JPH0461376A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に
、多層配線構造を有する半導体装置において、半導体基
板へのコンタクト部分を改良したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular, to a semiconductor device having a multilayer wiring structure, in which a contact portion to a semiconductor substrate is improved.
(従来の技術〕
S RAM (Static Random Acce
ss Memory)は、−船釣には第2図に示すよう
に、抵抗R1及びNMO3)ランジスタ(NチャネルM
O3型トランジスタ)Nlで電源VCC及び接地GND
間を接続するとともに、抵抗R2及びNMO3)ランジ
スタN!で電源VCC及び接地GND間を接続し、そし
て、抵抗R0及びNMO3)ランジメタN3間をNMO
SトランジスタN2のゲートに接続し、抵抗R2及びN
MOSトランジスタN2間をNMO3)ランジスタN、
のゲートに接続したメモリセルMを利用している。なお
、抵抗R3及びR2に代えてMOS)ランジスタを利用
したメモリセルも一般的である。(Conventional technology) S RAM (Static Random Access
- For boat fishing, resistor R1 and NMO3) transistor (N channel M
O3 type transistor) Nl connects power supply VCC and ground GND
and resistor R2 and NMO3) transistor N! Connect between the power supply VCC and the ground GND, and connect between the resistor R0 and the range metal N3
Connected to the gate of S transistor N2, resistor R2 and N
NMO3) transistor N,
A memory cell M connected to the gate of is used. Note that memory cells using MOS transistors in place of the resistors R3 and R2 are also common.
このようなメモリセルMは、抵抗R3及びNMOSトラ
ンジスタN1間が記憶ノードQ3、抵抗R2及びNMO
3l−ランジスタN2間が記憶ノードQ0となっていて
、一方の記憶ノードQ1がNMO3)ランジスタN、を
介してビット線B、に接続され、他方の記憶ノードQ0
がNMO3)ランジスタN4を介してビット線B0に接
続され、それらNMOSトランジスタN3及びN4のゲ
ートがワード線Wに接続されている。In such a memory cell M, the storage node Q3 is connected between the resistor R3 and the NMOS transistor N1, and the resistor R2 and the NMOS transistor N1 are connected to each other.
3l and transistor N2 is a storage node Q0, one storage node Q1 is connected to bit line B via NMO3) transistor N, and the other storage node Q0
is connected to the bit line B0 via a transistor N4, and the gates of these NMOS transistors N3 and N4 are connected to the word line W.
ここで、記憶ノードQ、及びQoは、抵抗R1又はR2
,MOSトランジスタのゲート及びMOSトランジスタ
のソース・ドレインが接続される部位であり、その従来
の断面構造は、例えば第3図又は第4図に示すようにな
っている。Here, storage nodes Q and Qo are resistors R1 or R2
, the gate of the MOS transistor, and the source/drain of the MOS transistor are connected to each other, and its conventional cross-sectional structure is as shown in FIG. 3 or 4, for example.
即ち、第3図に示す従来例(第1従来例)は、薄い酸化
シリコン膜2及びLOCO3酸化膜3が形成された半導
体基板1上に、MOS l−ランジスタのゲートを構成
するゲート電極4が形成されるとともに、そのゲート電
極4が層間絶縁膜5で覆われている。That is, in the conventional example (first conventional example) shown in FIG. 3, a gate electrode 4 constituting the gate of a MOS l-transistor is formed on a semiconductor substrate 1 on which a thin silicon oxide film 2 and a LOCO3 oxide film 3 are formed. At the same time, the gate electrode 4 is covered with an interlayer insulating film 5.
そして、ゲート電極4の端部及び半導体基板1の表面が
露出するように、層間絶縁膜5及び絶縁膜2を貫通した
コンタクトホール6が開口し、そのコンタクトホール6
の下方に、MOSトランジスタのソース・ドレインを構
成する拡散層7が形成され、さらに、層間絶縁膜5上及
びコンタクトホール6内には、ゲート電極4の端部及び
半導体基板1の表面に接するように、メモリセルMの抵
抗R7又はR2を構成するポリシリコン配線8が形成さ
れている。Then, a contact hole 6 is opened that penetrates the interlayer insulating film 5 and the insulating film 2 so that the end of the gate electrode 4 and the surface of the semiconductor substrate 1 are exposed.
A diffusion layer 7 constituting the source and drain of the MOS transistor is formed below the MOS transistor, and a diffusion layer 7 is formed on the interlayer insulating film 5 and in the contact hole 6 so as to be in contact with the end of the gate electrode 4 and the surface of the semiconductor substrate 1. A polysilicon wiring 8 constituting the resistor R7 or R2 of the memory cell M is formed on.
