JPH04155823A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH04155823A
JPH04155823A JP2280743A JP28074390A JPH04155823A JP H04155823 A JPH04155823 A JP H04155823A JP 2280743 A JP2280743 A JP 2280743A JP 28074390 A JP28074390 A JP 28074390A JP H04155823 A JPH04155823 A JP H04155823A
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JP
Japan
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film
conductive film
type
melting point
point metal
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Application number
JP2280743A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Ueda
誠二 上田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH04155823A publication Critical patent/JPH04155823A/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable an aluminum alloy electrode to be miniaturized for enhancing the reliability upon a semiconductor by a method wherein the plugs coated with a high melting point metal are formed in contact holes. CONSTITUTION:A P type well region 2, an N-type well region 3 and element isolating regions 4 comprising silicon dioxide films are formed on a P-type silicon substrate 1; an N-type impurity diffused layer 5 is formed on the P-type well region 2; while a P type impurity diffused layer 6 is formed on the N-type well region 3. Besides, an interlayer insulating film 7 comprising silicon dioxide film is formed on the main surface of the silicon substrate 1 while contact holes A, B are made on the positions above respective impurity diffused layers 5, 6. Furthermore, a titanium tungsten film 11 is formed on the whole surface while a polycrystalline silicon film 12 containing phosphorus is deposited on the surface of the film 12 and then etched back to be left only on the contact holes A, B so as to form polycrystalline silicon plugs 12a, 12b in respective holes A, B. Later, an aluminum alloy film 13 is deposited on the whole surface. Next, the aluminum alloy film 13 is etched away by photoetching step to form the pattern of an electrode wiring and later silicon nitride vacuum as the passivation film 8 of a semiconductor device is produced by plasma excited vapor deposition process.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高密度集積回路装置において、コンタクトホ
ールでの断線を防止することにより、配線密度の向上と
金属配線の信頼性の向上とを図ることを目的とする。高
密度化に好適な半導体装置およびその製造方法に関する
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention improves wiring density and reliability of metal wiring in high-density integrated circuit devices by preventing disconnection at contact holes. The purpose is to The present invention relates to a semiconductor device suitable for high density and a manufacturing method thereof.

(従来の技術) 近年、MOS集積回路装置の高密度化、高集積化が進ん
でおり、例えばダイナミックRAMに関しては最小寸法
0.6ミクロンで形成され、16メガピツト以上の大容
量のものか報告されるに至っているか、微細化の一つの
技術的課題として、電極や金属配線の微細加工技術の向
上か挙げられる。特に、アルミニウム合金に代表される
金属配線に関しては微細化か難しく、サブミクロンパタ
ーンでの配線や電極形成に技術的課題か多い。この技術
的課題の主なものは、アルミニウム合金膜のコンタクト
ホールての段差被覆性か悪くなることによって配線の接
続が不安定で信頼性か低くなることである。
(Prior Art) In recent years, MOS integrated circuit devices have become more dense and highly integrated. For example, dynamic RAMs are formed with a minimum dimension of 0.6 microns and have a large capacity of 16 megapits or more. One of the technical challenges for miniaturization is the improvement of microfabrication technology for electrodes and metal wiring. In particular, it is difficult to miniaturize metal wiring, typically made of aluminum alloys, and there are many technical challenges in forming wiring and electrodes in submicron patterns. The main technical problem is that the contact hole coverage of the aluminum alloy film deteriorates, resulting in unstable wiring connections and low reliability.

次に、従来から実施されている半導体集積回路装置の電
極形成方法を第7図に示す。同図は、半導体基板に形成
された拡散層からの電極取り出し部分を示したCMO5
集積回路装置の部分工程断面図である。
Next, FIG. 7 shows a conventional method for forming electrodes of a semiconductor integrated circuit device. The figure shows the part of the CMO5 electrode taken out from the diffusion layer formed on the semiconductor substrate.
FIG. 3 is a partial process cross-sectional view of the integrated circuit device.

同図(a)において、1はP型シリコン基板、2はシリ
コン基板の主面に形成されたP型ウェル領域、3は同じ
くN型ウェル領域、4は二酸化珪素膜からなる素子分離
領域、5はP型ウェル領域2に形成されたN型不純物拡
散層、6はN型ウェル領域3に形成されたP型不純物拡
散層、7は二酸化珪素膜からなる層間絶縁膜、A、Bは
層間絶縁膜7に形成されたコンタクトホールであって、
シリコン基板1に形成された2つの不純物拡散層5.6
からの電極取り出し口である。次に、同図(b)に示す
如く、高融点金属のチタンタングステン11、アルミニ
ウム合金13を周知のスパッター蒸着法で堆積する。コ
ンタクトホールA、  Bの面積は、0.7X0,7平
方ミクロンである。
In the same figure (a), 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a P-type well region formed on the main surface of the silicon substrate, 3 is also an N-type well region, 4 is an element isolation region made of a silicon dioxide film, 5 is an N-type impurity diffusion layer formed in the P-type well region 2, 6 is a P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well region 3, 7 is an interlayer insulation film made of a silicon dioxide film, and A and B are interlayer insulation layers. A contact hole formed in the film 7,
Two impurity diffusion layers 5.6 formed on silicon substrate 1
This is the electrode outlet from. Next, as shown in FIG. 3B, titanium tungsten 11, which is a high melting point metal, and aluminum alloy 13 are deposited by a well-known sputter deposition method. The area of contact holes A and B is 0.7×0.7 microns square.

