JPH04368125A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04368125A
JPH04368125A JP19242091A JP19242091A JPH04368125A JP H04368125 A JPH04368125 A JP H04368125A JP 19242091 A JP19242091 A JP 19242091A JP 19242091 A JP19242091 A JP 19242091A JP H04368125 A JPH04368125 A JP H04368125A
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JP
Japan
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wiring
semiconductor device
region
film
semiconductor
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JP19242091A
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English (en)
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Yutaka Akino
秋野 豊
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
    • HELECTRICITY
    • 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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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
、厚い酸化膜の下の半導体領域と、配線用金属膜との電
気的接続を必要とするトランジスタ等の半導体装置及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板上に形成された半導体
装置として、トランジスタを金属配線で互いに接続する
場合、配線材料と基板とのコンタクトをトランジスタの
アクティブ領域(以下、半導体素子の能動領域をアクテ
ィブ領域と呼ぶこととする。)で行っているため、ソー
ス及びドレイン領域等の電極半導体領域(半導体装置に
おいて、ソース、ドレイン等の電極機能を果たす半導体
領域を呼ぶこととする。)のはアクティブ領域内に形成
していた。
【0003】またソース、ドレインの一部を厚い酸化膜
の下に設ける構造のトランジスタも考えられており、そ
の一例として特公昭59−7230号明細書に示される
ものがあるが、直上で配線材とのコンタクトが取れず、
ソース、ドレイン領域とのコンタクトをとる部分までの
抵抗を低減するため、金属層を埋め込んだ構造としてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】前述した従来例で
は、金属配線とソース及びドレイン領域とのコンタクト
は、トランジスタのアクティブ領域内に設置されていた
。そのためソース、ドレインの面積は、配線とのコンタ
クトをとるための穴を開けるため、広くとらなくてはな
らず、更にまた、加工工程でのマージンもそれに加わり
、実際の有効エリアより以上の面積を専有し、素子面積
が大きくなるという問題がある。
【0005】また、厚い酸化膜を設けて複雑な段差形状
になる素子の場合は、金属配線となるAl膜を段切れす
ることなく一様に形成するためには、ある厚さ以上の膜
厚が必要となり、さらに素子表面の段差(凹凸)を激し
くしてしまう問題がある。
【0006】表面の段差(凹凸)を緩和しようとした場
合、トランジスタのアクティブ領域を広げれば多少改善
されるが、素子が大きくなってしまい、微細化には向い
ていない。また酸化膜等の厚さを薄くすれば段差は小さ
くなるが、素子の信頼性上あまり好ましくなくなるとい
う問題がある。
【0007】上述のように従来のトランジスタにおいて
、アクティブ領域内で配線材料等とのコンタクトを取る
ことは、微細化や、信頼性に対して大きな障害となって
いる。
【0008】(発明の目的)本発明は、トランジスタ等
の半導体装置のアクティブ領域外で、ソース、ドレイン
等の電極半導体領域と、配線材料との電気的接合を素子
周辺部の厚い半導体層に開けたコンタクトホールを介し
て形成することにより、半導体装置の微細化、及び表面
平滑化、及び薄膜化、及び信頼性を向上しようとするも
のである。
【0009】即ち本発明は、トランジスタにおいては、
アクティブ領域外でソース、ドレイン、基板とのコンタ
クトを取ることを可能とし、これによりトランジスタの
微細化を進め、素子の高集積化を計ることを目的とする
【0010】また、不純物導入選択性を有するメタルC
VD技術を利用し、半導体装置のアクティブ領域外から
基板とのコンタクトを取ることにより微細な素子の形成
を可能とする半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、前記
課題を解決するための手段として、基板上に選択的に形
成された厚い酸化膜の下部に不純物領域を有する半導体
