the oxide film and the electrode, impurities contained in the film, and damage caused by etchback. was there. In the present invention, the above-mentioned problems have been solved by the improved CVD method described later, and it has become possible to form a highly reliable fine electrode structure. Furthermore, whereas in the past the wiring width was set to be sufficiently larger than the contact hole in order to obtain sufficient margin, the present invention is based on the opposite concept, which was completely unthinkable in the past. The width should be the same as the contact hole, more preferably smaller. In this way, it becomes possible to form a fine and highly reliable wiring portion while securing a sufficient margin even if it is small. [Example] Preferred embodiments of the present invention are as follows. In other words, the conductor portion connected to the semiconductor element, i.e.
& (Here, we will call the inside of the hole an electrode) and the wire that connects them! ! ! (Here, we mainly refer to the wiring provided on the insulating film and the electrode.) The length of one side of the upper surface of the electrode is A, and the width of the wiring connected to the electrode is C. Sometimes A=C, more preferably A
The structure is such that the relationship >c holds true. Specifically, A is 0.5 pm to 1.0 μm, and C is 0.4 μm.
~1.0 μm, is selected so as to satisfy the above relationship. More preferably, the value of C is 50% of the hole size A.
% to 70%, optimally 40% to 60% of the size. For example, if A is 1.0 μm, C is 04 μm to 1
, 0 μm, more preferably 0.4 μm h 0.8 μm considering alignment accuracy, and optimally 0.5 μm to 0.7 μm considering step coverage. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an electrode structure as a preferred embodiment of the present invention, and (A) is a plan view;
B) corresponds to a cross-sectional view. In FIG. 1, 101 is a P-type or N-type semiconductor substrate;
02 is a functional region (impurity diffusion region) for source, drain, base, emitter, collector or ohmic contact, 103 is an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, or organic resin film, and 104 is a contact as an opening. hole (size is AXA; A=1.0 μm), 105 is an electrode region embedded in the contact hole 104, 10
6 is a barrier metal such as TiN, W, etc., 107 is Al1, C
u, etc. (wiring width C, C=0.6 Jm). Here, the electrode 105 has a rectangular parallelepiped shape, and is arranged to be directly connected to a semiconductor region provided on the main surface of the semiconductor substrate, and wiring 106, 107 is provided on a part of the upper surface of the electrode.
is connected. This electrode structure is used for source and insulated gate FETs.
If the above structure is applied to the drain electrode, or in the case of a bipolar transistor, the base, emitter electrode, etc., further miniaturization can be expected and the performance will be improved. In other words, in the case of a FET, the resistance and capacitance of the main electrode are small, and the distance between the main electrode and the control electrode is shortened, allowing for miniaturization and higher speeds, while in the case of a bipolar transistor, the base resistance and Since the capacitance between the base and emitter is small, the emitter crowding effect is small, making it suitable for miniaturization and high speed. Also distributed #J! Also when connecting the wires 1 and 2, a high-density and highly reliable pole structure is possible. When comparing the conventional example shown in FIG. 7 with respect to X and Y, it can be seen that the length of X is reduced by 6×B, and the length of Y is also reduced by 4×B. Furthermore, according to the present invention, the overlapping margin between the contact hole and the electrode can be significantly reduced. (Film Forming Method) A film forming method suitable for forming the buried electrode according to the present invention will be described below. A film forming method suitable for the present invention is one in which a deposited film is formed on an electron-donating substrate by a surface reaction using alkyl aluminum hydride gas and hydrogen gas. In particular, an alkyl aluminum hydride containing a methyl group such as monomethyl aluminum hydride (MMAH) or dimethyl aluminum hydride (DMAH) is used as the raw material gas, H2 gas is used as the reaction gas, and the substrate surface is heated under a mixed gas of these. A good quality A1 film can be deposited. Here, during β-selective deposition, it is preferable to maintain the surface temperature of the substrate at a temperature above the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and below 450°C by direct heating or indirect heating, and more preferably between 260°C and above and below 440°C. Methods for heating a good substrate to the above temperature range include direct heating and indirect heating, and in particular, if the substrate is maintained at the above temperature by direct heating, a high quality Al1 film can be formed at a high deposition rate. For example, the surface temperature of the Aug formation substrate is set to a more preferable temperature range of 260°C to 440°C.