続いて、同図(C)に示す如くアルミニウム合金13、
高融点金属11を周知の写真食刻法で電極のパターンニ
ングとシンター処理を行った後、パッシベーション膜8
を堆積してCMO5集積回路装置が製作される。
Subsequently, as shown in the same figure (C), aluminum alloy 13,
After performing electrode patterning and sintering on the high melting point metal 11 using a well-known photolithography method, a passivation film 8 is formed.
A CMO5 integrated circuit device is fabricated by depositing.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の電極形成方法では、同図(b
)から判るようにコンタクトホールA。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above conventional electrode forming method,
) As you can see, contact hole A.

Bの底部の隅には、殆どアルミニウム合金13が被覆し
ておらず、このためマイクロクラックが発生し易い。ま
た、コンタクトホールA、Bの内壁には極く薄く被覆し
ているたけであるため、アルミニウム合金13のステッ
プカバーが悪<、電極の信頼性が低くなる欠点がある。
The bottom corner of B is hardly covered with the aluminum alloy 13, and therefore microcracks are likely to occur. Further, since the inner walls of the contact holes A and B are only coated very thinly, there is a drawback that the step cover of the aluminum alloy 13 is poor and the reliability of the electrode is reduced.

更に、同図(C)から判るようにパッシベーション膜8
はコンタクトホールA、  Bの中にまで入らないため
、コンタクトホール開口後中には空隙の部分が形成され
Furthermore, as can be seen from the same figure (C), the passivation film 8
does not penetrate into contact holes A and B, so a gap is formed after the contact holes are opened.

この空隙部分がボイドとなって残存して、パッシベーシ
ョンクラックを発生させたり、耐湿性不良を引き起こす
ことになる。特に、コンタクトホールの面積が0.7X
0.7平方ミクロン以下又はコンタクトホールのアスペ
クト比が1以上となると顕著にボイドが発生して前記の
ような悪影響が生じる。
These voids remain as voids, causing passivation cracks and poor moisture resistance. In particular, the contact hole area is 0.7X
If the contact hole has an aspect ratio of 0.7 microns or less or an aspect ratio of 1 or more, significant voids will occur, resulting in the above-mentioned adverse effects.

そこで、従来、上記の欠点を解決すべく、例えばコンタ
クトホール開口後、該コンタクトホール内にタングステ
ンや多結晶シリコン膜のプラグを形成するという微小孔
の電極取り出し法が提案されているが、タングステンは
高い膜応力があり、且つコンタクトホール内に発生する
ボイドを完全に除去できないし、エッチバックを行うこ
とが困難である欠点かある。しかも、このような選択成
長法はシリコン基板へのエロージョンなどの多くの課題
かあることか開示されている(例えばつイ・エム・アイ
・シー コンファレンス 1985年 350頁 VM
ICC0NF、P、350.1985)。更に、多結晶
シリコンプラグをCMO8集積回路装置に適用する場合
に、P型拡散層およびN型拡散層に対するコンタクトの
形成時に、各々の多結晶シリコン膜プラグとしてP型不
純物。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, a method for taking out the electrode through a microhole has been proposed, for example, by forming a plug of tungsten or polycrystalline silicon film in the contact hole after opening the contact hole. There are disadvantages in that there is high film stress, voids generated in contact holes cannot be completely removed, and it is difficult to etch back. Furthermore, it has been disclosed that such a selective growth method has many problems such as erosion of the silicon substrate (for example, Tsui MIC Conference, 1985, p. 350 VM
ICC0NF, P, 350.1985). Furthermore, when applying polycrystalline silicon plugs to a CMO8 integrated circuit device, when forming contacts to the P-type diffusion layer and the N-type diffusion layer, P-type impurities are added to each polycrystalline silicon film plug.

又はN型不純物の何れを供給すべきかを選択的に決定し
なければならないため、工程が複雑になり実用化するに
は課題が多い。
Alternatively, it is necessary to selectively decide which of the N-type impurities to supply, which complicates the process and poses many problems for practical use.

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、特にアルミニウム合金電極の微細化を可能とし、
半導体装置の信頼性の向上を図ることにある。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to specifically enable the miniaturization of aluminum alloy electrodes,
The objective is to improve the reliability of semiconductor devices.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明では、高融点金属で
被覆されたプラグをコンタクトホールに形成する構成と
する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention has a configuration in which a plug coated with a high melting point metal is formed in a contact hole.

つまり、本発明の具体的な解決手段は、請求項(1)記
載の発明では、一導電型の半導体基板と、該半導体基板
に形成され、該半導体基板と同し導電型の第1の導電層
と、前記半導体基板に形成され。
In other words, the specific solution of the present invention is to provide a semiconductor substrate of one conductivity type, and a first conductivity layer formed on the semiconductor substrate and of the same conductivity type as the semiconductor substrate. a layer formed on the semiconductor substrate.