装置において、前記不純物領域の直上の前記厚い酸化膜
に開けられた孔を通して、前記不純物領域と、配線のた
めに設けられた金属膜とを電気的に接続したことを特徴
とする半導体装置を提供するものである。
【0012】また、半導体素子のアクティブ領域外の保
護膜下に、不純物を含む電極半導体領域を設け、該電極
半導体領域の直上の前記保護膜に開孔を設け、該開孔を
介して、前記電極半導体領域と、配線金属との接合を形
成したことを特徴とし、また、前記不純物を含む電極半
導体領域がトランジスタを構成するソース、ドレイン領
域であることを特徴とする。
【0013】また、前記半導体装置の製造方法において
、不純物領域の直上の厚い酸化膜にコンタクトホールを
開け、該コンタクトホールを配線用金属の選択デポジシ
ョンで平坦に埋め、その後配線用金属を非選択デポジシ
ョンにより全面に形成し、配線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により、前記課題を
解決しようとするものである。
【0014】本発明によれば、配線材料と半導体電極領
域とのコンタクトを、半導体装置のアクティブ領域外で
行うことにより、半導体素子の能動部分を小さくするこ
とが可能となる。
【0015】更に、選択的に開孔部を埋め込み配線を行
うことにより、配線材料を薄くすることができる。
【0016】トランジスタのアクティブ領域外に、深い
コンタクトホールを開け、その部分をAl等の配線用金
属の選択デポジションでコンタクトホールを平坦に埋め
、その後、例えばAlの非選択デポジションにより全面
にAlをデポする方法により、パターニングされたAl
配線は、比較的段差の少ない平坦な部分に形成されるた
め、配線材料の微細化も同時に達成できる。
【0017】即ち、基板とコンタクトを取る部分を段差
(凹凸)の激しいトランジスタのアクティブ領域の外側
の平坦な部分に設け、開孔部に金属配線材を選択的に埋
め込み平坦化した後、配線部分をデポ(deposit
ion) することで、従来のように配線材料を必要以
上に厚くし、抵抗値を上げてしまうことが避けられる。
【0018】また、アクティブ領域の大部分を占めるコ
ンタクト領域をアクティブ領域外に出すことにより、素
子の微細化が可能となる。
【0019】これは例えば、半導体装置として、電解効
果型トランジスタを例にとれば、トランジスタを構成す
るソース、ドレイン領域を、アクティブ領域の外側に形
成することにより、トランジスタ素子を微細化すること
が可能となる。
【0020】
【実施例】図1は、本発明の半導体装置として、電解効
果型トランジスタの製造工程及び断面構造を説明するた
めの図である。以下同図の工程に従って説明する。
【0021】同図において、まず半導体基板としては、
P型単結晶Si(100)1を用いた。この基板を十分
に清浄にした後、熱酸化法によりSiO2 膜2を35
0Å形成し、その上に不純物及び酸化性気体に対するマ
スク作用を有する被膜、例えばSiN膜3を減圧CVD
法で1000Å堆積した。
【0022】このSiN膜3を所望のパターンに形成さ
れたレジストをマスクとして、フッ素系ガス、例えばC
F4 等でドライエッチングを行った(図1(A))。
【0023】次にこのSiN膜3をマスクとしてAsイ
オンのイオン注入を行い、Si基板中に不純物として、
Asイオンを注入した。
【0024】もし、ここで素子の外側の領域にチャンネ
ルストップ機能が必要な場合は、マスク合わせを行い、
B+ やBF2+イオンを注入しておけば良い。
【0025】次にこの基板を酸化性気体中で加熱酸化を
8000Å行った後、熱リン酸溶液で、酸化の際にマス
クとなっていたSiN膜3を除去した。これによりトラ
ンジスタのアクティブ領域以外の所は、厚い酸化膜4に
被われ、ソース5、及びドレイン6となる領域は横方向
に拡散した一部を除き、厚い酸化膜4の下になる。
【0026】初めに酸化したSiO2 膜2をエッチン
グで除去した後、基板表面を十分に清浄にした後、ゲー
ト酸化を350Å行い、ゲート酸化膜7を得た。
【0027】その後多結晶シリコンを4000Å、減圧
CVD法で堆積し、ゲート電極8のパターンを形成した
。そして、ゲートとソース、ドレインをセルフアライメ
ントするためのAs+ のインプランテーションを行っ
た(図中5’,6’)。
【0028】更に、その上方に常圧CVD法により層間
絶縁膜9を8000Å堆積し、ソース5及びドレイン6
と金属配線材料を接続するための孔10を、レジストを
マスクとしてドライエッチングで開け、ソース5及びド
レイン6の表面を露出させた(図1(B))。
【0029】そして、基板をCVDの反応室へ入れ1×
10−8Torrまで排気を行った。そして水素ガスを
キャリアガスとしたDMAH(ジメチル  アルミニウ
ム  ハイドライド)とSi2 H6 を供給した。
【0030】更に反応ガスとしてH2 を流し、反応室
内の圧力を1.5Torrとした。この際のDMAHの
分圧は1.5×10−4Torr,Si2 H6 の分
圧は2×10−6Torrとした。
【0031】その後ランプを点燈し、ウェハを270℃
まで直接加熱を行った。この様にしてAl−Siでソー
ス、ドレイン上の孔10を埋め込んだ。
【0032】埋め込んだAl−Si膜の膜厚が層間絶縁
膜9の上部と同じ高さになった時に堆積を中止した。
【0033】そして5×10−6Torrまで排気する
。 そして真空中で5×10−6Torrまで排気されたス