℃, a high quality film can be obtained at a deposition rate higher than that in the case of resistance heating, which is 3000 to 5000 people/min. Examples of such a direct heating method (energy from a heating means is directly transmitted to the substrate to heat the substrate itself) include lamp heating using a halogen lamp, a xenon lamp, or the like. In addition, there is resistance heating as a method of indirect heating, which is carried out using a heating element etc. provided on a substrate support member disposed in a space for forming a deposited film to support a substrate on which a deposited film is to be formed. I can do it. By applying the CVD method to a substrate in which electron-donating and non-electron-donating surface areas coexist, Al
A single crystal of 2 is formed. This /IIl is excellent in all the properties desired as an electric wiring material. That is, a reduction in the probability of hillock occurrence and a reduction in the probability of alloy spike occurrence are achieved. This is because high-quality 8β can be selectively formed on a surface made of a semiconductor or conductor as an electron-donating surface, and because the A4 has excellent crystallinity, it forms a eutectic form with the underlying silicon, etc. It is considered that the formation of alloy spikes due to the reaction is hardly observed or extremely small. When used as an electrode in a semiconductor device, effects that go beyond the concept of the Aρ electrode that has been conventionally considered can be obtained that could not be expected using conventional techniques. As mentioned above, it has been explained that Al2 deposited on an electron-donating surface, for example, in an opening formed in an insulating film and exposing the surface of a semiconductor substrate, has a single crystal structure.
According to this method, it is possible to selectively deposit the following metal films containing Al as a main component, and the film exhibits excellent properties. For example, in addition to alkyl aluminum hydride gas and hydrogen, SiH4,5i2Ha, Si, H,, Si (CH3)
,,5iCIL4. SiH2CJ12.5iHCIL5
Gas containing Si atoms such as TiCJ24. TiBrn, Ti(CH3),
Gases containing Ti atoms such as bisacetylacetonatocopper Cu (C6Ht 02)2
, bisdipivaloyl methanite copper Cu (C,, H19
02)2. bishexafluoroacetylacetonatocopper C
A gas containing Cu atoms such as u (Cs HFe 02 ) 2 is introduced in appropriate combination to create a mixed gas atmosphere, for example, Af2-Si, Af2-Ti, Af2-Cu%.
Electrodes may be formed by selectively depositing conductive materials such as Aj2-5i-Ti and AJZ-5i-Cu. Furthermore, since the ρ-CVD method described above is a film forming method with excellent selectivity and the surface properties of the deposited film are good, a non-selective film forming method can be used in the next deposition process. By forming a metal film containing Ai or A1 as a main component also on the selectively deposited Ai layer and S i 02 as an insulating film, a suitable metal film with high versatility as wiring for semiconductor devices can be obtained. can be obtained. Specifically, such a metal film is a selectively deposited Af2. AfL-Si%AJ2-T i
, Al2-Cu, Al1-5 i -T i, A
ft-5i-Cu and non-selectively deposited A1, Af-
3i, AJl-Ti, Al2-Cu, Al1-5i
-Ti%AJ2-Si-Cu, etc. As a film forming method for non-selective deposition, the above-mentioned Al1-
There are methods other than CVD such as CVD and sputtering. (Film Forming Apparatus) Next, a film forming apparatus suitable for forming the electrode according to the present invention will be described. FIGS. 2 to 4 schematically show a continuous metal film forming apparatus suitable for the above-described film forming method. As shown in FIG. 2, this continuous metal film forming apparatus includes a load lock chamber 311 connected to each other by gate valves 310a to 310f so as to be able to communicate with each other while shutting off outside air, and a CVD reaction chamber as a first film forming chamber. 312, Rf etching chamber 313, sputtering chamber 314 as a second film forming chamber,
Each chamber is configured to be evacuated and depressurized by exhaust systems 316a to 316e, respectively. Here, the load lock chamber 31
Reference numeral 1 denotes a chamber for replacing the substrate atmosphere before the deposition process with an H2 atmosphere after exhausting in order to improve throughput performance. The next CVD reaction chamber 312 is a chamber in which selective deposition is performed on the substrate by the above-mentioned Al2-CVD method under normal pressure or reduced pressure, and the substrate surface to be deposited is heated to at least 200° C.
A substrate holder 318 having a heating resistor 317 that can be heated in the range of 450° C. is provided inside, and a CVD
A bubbler 3 is installed indoors through the raw material gas introduction line 319.