前記第1の導電層と逆導電型の第2の導電層と、前記第
1の導電層と第2の導電層との間を絶縁する層間絶縁膜
と、該層間絶縁膜の所定位置に開口するコンタクトホー
ルと、前記層間絶縁膜および前記コンタクトホールに形
成された高融点金属と、該高融点金属と接して前記コン
タクトホールに埋め込まれた第1の導電膜と、該第1の
導電膜上に少なくとも形成された第2の導電膜とを設け
る構成としている。
a second conductive layer having a conductivity type opposite to that of the first conductive layer; an interlayer insulating film that insulates between the first conductive layer and the second conductive layer; and an opening at a predetermined position of the interlayer insulating film. a contact hole formed in the interlayer insulating film and the contact hole, a first conductive film buried in the contact hole in contact with the high melting point metal, and on the first conductive film. The structure includes at least a second conductive film formed on the conductive film.

また、請求項(5)記載の発明では、半導体基板の一主
面上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜の所定位置に
コンタクトホールを開口した後、前記層間絶縁膜および
前記コンタクトホールに高融点金属を形成し、その後、
前記高融点金属上にリン、砒素及びボロンのうち1つ以
上を含む第1の導電膜を形成し、更に少なくとも前記コ
ンタクトホール内に前記第1の導電膜のプラグを形成し
、その後、前記高融点金属および前記プラグ上に第2の
導電膜を形成し、該第2の導電膜をエツチングして電極
パターンを形成する構成としている。
Further, in the invention described in claim (5), an interlayer insulating film is formed on one main surface of a semiconductor substrate, and a contact hole is opened at a predetermined position of the interlayer insulating film, and then the interlayer insulating film and the contact hole are opened. to form a high melting point metal, and then
forming a first conductive film containing one or more of phosphorus, arsenic, and boron on the high melting point metal; further forming a plug of the first conductive film in at least the contact hole; A second conductive film is formed on the melting point metal and the plug, and the second conductive film is etched to form an electrode pattern.

(作用) 前記の構成により、本発明では、第1の導電膜より成る
プラグが高融点金属で被覆された状態でコンタクトホー
ルに位置するので、シリコン基板ヘノエロージョンを考
慮する必要がないと共に、第1の導電膜としては第1及
び第2の導電層のP型、N型を問わず同一導電型の不純
物を使用しながら、ボイドの発生を確実に防止して、コ
ンタクトホールがサブミクロンサイズであっても安定し
て電極を取り出すことができる。
(Function) With the above configuration, in the present invention, the plug made of the first conductive film is located in the contact hole in a state covered with the high melting point metal, so there is no need to consider the erosion of the silicon substrate, and For the first conductive film, impurities of the same conductivity type are used regardless of whether they are P-type or N-type in the first and second conductive layers, and voids are reliably prevented and contact holes are formed in submicron size. Even if there is a problem, the electrode can be taken out stably.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る半導体装置のアルミニウム合金の
電極構造を示す第1の実施例である。同図は、CMO3
集積回路装置の部分構造断面図であって、1はP型シリ
コン基板、2は該シリコン基板1の主面に形成され、該
シリコン基板1と同じ導電型の第1の導電層としてのP
型ウェル領域、3は同じくシリコン基板1の主面に形成
され、前記P型ウェル領域2とは逆導電型の第2の導電
層としてのN型ウェル領域である。また、4は二酸化珪
素膜からなる素子分離領域、5はP型ウェル領域2に形
成されたN型不純物拡散層、6はN型ウェル領域3に形
成されたP型不純物拡散層である。さらに、7は前記P
型ウェル領域2とN型ウェル領域3との間を絶縁する二
酸化珪素膜からなる層間絶縁膜、A、Bは層間絶縁膜7
に形成されたコンタクトホールであって、各々シリコン
基板1に形成された2つの不純物拡散層5.6からの電
極取り出し口である。
FIG. 1 shows a first embodiment of an aluminum alloy electrode structure of a semiconductor device according to the present invention. The figure shows CMO3
1 is a partial structural sectional view of an integrated circuit device, in which 1 is a P-type silicon substrate; 2 is a P-type silicon substrate formed on the main surface of the silicon substrate 1 and serving as a first conductive layer of the same conductivity type as the silicon substrate 1;
A type well region 3 is also formed on the main surface of the silicon substrate 1, and is an N type well region serving as a second conductive layer having a conductivity type opposite to that of the P type well region 2. Further, 4 is an element isolation region made of a silicon dioxide film, 5 is an N-type impurity diffusion layer formed in the P-type well region 2, and 6 is a P-type impurity diffusion layer formed in the N-type well region 3. Furthermore, 7 is the P
An interlayer insulating film made of a silicon dioxide film that insulates between the type well region 2 and the N-type well region 3; A and B are interlayer insulating films 7;
These are contact holes formed in the silicon substrate 1, and are electrode extraction ports from the two impurity diffusion layers 5.6 formed in the silicon substrate 1, respectively.