従って、ゲート電極4は、ポリシリコン配線8を介して
半導体基板1にコンタクトされている。Therefore, gate electrode 4 is in contact with semiconductor substrate 1 via polysilicon wiring 8 .
一方、第4図に示す従来例(第2従来例)では、ゲート
電極4の端部が直接半導体基板1の表面に接するととも
に、そのゲート電極4端部の下方に拡散層7が形成され
、ゲート電極4端部の上面に達するようにコンタクトホ
ール6が開口している。On the other hand, in the conventional example (second conventional example) shown in FIG. 4, the end of the gate electrode 4 is in direct contact with the surface of the semiconductor substrate 1, and a diffusion layer 7 is formed below the end of the gate electrode 4. A contact hole 6 is opened to reach the upper surface of the end portion of the gate electrode 4.
そして、層間絶縁膜5上面及びコンタクトホール6内に
ポリシリコン配線8が形成されている。A polysilicon wiring 8 is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 5 and within the contact hole 6.
従って、この例では、抵抗R1又はR2を構成するポリ
シリコン配線8が、ゲート電極4を介して半導体基板1
にコンタクトされている。Therefore, in this example, the polysilicon wiring 8 constituting the resistor R1 or R2 is connected to the semiconductor substrate 1 through the gate electrode 4.
has been contacted.
このように、上記第1及び第2従来例であれば、メモリ
セルMの記憶ノードQ1及びQoを構成することはでき
るが、これら従来の技術には、下記のような不具合があ
る。In this way, the storage nodes Q1 and Qo of the memory cell M can be configured using the first and second conventional techniques, but these conventional techniques have the following drawbacks.
即ち、第1従来例にあっては、コンタクトホール6は、
ゲート電極4の端部と、半導体基板lの上面との両方を
露出させなければならず、位置合わせ時の誤差をも考慮
すると、コンタクトホール6の径(第3図r)が大きく
なってしまい、半導体装置の高集積化の妨げとなってい
た。That is, in the first conventional example, the contact hole 6 is
Both the end of the gate electrode 4 and the upper surface of the semiconductor substrate l must be exposed, and when errors in alignment are taken into consideration, the diameter of the contact hole 6 (r in FIG. 3) becomes large. This has been a hindrance to higher integration of semiconductor devices.
また、第2従来例では、コンタクトホール6はゲート電
極4端部の上面のみを露出させればよいから、コンタク
トホール6の径をそれほど大きくする必要はなく、従っ
て、第1従来例のような不具合はない。Further, in the second conventional example, since the contact hole 6 only needs to expose the upper surface of the end portion of the gate electrode 4, there is no need to make the diameter of the contact hole 6 so large. There are no problems.
しかし、ゲート電極4を直接半導体基板1の上面に接触
させるため、ゲート電極4を形成する前に、酸化シリコ
ン膜2の一部を除去するだめのフォト工程が必要となり
、第1従来例よりも工程数が増えてしまうし、また、そ
のフォト工程は酸化シリコン膜2がむき出しの状態で行
われるので、フォト工程を行った後にフッ酸等で表面を
洗浄すると、酸化シリコン膜2が汚染され、ゲート酸化
膜がダメージを受けてMOS)ランジスタの性能に悪影
響が与えられてしまう。However, since the gate electrode 4 is brought into direct contact with the upper surface of the semiconductor substrate 1, a photo process is required to remove a part of the silicon oxide film 2 before forming the gate electrode 4, which is more difficult than the first conventional example. The number of steps increases, and the photo step is performed with the silicon oxide film 2 exposed, so if the surface is cleaned with hydrofluoric acid or the like after the photo step, the silicon oxide film 2 will be contaminated. The gate oxide film is damaged and the performance of the MOS transistor is adversely affected.
この発明は、このような従来の技術が有する未解決の課
題に着目してなされたものであり、多層配線の全てを半
導体基板にコンタクトする部分を改良することにより、
半導体装置の高集積化の妨げとなることなく、且つ、ゲ
ート酸化膜等の汚染の危険性も少なくて済む半導体装置
及びその製造方法を従供することを目的としている。This invention was made by focusing on the unresolved problems of the conventional technology, and by improving the part where all of the multilayer wiring contacts the semiconductor substrate,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that does not impede higher integration of semiconductor devices and reduces the risk of contamination of gate oxide films and the like.