In step 19-1, raw material gas such as alkyl aluminum hydride, which has been bubbled with hydrogen and vaporized, is introduced.
Further, hydrogen gas as a reaction gas is introduced from the gas line 319'. The next Rf etching chamber 313 is a chamber for cleaning (etching) the surface of the substrate after selective deposition in an Ar atmosphere. and an electrode line 321 for Rf etching, and an Ar gas supply line 3.
22 are connected. The next sputtering chamber 314 is a chamber in which a metal film is non-selectively deposited on the substrate surface by sputtering in an Ar atmosphere, and the temperature inside the sputtering chamber 314 is at least 200°C.
A substrate holder 323 heated in a range of 250°C and a target electrode 3 to which a sputter target material 324a is attached.
24, and an Ar gas supply line 32
5 is connected. The final load rotor chamber 315 is an adjustment chamber before the substrate is exposed to the outside air after the completion of metal film deposition, and is configured to replace the atmosphere with N2. This figure shows another example of the configuration of a metal film continuous forming apparatus suitable for the above-mentioned process, and the same parts as in FIG. 2 described above are given the same reference numerals. The device shown in FIG. 3 differs from the device shown in FIG. 2 in that it is equipped with a halogen lamp 330 as a direct heating means and can directly heat the surface of the substrate. A claw 331 is provided to hold it in the correct position. With this configuration, by directly heating the substrate surface, it is possible to further improve the deposition rate as described above. In the metal film continuous forming apparatus having the above configuration, in practice, as shown in FIG.
313, a sputtering chamber 314, and a load lock chamber 315 are substantially connected to each other. In this configuration, the load lock chamber 311 is replaced by the load lock chamber 315.
It also serves as As shown in the figure, the transfer chamber 326 is provided with an arm 327 as a transfer means that can rotate forward and backward in the AA force direction and extend and retract in the BB direction. As indicated by the arrows inside, the substrate is sequentially transferred from the load lock chamber 311 to the CVD process according to the process.
chamber 312, Rf etching chamber 313, sputtering chamber 314
, to the load lock chamber 315 without being exposed to outside air. (Method for Forming a Buried Electrode) A film forming procedure for forming a buried electrode according to the present invention will be described. First, prepare the base. As the substrate, for example, single crystal S
A wafer in which an absolute MU with apertures of various diameters is formed is prepared. FIG. 6(A) is a schematic diagram showing a part of this base. Here, 40 is a single crystal silicon substrate as a conductive substrate, and 402 is a thermally oxidized silicon film as an insulating film (layer). 403 and 404 are openings (exposed portions), each having a different diameter. Referring to FIG. 3, the procedure for forming the Aj2 film, which will become the electrode as the first wiring layer, on the substrate is as follows. The base body described above is placed in the load lock chamber 311. Hydrogen is introduced into this load lock chamber 311 as described above to create a hydrogen atmosphere. Then, the inside of the reaction chamber 312 is evacuated to approximately 1×10 −′ Torr by the exhaust system 316b. However, the degree of vacuum inside the reaction chamber 312 is lXl0-'To
A1 can be formed even if it is worse than rr. Then, the DMA bubbled from the gas line 319
Supply H gas. H2 is used as the carrier gas for the DMAH line. The second gas line 319' is for H2 as a reaction gas, and H2 flows from this second gas line 319'.
The reaction chamber 3 is opened by adjusting the opening degree of a slow leak valve (not shown).