加えて、11は前記層間絶縁膜7及びコンタクトホール
A、 Hに形成された高融点金属としてのチタンタング
ステン膜、12a、12bは各々前記コンタクトホール
A、B内に埋め込まれ、下端部が前記チタンタングステ
ン膜11に接する第1の導電膜であって多結晶シリコン
プラグを構成する。また、13は該多結晶シリコンプラ
グ12a。
In addition, 11 is a titanium tungsten film as a refractory metal formed in the interlayer insulating film 7 and the contact holes A and H, and 12a and 12b are embedded in the contact holes A and B, respectively, and the lower end portions are formed of the titanium tungsten film. The first conductive film is in contact with the tungsten film 11 and constitutes a polycrystalline silicon plug. Further, 13 is the polycrystalline silicon plug 12a.

12b及びチタンタングステン膜111面に形成された
アルミニウム合金膜、8はパッシベーション膜である。
12b and an aluminum alloy film formed on the surface of the titanium-tungsten film 111, 8 is a passivation film.

前記2つの多結晶シリコンプラグ12a、12bは共に
N型に不純物ドープされており、チタンタングステン膜
11及びアルミニウム合金膜13により被覆されて囲ま
れた構造となっている。
The two polycrystalline silicon plugs 12a and 12b are both doped with N-type impurities, and are covered and surrounded by a titanium-tungsten film 11 and an aluminum alloy film 13.

次に、第1図に示したCMOS集積回路装置の製造方法
の第1の実施例を第2図(a)〜(d)の工程断面図に
示す。先ず、同図(a)において、P型シリコン基板1
に、P型ウェル領域2、N型ウェル領域3、二酸化珪素
膜からなる素子分離領域4、P型ウェル領域2にN型不
純物拡散層5、N型ウェル領域3にP型不純物拡散層6
を形成する。また、シリコン基板1の主面上に二酸化珪
素膜からなる層間絶縁膜7を形成し、該層間絶縁膜7の
間で各不純物拡散層5,6の上方の位置にコンタクトホ
ールA、Bを開口する。ここに、コンタクトホールA、
Bの直径は、0.6ミクロンである。
Next, a first embodiment of the method for manufacturing the CMOS integrated circuit device shown in FIG. 1 is shown in process cross-sectional views in FIGS. 2(a) to 2(d). First, in the same figure (a), a P-type silicon substrate 1
, a P-type well region 2, an N-type well region 3, an element isolation region 4 made of a silicon dioxide film, an N-type impurity diffusion layer 5 in the P-type well region 2, and a P-type impurity diffusion layer 6 in the N-type well region 3.
form. Further, an interlayer insulating film 7 made of a silicon dioxide film is formed on the main surface of the silicon substrate 1, and contact holes A and B are opened between the interlayer insulating film 7 and above each of the impurity diffusion layers 5 and 6. do. Here, contact hole A,
The diameter of B is 0.6 microns.

次に、同図(b)に示す如く、層間絶縁膜7及びコンタ
クトホールA、Bにチタンタングステン膜11を形成し
、該チタンタングステン膜11の上面に、リンを含んだ
多結晶シリコン膜12を周知のシラン、フォスフインの
混合ガスを用いた減圧気相成長法により膜厚0.5ミク
ロンを堆積する。前記多結晶シリコン膜12にはフォス
フインの替わりに砒素又はボロンを含む膜を用いても実
施可能である。また、不純物を含まない多結晶シリコン
を堆積し、この被膜にリンをイオン注入法により不純物
ドープすることによっても可能である。
Next, as shown in FIG. 6B, a titanium-tungsten film 11 is formed in the interlayer insulating film 7 and the contact holes A and B, and a polycrystalline silicon film 12 containing phosphorus is formed on the upper surface of the titanium-tungsten film 11. A film with a thickness of 0.5 microns is deposited by a low pressure vapor phase growth method using a well-known mixed gas of silane and phosphine. It is also possible to use a film containing arsenic or boron instead of phosphine for the polycrystalline silicon film 12. Alternatively, it is also possible to deposit polycrystalline silicon that does not contain impurities and dope this film with phosphorus as an impurity by ion implantation.

続いて、同図(c)に示す如く、多結晶シリコン膜12
をエッチバックしてコンタクトホールA。
Subsequently, as shown in the same figure (c), a polycrystalline silicon film 12 is
Etch back contact hole A.

B内にのみ選択的に多結晶シリコン膜12を残して多結
晶シリコンプラグ12a、12bを形成する。このエッ
チバックは、周知のSF6ガスを用いたプラズマエツチ
ング法により行うことかできる。そして、その後にアル
ミニウム合金膜13を堆積する。このアルミニウム合金
膜13は、チタンタングステン膜11、多結晶シリコン
プラグ12a、12bに重ねて堆積される。
Polycrystalline silicon plugs 12a and 12b are formed by selectively leaving polycrystalline silicon film 12 only in area B. This etchback can be performed by a well-known plasma etching method using SF6 gas. After that, an aluminum alloy film 13 is deposited. This aluminum alloy film 13 is deposited to overlap the titanium tungsten film 11 and the polycrystalline silicon plugs 12a and 12b.