上記目的を達成するために、請求項(1)記載の発明は
、絶縁膜が積層された半導体基板上に第1の配線パター
ンを形成するとともに、その第1の配線パターン上に層
間絶縁膜を介して第2の配線パターンを形成する半導体
装置において、前記層間絶縁膜、第1の配線パターン及
び絶縁膜を貫通して前記半導体基板に到達するコンタク
トボールを有するとともに、前記第2の配線パターンを
、前記第1の配線パターン及び前記半導体基板に接する
ように前記コンタクトホール内にも形成した。In order to achieve the above object, the invention described in claim (1) forms a first wiring pattern on a semiconductor substrate on which an insulating film is laminated, and also forms an interlayer insulating film on the first wiring pattern. A semiconductor device in which a second wiring pattern is formed through a contact ball that penetrates the interlayer insulating film, the first wiring pattern, and an insulating film to reach the semiconductor substrate; , was also formed in the contact hole so as to be in contact with the first wiring pattern and the semiconductor substrate.
また、請求項(2)記載の発明は、半導体装置の製造方
法であって、絶縁膜が積層された半導体基板上に第1の
配線パターンを形成する工程と5.前記第1の配線パタ
ーンの上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁
膜、前記第1の配線パターン及び前記絶縁膜を貫通して
前記半導体基板に到達するコンタクトホールを開口する
工程と、前記第1の配線パターン及び前記半導体基板に
接するように前記層間絶縁膜上及び前記コンタクトホー
ル内に第2の配線パターンを形成する工程と、を備えた
。The invention as set forth in claim (2) is a method for manufacturing a semiconductor device, which includes the steps of: forming a first wiring pattern on a semiconductor substrate on which an insulating film is laminated; forming an interlayer insulating film on the first wiring pattern; and opening a contact hole penetrating the interlayer insulating film, the first wiring pattern, and the insulating film to reach the semiconductor substrate. , forming a second wiring pattern on the interlayer insulating film and in the contact hole so as to be in contact with the first wiring pattern and the semiconductor substrate.
本発明にあっては、コンタクトホールは、層間絶縁膜、
第1の配線パターン及び絶縁膜を貫通して半導体基板に
到達するので、コンタクトホールの径は小さくてよい。In the present invention, the contact hole includes an interlayer insulating film,
Since the contact hole reaches the semiconductor substrate by penetrating the first wiring pattern and the insulating film, the diameter of the contact hole may be small.
また、請求項(2)記載の発明にあっては、層間絶縁膜
、第1の配線パターン及び絶縁膜は一度に開口されるの
で、半導体基板トの絶!(膜がむき出しの状態でフォト
工程を行うことはないし、フォ]・工程の回数も少なく
て済む。Further, in the invention as set forth in claim (2), since the interlayer insulating film, the first wiring pattern, and the insulating film are opened at the same time, the semiconductor substrate can be completely removed. (The photo process is not performed with the film exposed, and the number of photo processes can be reduced.
〔実施例] 以下、この発明の実施例を図面るこ基づいて説明する。〔Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図(a)乃至(d)は、本発明の一実施例を示す図
であり、第2図に示したメモリセルMの記憶ノードQ、
、Q、部分の製造工程を示している。FIGS. 1(a) to 1(d) are diagrams showing one embodiment of the present invention, in which the storage node Q of the memory cell M shown in FIG.
, Q shows the manufacturing process of the parts.
先ず、絶縁膜としての薄い酸化シリコン(Si02)膜
2と、素子分離領域を形成する1、、 OCO3酸化膜
3とが積層されたP型の半導体(シリコン)基板1上に
、MO3hランジスタのゲートを構成する第1の配線パ
ターンとしてのデー1〜電極4を形成する(第1図(a
)参照)。First, a gate of an MO3h transistor is placed on a P-type semiconductor (silicon) substrate 1 on which a thin silicon oxide (Si02) film 2 as an insulating film and an OCO3 oxide film 3 forming an element isolation region are laminated. 1 to 4 are formed as the first wiring pattern (see Fig. 1(a)).
)reference).
次いで、ゲート・電極4をマスクとしてイオン注入(ゲ
ートセルファライン)を行い、MOSトランジスタのソ
ース・トレインを構成するN型拡散層7を形成し、その
後、半導体基板Lト面全体を覆うように、例えばCVD
5 i O□膜からなる層間絶縁膜5を形成する(第1
図(1))参照)。Next, ion implantation (gate self-alignment) is performed using the gate/electrode 4 as a mask to form an N-type diffusion layer 7 that constitutes the source/train of the MOS transistor. For example, CVD
5 i Form an interlayer insulating film 5 made of O□ film (first
(See Figure (1))).