12 to a predetermined value. A typical pressure in this case is approximately 1.5 Torr. DM from DMAH line
AH is introduced into the reaction tube. The total pressure is approximately 1.5 Torr
, the DMAH partial pressure is approximately 5.0xlO-'Torr. Thereafter, the halogen lamp 330 is energized to directly heat the cube. In this way, Ai is selectively deposited. After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH is temporarily stopped. The predetermined deposition time of the Al1 film deposited in this process is the time required for the thickness of the AA film on Si (single crystal silicon substrate 1) to become equal to the film thickness of 5in2 (thermal oxidation silicon film 2). , which can be determined in advance by experiment. At this time, the temperature of the substrate surface due to direct heating is approximately 270°C. According to the steps up to this point, Aj2M405 is selectively deposited inside the openings as shown in FIG. 6(B). (First Embodiment) As shown in Fig. 1, the first embodiment has a combination structure of an electrode in a contact hole, a barrier metal on top of the electrode, and a main wiring on top of the electrode. . Single-crystal An (A=0.8 μm) is formed as a buried electrode using the aforementioned selective AA-CVD method, and then TiN is formed non-selectively using a sputtering method or the like. A barrier metal layer such as TiW and A1@ are formed on the entire surface. A pattern is applied using a wiring mask having a dimension of C=0.6 μm as shown in the present invention, and etching is performed. First, only AjZ is etched with a gas such as BC423, taking into consideration the selectivity of resist/A It/T i N. Subsequently, by etching only TiN with a gas such as CF4 while considering the selection ratio of A J2 /T i N, the above-mentioned electrode structure shown in FIG. 1 can be obtained. (Second Embodiment) As shown in FIG. 8, in this second embodiment, only the electrode in the contact hole and above it are made of single crystal AIl, and the insulating film is made of polycrystalline Aj2 as a non-single crystal. This is a certain wiring structure. In FIG. 8, 801 is a semiconductor substrate, 802 is a functional region (impurity diffusion region), 803 is an insulating film, 804 is a contact hole, 805 is single crystal aluminum formed on the semiconductor substrate, and 806 is an insulating layer. This is a wiring portion made of polycrystalline aluminum. In the same manner as in the first embodiment, a buried electrode (A=0.8 μm) is formed using a selective An-CVD method, and then Al is deposited as a wiring using a non-selective CVD method. Next, the wiring mask (C=0.7 μm) shown in the present invention
Apply the pattern and etch it. Polycrystalline A
The electrode structure described above can be formed satisfactorily by etching using a chlorine-based gas while taking into consideration the heselectivity ratio of ll/car crystal 8ρ. (Third Embodiment) As shown in FIG. 9, the third embodiment has a wiring structure in which the electrode in the contact hole and the wiring above it and on the insulating film are made of different materials. Even in such a case, a similarly good electrode structure can be formed. In FIG. 9, 901 is a semiconductor substrate, 902 is a functional region (impurity diffusion region), 903 is an insulating film, 904 is a contact hole, 905 is an electrode buried in the contact hole, and 906 is a wiring different from the electrode material. It is. Similarly to the first embodiment, selection Aj2. -Embedded electrode (A=0.8μm) made of single crystal AI using CVD method
form. Subsequently, W or the like, which is a wiring material, is formed by sputtering. Next, a pattern is formed using the wiring mask according to the present invention and etched. The above electrode structure (C=O, S μm) can be achieved by etching using a CF4-based gas while taking into account the All/W selectivity. (Fourth Embodiment) The fourth embodiment is an electrode structure in which the wiring is thickened as shown in FIG. 10. In FIG. 10, 1001 is a semiconductor substrate, 1002 is a functional region (impurity diffusion region), 1003 is an insulating film, 1
004 is a contact hole, 1005 is an electrode and wiring,
Reference numeral 1006 denotes electrodes and wiring made thick by selective CVD after patterning. In the electrode structure of the fourth embodiment, regardless of the crystal structure of the material such as polycrystal or single crystal, the buried electrode and wiring are
etc., if etching is performed using a wiring mask to obtain wiring according to the present invention, there is a risk that reliability will be lowered due to over-etching. Therefore, in the fourth embodiment, after etching, selective CVD is performed again to thicken the wiring portion, thereby significantly increasing reliability. In particular, by employing the above-mentioned Al2-CVD method, it is possible to obtain interconnections with excellent flatness, low resistance, and resistance to migration. (Application to semiconductor device) Below, as a semiconductor device having an electrode structure according to the present invention,
A specific explanation will be given using a bipolar transistor and comparing it with a conventional example. FIG. 11 is a plan view and a cross-sectional view for explaining a conventional bipolar transistor, and FIG. 12 is a plan view and a cross-sectional view for explaining the above-mentioned bipolar transistor. As is clear from the figure, in bipolar transistors, by adopting the above electrode configuration, it is possible to reduce the distance between electrodes and the distance between wires, and accordingly, it is possible to reduce the diffusion area. becomes. Therefore, it is possible to reduce the capacitance and resistance value, and it is possible to obtain a bipolar transistor that can operate at high speed. In FIGS. 11 and 12, the semiconductor substrate 1101.1
Collector regions 1102 and 120 are located on the upper part of the main surface of 201.