加えて、同図(d)に示す如く、周知の写真食刻法によ
りアルミニウム合金膜13をエツチングして電極配線の
パターンが形成され、その後、半導体装置のパッシベー
ション膜8としてプラズマ励起型気相成長法による窒化
珪素真空を形成して、CMOS集積回路装置が製作され
る。
In addition, as shown in FIG. 3(d), the aluminum alloy film 13 is etched by a well-known photolithography method to form an electrode wiring pattern, and then a passivation film 8 of the semiconductor device is formed by plasma-enhanced vapor phase growth. A CMOS integrated circuit device is fabricated by forming a silicon nitride vacuum using a method.

したがって、上記実施例では、電極取り出し部でのコン
タクト抵抗は、例えばP型不純物拡散層6との接続では
、チタンタングステン膜11と多結晶シリコンプラグ1
2bとアルミニウム合金膜13との3層の膜の合計抵抗
となって、0.7X0、 7平方ミクロンのホールの大
きさの下で200〜220Ω/個であり、N型不純物拡
散層5との接続では同じく55〜60Ω/個となった。
Therefore, in the above embodiment, the contact resistance at the electrode lead-out portion is, for example, in connection with the P-type impurity diffusion layer 6, between the titanium tungsten film 11 and the polycrystalline silicon plug 1.
The total resistance of the three layers of 2b and the aluminum alloy film 13 is 200 to 220 Ω/piece under the hole size of 0.7×0, 7 square microns, and the resistance with the N-type impurity diffusion layer 5 is The connection was also 55-60Ω/piece.

コンタクトホールA、Bの深さが0.5ミクロンから1
.5ミクロンの間では各コンタクト抵抗の差は小さい。
The depth of contact holes A and B is from 0.5 microns to 1
.. The difference in each contact resistance is small between 5 microns.

また、多結晶シリコンプラグ12a。Also, a polycrystalline silicon plug 12a.

12bの存在ノこよりコンタクトホールA、B部分の段
差でのアルミニウム合金膜13の被覆性か良くなるので
、コンタクトホールA、Bがサブミクロンサイズであっ
てもボイドの発生を確実に防止しながら、安定して電極
を取り出すことかでき、信頼性のよい接続か可能である
Because of the presence of 12b, the coverage of the aluminum alloy film 13 at the step between the contact holes A and B is improved, so even if the contact holes A and B are submicron in size, voids can be reliably prevented from occurring. The electrode can be taken out stably and a reliable connection can be made.

しかも、多結晶シリコンプラグ12a、12bはチタン
タングステン膜11で被覆されているので、シリコン基
板1へのエロージョンを考慮する必要がないと共に、N
型不純物拡散層5及びP型不純物拡散層6のプラグ12
a、12bを共にN型で構成でき、工程を簡易にできる
Moreover, since the polycrystalline silicon plugs 12a and 12b are covered with the titanium-tungsten film 11, there is no need to consider erosion to the silicon substrate 1, and the N
Plug 12 of type impurity diffusion layer 5 and P type impurity diffusion layer 6
Both a and 12b can be constructed of N type, and the process can be simplified.

尚、本実施例では、多結晶シリコンプラグ12a、12
bの側面及び底部をチタンタングステン膜11で被覆し
たが、他の高融点金属膜として、チタン/チタンナイト
ライド積層膜、金属珪化物モリブデンシリサイド、タン
グステンシリサイド。
Note that in this embodiment, the polycrystalline silicon plugs 12a, 12
Although the side and bottom portions of b are covered with a titanium tungsten film 11, other high melting point metal films include a titanium/titanium nitride laminated film, metal silicide molybdenum silicide, and tungsten silicide.

又はチタンシリサイドなどでも同様な効果が得られる。Alternatively, a similar effect can be obtained using titanium silicide.

第3図および第4図は本発明の第2の実施例を示し、第
3図はCM OS集積回路装置の構造断面図、第4図は
第3図のCM OS集積回路装置の製造工程断面図を示
す。第3図において、1はP型シリコン基板、2はP型
ウェル領域、3は同しくN型ウェル領域、4は素子分離
領域、5はN型不純物拡散層、6はP型不純物拡散層、
7は層間絶縁膜、31a、31bはチタンタングステン
膜、12c、12dは多結晶シリコンプラグ、32a。
3 and 4 show a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a structural cross-sectional view of a CM OS integrated circuit device, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the CM OS integrated circuit device shown in FIG. Show the diagram. In FIG. 3, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is a P-type well region, 3 is also an N-type well region, 4 is an element isolation region, 5 is an N-type impurity diffusion layer, 6 is a P-type impurity diffusion layer,
7 is an interlayer insulating film, 31a and 31b are titanium tungsten films, 12c and 12d are polycrystalline silicon plugs, and 32a.

32bはモリブデンシリサイド膜、13はアルミニウム
合金膜、8はパッシベーション膜を示す。
32b is a molybdenum silicide film, 13 is an aluminum alloy film, and 8 is a passivation film.

多結晶シリコンプラグ12a、12bは共にN型に不純
物ドープされており、コンタクトホールの底部及び側面
はチタンタングステン膜:31a、31bによって被覆
され、多結晶シリコンプラグ12a、12bの上部はモ
リブデンシリサイド膜32a、32bとアルミニウム合
金膜13の積層膜に接続される構造となっている。
Both the polycrystalline silicon plugs 12a and 12b are doped with N-type impurities, the bottom and side surfaces of the contact holes are covered with titanium-tungsten films 31a and 31b, and the tops of the polycrystalline silicon plugs 12a and 12b are covered with a molybdenum silicide film 32a. , 32b and the aluminum alloy film 13.