パッタ室へゲートバルブを開け、真空中で搬送した。
【0034】スパッタ室をアルゴンガス雰囲気で3.5
×10−3Torrにした後、ウェハホルダーを250
℃に加熱を行い、DC7KWのパワーで放電を行い、A
l−Siターゲットをアルゴンイオンでたたき、配線材
料として、基板にAl−Si膜12をスパッタ蒸着した
【0035】孔10を埋め込んだ後、一度大気にさらし
たりした場合は、Al−Siのスパッタ蒸着を行う前に
アルゴンイオンのRFエッチングを行い、Al−Siの
CVD膜表面の酸化物で100Å程度削ってやる必要が
ある。
【0036】そして所望のパターンにAl−Siスパッ
タ膜を加工し、配線材を得た後、保護膜13を形成し外
部と接続用の孔を開けた。
【0037】厚い酸化膜4の下のソース5、ドレイン6
とのコンタクトを良好にするためにP+ やAs+ を
イオン注入(図中14)してやっても良い(図1(C)
)。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置して、例えばトランジスタのソース、ドレイ
ン等の不純物領域の直上の、厚い酸化膜に開けられた孔
を通して、前記不純物領域と、配線のために設けられた
金属膜とを電気的に接続することにより、半導体素子の
微細化、及び平坦化、及び信頼性を向上させる効果が得
られる。
【0039】これは例えば、トランジスタのソース及び
ドレイン領域の大半を、厚い酸化膜の下に設け、その部
分で金属配線材料とのコンタクトをとることにより、ト
ランジスタのアクティブ領域を小さくすることができ、
素子の微細化ができるという効果が得られる。
【0040】また、素子の凹凸の激しいアクティブ領域
内に配線を引きまわす必要がなくなり、平坦な部分にパ
ターニングすればよくなるため、配線材料等の不必要な
厚膜化が不要となり、微細化に有利に働く。
【0041】また本発明の、従来より微細な半導体装置
を用いることにより、回路の高集積化、高機能化を達成
することができ、今後コンパクトで高度化する情報産業
機器の性能向上を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図。
【符号の説明】
1    半導体基板 2    熱酸化膜(SiO2 膜) 3    CVD  SiN膜 4    熱酸化膜 5    ソース領域 5’  ソース領域(イオンインプランテーション部)
6    ドレイン領域 6’  ドレイン領域(イオンインプランテーション部
)7    熱酸化膜(ゲート酸化膜) 8    ゲート電極 9    層間絶縁膜 10  孔 11  選択CVD  Al膜(Al−Si膜)12 
 非選択CVD  Al膜(Al−Si膜)13  C
VD絶縁膜(保護膜)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板上に選択的に形成された厚い酸化
    膜の下部に不純物領域を有する半導体装置において、前
    記不純物領域の直上の前記厚い酸化膜に開けられた孔を
    通して、前記不純物領域と、配線のために設けられた金
    属膜とを電気的に接続したことを特徴とする半導体装置
  2. 【請求項2】  半導体素子のアクティブ領域外の保護
    膜下に、不純物を含む電極半導体領域を設け、該電極半
    導体領域の直上の前記保護膜に開孔を設け、該開孔を介
    して、前記電極半導体領域と、配線金属との接合を形成
    したことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】  前記不純物を含む電極半導体領域がト
    ランジスタを構成するソース、ドレイン領域であること
    を特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】  請求項1に記載の半導体装置の製造方
    法において、不純物領域の直上の厚い酸化膜にコンタク
    トホールを開け、該コンタクトホールを配線用金属の選
    択デポジションで平坦に埋め、その後配線用金属を非選
    択デポジションにより全面に形成し、配線パターンを形
    成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP19242091A 1991-06-14 1991-06-14 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04368125A (ja)

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JP19242091A JPH04368125A (ja) 1991-06-14 1991-06-14 半導体装置及びその製造方法
EP19920109955 EP0519352A3 (en) 1991-06-14 1992-06-12 Semiconductor device provided with contact through a thick insulating film

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EP0519352A3 (en) 1993-01-07
EP0519352A2 (en) 1992-12-23

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