2. Low impurity concentration regions 1103 and 1203 are provided. A base region 1105.1205 and an n9 type emitter region 1106.1206 are formed thereon. On the main surface of the semiconductor substrate on which the bipolar transistor is formed in this manner, electrodes 108, 1209, and electrodes 109, 1210, 1211 are formed. Further, numerals 1107 and 1207 are interlayer insulating films, and 110
4.1204 is a trench isolation region. Although the insulating film on the wiring is not shown here, when forming the insulating film, it is clear from the shape of the underlying electrode and wiring that this example has a structure with better step coverage. . (Description of Manufacturing Method) Hereinafter, a method of manufacturing the bipolar transistor according to the above-described embodiment will be described. First, As is implanted into a single-crystal P-type silicon substrate 1201 to form a buried region 12 for reducing collector resistance.
Form 02. Next, by epitaxial growth, n-
A mold collector region [1203 is formed. Then, a portion where an element isolation region 1204 is to be formed is etched. By depositing and burying an oxide film or polycrystalline silicon into the trench formed by etching, the element isolation region 1 is formed.
204 is formed. Thereafter, a P-type base region 1205 is formed at a desired position by implanting B ions. Further, P is diffused therein to form an N1 type emitter region] 206. In this way, silicon oxide [1207] is formed as an insulating film by CVD on the main surface of the semiconductor substrate on which each semiconductor region is formed, and a contact hole 1208 with a diameter of 0.8 x 0.8 μm is formed by reactive ion etching. Form. Here, the insulating film is Si made by thermal oxidation method.
Silicon oxide film (BPSG) containing O2, boron, and phosphorus
) may be an insulating film in which a plurality of insulating films are laminated, such as a combination of the above. Next, An is selectively deposited in the contact hole by the aforementioned Al2-CVD method, especially by thermal CVD method using DMAH as a raw material gas and hydrogen as a reaction gas to maintain the substrate surface at about 270°C. An electrode 1209 made of 1 is formed on the single crystal. Furthermore, a TiN film 1210 with a thickness of 100
After that, 5,000 to 10,000 layers of unselected All@1211 are deposited by sputtering. Then, using a mask with a wiring design according to the present invention, first, AIt is etched with a chlorine-based gas. Next, patterned A using CF4-based gas
TiN is etched using l2 as a mask. In this way, a bipolar transistor having the configuration shown in FIG. 12 with a wiring width of 0.5 μm can be obtained. A ring oscillator using several hundred transistors formed by the manufacturing method described above was manufactured, and its characteristics and durability tests were conducted. As a result, characteristics such as signal delay and damage caused by long-term continuous operation have been improved compared to conventional examples, and the degree of integration has been improved without reducing yield. [Effects] According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that is miniaturized and highly reliable, and the degree of freedom in design is increased because the margin can be appropriately selected. Can be provided at a reasonable price.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による半導体素子用の電極構
造を説明するための模式図、 第2図乃至第5図は、本発明による半導体装置を製造す
るのに好適な製造装置を説明する為の槙成因、 第6図は本発明の半導体装置を製造するに好適なCVD
法による成膜手順を説明するための模式第7図は従来技
術による半導体素子用電極の構造を説明するための模式
図、 第8図、第9図、第10図は本発明による半導体素子用
電極の他の実施例を示す模式図、第11図は従来のバイ
ポーラトランジスタを説明するための模式図、 第12図は本発明によるバイポーラトランジスタを説明
するための模式図である。 ント、全日月によろ嘴?、木す配り卑、輿改CA)平面
図 /ρ/ CB)L−L’の断面図 メe 3な j/ど 4夕 必ざ 懲7図 様米のミオ孕西l線講造− (A) 平面図 りρノ CB)L−L’の醗面図 2に発日月1:よる慟し下秒厘乙糸檗構蓑し戊η 木兇日目1こよろt壜西乙線構造 りθ/ /θθl 躬//図 従来イ列のパ゛イボ−7Fう〉ジスタ (A)’!−面図 //ρ/ (B)L−L′の町面図
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an electrode structure for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 5 illustrate a manufacturing apparatus suitable for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Figure 6 shows the CVD method suitable for manufacturing the semiconductor device of the present invention.