次に、第3図のCMOS集積回路装置の製造工程を第4
図に基いて説明する。同図(a)において、上記第1の
実施例と同様に、P型シリコン基板1にP型ウェル領域
2、N型ウェル領域3、素子分離領域4、N型不純物拡
散層5、P型不純物拡散層6、二酸化珪素膜からなる層
間絶縁膜7を形成し、コンタクトホールA、Bを層間絶
縁膜7に形成する。次いで、同図(b)に示す如く、チ
タンタングステン膜31、及びリンを含んた多結晶シリ
コン膜12を0.5ミクロンたけ堆積する。
Next, the manufacturing process of the CMOS integrated circuit device shown in FIG.
This will be explained based on the diagram. In the same figure (a), as in the first embodiment, a P-type silicon substrate 1 is provided with a P-type well region 2, an N-type well region 3, an element isolation region 4, an N-type impurity diffusion layer 5, and a P-type impurity. A diffusion layer 6 and an interlayer insulating film 7 made of a silicon dioxide film are formed, and contact holes A and B are formed in the interlayer insulating film 7. Next, as shown in FIG. 2B, a titanium-tungsten film 31 and a polycrystalline silicon film 12 containing phosphorus are deposited to a thickness of 0.5 microns.

前記の多結晶シリコン膜12として、ボロンを含んだ多
結晶シリコン膜を堆積しても同様である。
The same effect can be obtained even if a polycrystalline silicon film containing boron is deposited as the polycrystalline silicon film 12.

続いて、同図(c)に示す如く、多結晶シリコン膜12
をエッチバックしてコンタクトホールA。
Subsequently, as shown in the same figure (c), a polycrystalline silicon film 12 is
Etch back contact hole A.

B内にのみ選択的に多結晶シリコンプラグ12a。Polycrystalline silicon plug 12a selectively only in B.

12bを残す。この時、チタンタングステン膜31も連
続してエツチングすると、製造が極めて容易となる。更
に、同図(d)に示す如く、他の高融点金属としてモリ
ブデンシリサイド膜32を堆積し、その上にアルミニウ
ム合金13を連続して堆積する。前記の他の高融点金属
としてはチタンタングステン膜31a、31bと同一の
チタンタングステン膜であってもよいし、モリブデンシ
リサイド膜の替わりにチタンシリサイド、タングステン
シリサイド等を使用してもよい。次に、同図(e)に示
す如く、周知の写真食刻法によりモリブデンシリサイド
膜32及びアルミニウム合金13を同一工程で同時にエ
ツチングして電極配線のパターンを形成し、その後、半
導体装置のパッシベーション膜8を形成してCMOS集
積回路装置か製作される。
Leave 12b. At this time, if the titanium tungsten film 31 is also etched continuously, manufacturing becomes extremely easy. Further, as shown in FIG. 2D, a molybdenum silicide film 32 is deposited as another high melting point metal, and an aluminum alloy 13 is successively deposited thereon. The other high melting point metal may be the same titanium tungsten film as the titanium tungsten films 31a and 31b, or titanium silicide, tungsten silicide, etc. may be used instead of the molybdenum silicide film. Next, as shown in FIG. 3(e), the molybdenum silicide film 32 and the aluminum alloy 13 are simultaneously etched in the same process using a well-known photolithography method to form an electrode wiring pattern, and then the passivation film of the semiconductor device is etched. 8 to fabricate a CMOS integrated circuit device.

したがって、本実施例のCMOS集積回路装置では、前
記第1の実施例の場合とほぼ同一の抵抗値を得ることが
できる。本実施例では前記第1の実施例と比べて膜構造
がやや複雑になるが、製造が容易になる。
Therefore, in the CMOS integrated circuit device of this embodiment, almost the same resistance value as in the first embodiment can be obtained. In this embodiment, the membrane structure is slightly more complicated than in the first embodiment, but manufacturing is easier.

第5図は本発明の第3の実施例を示す。同図は、多結晶
シリコンの電極配線とN型拡散層とから同時に電極を形
成する集積回路装置の具体的部分構造断面図を示し、1
はP型シリコン基板、4は素子分離領域、5はN型不純
物拡散層、41はN型多結晶シリコン配線、7は層間絶
縁膜、11はチタンタングステン膜、12e、12fは
N型多結晶シリコンプラグ、13はアルミニウム合金膜
、8はパッシベーション膜を示す。多結晶シリコンプラ
グ12e、12fは共にN型に不純物ドープされており
、チタンタングステン膜11及びアルミニウム合金膜1
3により被覆された構造をとっている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the invention. This figure shows a specific partial structural cross-sectional view of an integrated circuit device in which electrodes are simultaneously formed from polycrystalline silicon electrode wiring and an N-type diffusion layer.
is a P-type silicon substrate, 4 is an element isolation region, 5 is an N-type impurity diffusion layer, 41 is an N-type polycrystalline silicon wiring, 7 is an interlayer insulating film, 11 is a titanium-tungsten film, 12e and 12f are N-type polycrystalline silicon The plug, 13 is an aluminum alloy film, and 8 is a passivation film. Both the polycrystalline silicon plugs 12e and 12f are doped with N-type impurities, and the titanium-tungsten film 11 and the aluminum alloy film 1
It has a structure covered by 3.

次に、第5図のCMOS集積回路装置の製造方法を第6
図の製造工程断面図に基いて説明する。
Next, the method for manufacturing the CMOS integrated circuit device shown in FIG.
The explanation will be based on the manufacturing process cross-sectional diagram shown in the figure.

先ず同図(a)において、P型シリコン基板1に、素子
分離領域4、N型不純物拡散層5、多結晶シリコン配線
41、二酸化珪素膜からなる層間絶縁膜7を堆積し、次
に同図(b)に示す如く、コンタクトホールA、  B
を層間絶縁膜7に形成する。
First, as shown in FIG. 5A, an element isolation region 4, an N-type impurity diffusion layer 5, a polycrystalline silicon wiring 41, and an interlayer insulating film 7 made of a silicon dioxide film are deposited on a P-type silicon substrate 1. As shown in (b), contact holes A and B
is formed on the interlayer insulating film 7.

続いて、チタンタングステン膜11、及びリンを含んだ
多結晶シリコン膜12を0.7ミクロンだけ堆積する。
Subsequently, a titanium tungsten film 11 and a polycrystalline silicon film 12 containing phosphorus are deposited to a thickness of 0.7 microns.

そして、同図(c)に示す如く、多結晶シリコン膜12
をエッチバックしてコンタクトホールA、B内にのみ選
択的に多結晶シリコンプラグ12e、12fを残す。そ
の後、同図(d)ニ示ス如く、アルミニウム合金13を
堆積した後、周知の写真食刻法により電極配線のパター
ンを形成する。そして、半導体装置のパッシベーション
膜8を形成して(第5図参照)、第5図に示した集積回
路装置が製作される。
Then, as shown in FIG. 3(c), the polycrystalline silicon film 12
is etched back to selectively leave polycrystalline silicon plugs 12e and 12f only in contact holes A and B. Thereafter, as shown in FIG. 2D, an aluminum alloy 13 is deposited, and then an electrode wiring pattern is formed by a well-known photolithography method. Then, a passivation film 8 of the semiconductor device is formed (see FIG. 5), and the integrated circuit device shown in FIG. 5 is manufactured.

したがって、本実施例においても、前記の2つの実施例
と同様に、コンタクトホールA、Bの段差でのアルミニ
ウム合金膜13の被覆性をよくできるので、前記の2つ
の実施例と同様の効果が得られる。
Therefore, in this embodiment, as in the above two embodiments, the coverage of the aluminum alloy film 13 at the step between contact holes A and B can be improved, so that the same effect as in the above two embodiments can be achieved. can get.

以上の実施例に示した如く、多結晶シリコンプラグがチ
タンタングステンなどの一種類の膜の高融点金属膜で被
覆される構造と、コンタクトホールの内壁、底部又は上
部が異なる種類の膜により被覆される構造との2種類の
構造を採用することが可能であって、何れの場合も本発
明による効果は同じく得られる。
As shown in the above embodiments, there are two types of structures in which a polycrystalline silicon plug is covered with one type of high-melting point metal film such as titanium tungsten, and another in which the inner wall, bottom, or top of the contact hole is covered with a different type of film. It is possible to adopt two types of structures, and the same effect of the present invention can be obtained in either case.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明の半導体装置およびその製
造方法によれば、高融点金属で被覆され、  たプラグ
をコンタクトホールに形成したので、シリコン基板への
エロージョンを考慮することなく、また多結晶シリコン
プラグを使用しこれをc Ni 。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the semiconductor device and its manufacturing method of the present invention, a plug coated with a high melting point metal is formed in the contact hole, so that erosion to the silicon substrate is not taken into account. Instead, use a polycrystalline silicon plug and convert it into cNi.

S型集積回路装置へ適用する場合には、拡散層のP型、
N型を問わず同一導電型の不純物を使用しなから、コン
タクトホール内でのボイドの発生や合金膜の断線を確実
に防止して、電極を安定して取り出すことができ、CM
O3集積回路装置の信頼性の向上を図ることかできる。
When applied to an S-type integrated circuit device, the P-type diffusion layer,
Since impurities of the same conductivity type, whether N-type or not, are used, it is possible to reliably prevent voids from forming within the contact hole and disconnection of the alloy film, allowing stable extraction of the electrode.
It is possible to improve the reliability of the O3 integrated circuit device.