7 is a schematic diagram for explaining the structure of an electrode for a semiconductor device according to the prior art, and FIGS. 8, 9, and 10 are diagrams for explaining the structure of an electrode for a semiconductor device according to the present invention. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating another embodiment of the electrode, FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a conventional bipolar transistor, and FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a bipolar transistor according to the present invention. nt, full moon beak? , Tree distribution base, Koshikai CA) Plan / ρ / CB) Cross-sectional view of L-L' Me 3 na j / Do 4 evening must be punished 7 illustrations of rice Mio Hansei l line Kozo - ( A) Plan view ρ no CB) L-L' surface diagram 2. Date and month 1: Yoru Kashishi lower second line Otoboku structure. ri θ/ /θθl 躬//Fig. -Side view //ρ/ (B) Town view of L-L'

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基体の主面側に設けられ半導体素子に接続
された電極と前記電極に接続された配線とを有する半導
体装置において、前記電極と前記配線との接続部におけ
る前記電極上面が実質的に平坦で、その一辺の長さをA
、前記接続部における前記配線の幅をCとした時、前記
AおよびCがA≧Cの関係を満足していることを特徴と
する半導体装置。
(1) In a semiconductor device having an electrode provided on the main surface side of a semiconductor substrate and connected to a semiconductor element, and a wiring connected to the electrode, the upper surface of the electrode at the connection portion between the electrode and the wiring is substantially is flat, and the length of one side is A
. A semiconductor device, wherein A and C satisfy the relationship A≧C, where C is the width of the wiring in the connection portion.
(2)請求項(1)に記載の半導体装置において前記電
極と前記配線の間にバリアメタルを有することを特徴と
する半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim (1), further comprising a barrier metal between the electrode and the wiring.
(3)請求項(1)に記載の半導体装置において前記電
極が単結晶アルミニウム、前記配線が多結晶アルミニウ
ムであることを特徴とする半導体装置。
(3) The semiconductor device according to claim (1), wherein the electrode is made of single crystal aluminum and the wiring is made of polycrystalline aluminum.
(4)請求項(1)に記載の半導体装置において前記電
極および前記配線が互いに異なる種類の材料であること
を特徴とする半導体装置。
(4) The semiconductor device according to claim (1), wherein the electrode and the wiring are made of different materials.
(5)請求項(1)に記載の半導体装置において前記電
極および前記配線が同一材料であることを特徴とする半
導体装置。
(5) The semiconductor device according to claim (1), wherein the electrode and the wiring are made of the same material.
(6)請求項(1)に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、選択堆積法により半導体基体上に設けられた開孔
を有する絶縁膜内に導電性の膜を堆積させた後、該絶縁
膜及び該導電性の膜の上に導電性の膜を堆積させこれを
パターニングすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(6) In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim (1), after depositing a conductive film in an insulating film having openings provided on a semiconductor substrate by a selective deposition method, the insulating film is and a method of manufacturing a semiconductor device, comprising depositing a conductive film on the conductive film and patterning the same.
(7)請求項(6)に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記選択堆積法はアルキルアルミニウムハイドラ
イドと水素とを用いた化学気相堆積法であることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
(7) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (6), wherein the selective deposition method is a chemical vapor deposition method using an alkyl aluminum hydride and hydrogen.
(8)請求項(7)に記載の半導体装置の製造方におい
て前記アルキルアルミニウムハイドライドはメチル基を
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(8) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (7), wherein the alkyl aluminum hydride contains a methyl group.
(9)請求項(8)に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記アルキルアルミニウムハイドライドはジメチ
ルアルミニウムハイドライドであることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
(9) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (8), wherein the alkyl aluminum hydride is dimethylaluminum hydride.
(10)請求項(1)に記載の半導体装置を用いた電子
機器。
(10) An electronic device using the semiconductor device according to claim (1).
JP24049490A 1990-09-10 1990-09-10 Semiconductor device provided with improved electrode structure and manufacture thereof Pending JPH04119669A (en)

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EP19910308204 EP0480580A3 (en) 1990-09-10 1991-09-09 Electrode structure of semiconductor device and method for manufacturing the same
US07/757,480 US5302855A (en) 1990-09-10 1991-09-10 Contact electrode structure for semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06309297A (en) * 1993-04-19 1994-11-04 Agency Of Ind Science & Technol Combination optimizing device

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