特に、サブミクロンサイズのコンタクトホールの電極形
成や、高アスペクト比のコンタクトホールへの信頼性の
高い電極形成に大きな効果がある。
In particular, it is highly effective in forming electrodes in submicron-sized contact holes and in forming highly reliable electrodes in contact holes with high aspect ratios.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す半導体装置の断面
図、第2図は本発明の第1の実施例の半導体装置の製造
方法を説明する工程断面図、第3図は第2の実施例を示
す半導体装置の断面図、第4図は第2の実施例の半導体
装置の製造方法を説明する工程断面図、第5図は第3の
実施例を示す半導体装置の断面図、第6図は第3の実施
例の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図、第7
図は従来の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図
である。 1・・・P型シリコン基板、2・・・P型ウェル領域、
3・・・N型ウェル領域、4・・・素子分離領域、5・
・・N型不純物拡散層、6・・・P型不純物拡散層、7
・・・層間絶縁膜、A、B・・・コンタクトホール、1
1・・・チタンタングステン膜、12a、12b・・・
多結晶シリコンプラグ、13・・・アルミニウム合金。 特許出願人 松下電子工業株式会社
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing the second embodiment; FIG. 4 is a process cross-sectional view explaining a method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment; FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing the third embodiment. , FIG. 6 is a process cross-sectional view explaining the manufacturing method of the semiconductor device of the third embodiment, and FIG.
The figure is a process cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device. 1... P-type silicon substrate, 2... P-type well region,
3... N-type well region, 4... Element isolation region, 5...
...N-type impurity diffusion layer, 6...P-type impurity diffusion layer, 7
...Interlayer insulating film, A, B...Contact hole, 1
1...Titanium tungsten film, 12a, 12b...
Polycrystalline silicon plug, 13...aluminum alloy. Patent applicant Matsushita Electronics Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型の半導体基板と、該半導体基板に形成さ
れ、該半導体基板と同じ導電型の第1の導電層と、前記
半導体基板に形成され、前記第1の導電層と逆導電型の
第2の導電層と、前記第1の導電層と第2の導電層との
間を絶縁する層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の所定位置に
開口するコンタクトホールと、前記層間絶縁膜および前
記コンタクトホールに形成された高融点金属と、該高融
点金属と接して前記コンタクトホールに埋め込まれた第
1の導電膜と、該第1の導電膜上に少なくとも形成され
た第2の導電膜とを備えたことを特徴とする半導体装置
(1) A semiconductor substrate of one conductivity type, a first conductive layer formed on the semiconductor substrate and of the same conductivity type as the semiconductor substrate, and a first conductive layer formed on the semiconductor substrate and of a conductivity type opposite to that of the first conductive layer. a second conductive layer, an interlayer insulating film that insulates between the first conductive layer and the second conductive layer, a contact hole opened at a predetermined position in the interlayer insulating film, and the interlayer insulating film and A high melting point metal formed in the contact hole, a first conductive film buried in the contact hole in contact with the high melting point metal, and a second conductive film formed at least on the first conductive film. A semiconductor device comprising:
(2)第1の導電膜は高融点金属と第2の導電膜とで囲
まれた構造であることを特徴とする請求項(1)記載の
半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim (1), wherein the first conductive film has a structure surrounded by a high melting point metal and the second conductive film.
(3)第2の導電膜は、第1の導電膜の上に位置する他
の高融点金属を有していることを特徴とする請求項(1
)記載の半導体装置。
(3) Claim (1) characterized in that the second conductive film has another high melting point metal located on the first conductive film.
).
(4)第1の導電膜および第2の導電膜のうち少なくと
も1つは多結晶シリコン膜で構成されていることを特徴
とする請求項(1)記載の半導体装置。
(4) The semiconductor device according to claim (1), wherein at least one of the first conductive film and the second conductive film is composed of a polycrystalline silicon film.
(5)半導体基板の一主面上に層間絶縁膜を形成し、該
層間絶縁膜の所定位置にコンタクトホールを開口した後
、前記層間絶縁膜および前記コンタクトホールに高融点
金属を形成し、その後、前記高融点金属上にリン、砒素
及びボロンのうち1つ以上を含む第1の導電膜を形成し
、更に少なくとも前記コンタクトホール内に前記第1の
導電膜のプラグを形成し、その後、前記高融点金属およ
び前記プラグ上に第2の導電膜を形成し、該第2の導電
膜をエッチングして電極パターンを形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
(5) After forming an interlayer insulating film on one main surface of the semiconductor substrate and opening a contact hole at a predetermined position in the interlayer insulating film, forming a high melting point metal in the interlayer insulating film and the contact hole, and then , forming a first conductive film containing one or more of phosphorus, arsenic, and boron on the high melting point metal; further forming a plug of the first conductive film in at least the contact hole; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a second conductive film on a high melting point metal and the plug, and etching the second conductive film to form an electrode pattern.
(6)第2の導電膜はアルミニウム合金であることを特
徴とする請求項(5)記載の半導体装置の製造方法。
(6) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (5), wherein the second conductive film is made of an aluminum alloy.
(7)第1の導電膜上に他の高融点金属を形成し、該他
の高融点金属の上に第2の導電膜を形成することを特徴
とする請求項(5)記載の半導体装置の製造方法。
(7) The semiconductor device according to claim (5), wherein another high melting point metal is formed on the first conductive film, and a second conductive film is formed on the other high melting point metal. manufacturing method.
(8)エッチングは、少なくとも他の高融点金属と、第
2の導電膜とを一度の工程で行うことを特徴とする請求
項(7)記載の半導体装置の製造方法。
(8) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (7), wherein the etching is performed on at least the other high-melting point metal and the second conductive film in one step.
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