そして、眉間絶縁膜5をレジスト膜9で覆い、そのレジ
スト膜9をフォト工程で所定パターンに形成した後にエ
ツチングを行って、層間絶縁膜5゜ゲート電極4及び酸
化シリコン膜2を貫通して半導体基板1に到達するコン
タクトホール6を開口する(第1図(C)参照)。Then, the glabellar insulating film 5 is covered with a resist film 9, and the resist film 9 is formed into a predetermined pattern by a photo process, and then etched to form a semiconductor through the interlayer insulating film 5, the gate electrode 4, and the silicon oxide film 2. A contact hole 6 reaching the substrate 1 is opened (see FIG. 1(C)).
次いで、リンイオン(P゛)を注入してコンタクトホー
ル6の下方にもN型拡散層7を形成した後にレジスト膜
9を除去しくレジスト膜9を除去した後にリンイオンを
注入してもよい。)、そして、層間絶縁膜5上及びコン
タクトホール6内に、ゲート電極4及び半導体基板1の
両方に接するように、第2の配線パターンとしての高抵
抗のポリシリコン配線8を形成する(第1図(d)参照
)。Next, phosphorus ions (P') may be implanted to form an N-type diffusion layer 7 below the contact hole 6 and then the resist film 9 is removed.After the resist film 9 is removed, phosphorus ions may be implanted. ), and a high-resistance polysilicon wiring 8 as a second wiring pattern is formed on the interlayer insulating film 5 and in the contact hole 6 so as to be in contact with both the gate electrode 4 and the semiconductor substrate 1 (the first (See figure (d)).
従って、ゲート電極4は、コンタクトホール6内のポリ
シリコン配線8を介して半導体基板1にコンタクトされ
ている。Therefore, gate electrode 4 is in contact with semiconductor substrate 1 via polysilicon wiring 8 in contact hole 6 .
このように、本実施例にあっては、コンタクトホール6
は、ゲート電極4を貫通して半導体基板1に到達してい
るし、ポリシリコンはステップカバレンジがよいから、
コンタクトホール6の径はプロセスの最小寸法でよく、
素子の小型化が図られ、半導体装置の高築積化に有効で
ある。In this way, in this embodiment, the contact hole 6
passes through the gate electrode 4 and reaches the semiconductor substrate 1, and polysilicon has a good step coverage, so
The diameter of the contact hole 6 may be the minimum dimension of the process,
The device can be miniaturized, and it is effective for increasing the size of semiconductor devices.
また、層間絶縁膜5.ゲート電極4及び酸化シリコン膜
2を同時に開口するので、フォト工程は一度で済むし、
酸化シリコン膜2がむき出しの状態でフォト工程を行う
必要もないから、ゲート酸化膜を構成する酸化シリコン
膜2がダメージを受けてMOS)ランジスタの性能に悪
影響を与えてしまうようなこともない。Moreover, the interlayer insulating film 5. Since the gate electrode 4 and the silicon oxide film 2 are opened at the same time, only one photo process is required.
Since there is no need to perform the photo process with the silicon oxide film 2 exposed, the silicon oxide film 2 constituting the gate oxide film will not be damaged and adversely affect the performance of the MOS transistor.
[発明の効果]
以上説明したように、請求項(])及び(2)記載の発
明であれば、コンタクトホールの径はプロセスの最小寸
法でよいから、素子の小型化が図られ、半導体装置の高
築積化に有効である。[Effects of the Invention] As explained above, according to the inventions described in claims ( ) and (2), the diameter of the contact hole may be the minimum dimension of the process, so the element can be miniaturized, and the semiconductor device can be improved. It is effective for increasing the height of buildings.
また、請求項(2)記載の発明であれば、フォト工程の
回数も低減され、さらには、フォト工程によって半導体
基板上の絶縁膜がダメージを受けてしまうようなことも
ないという効果がある。Further, according to the invention as set forth in claim (2), the number of photo steps is reduced, and furthermore, there is an effect that the insulating film on the semiconductor substrate is not damaged by the photo step.
第1図(a)乃至(d)は本発明の一実施例の製造工程
を示す断面図、第2図はS RAMの構成例を示す回路
図、第3図は従来例を示す断面図、第4図は他の従来例
を示す断面図である。
1・・・半導体基板、2・・・酸化シリコン膜(絶縁膜
)、3・・・L OCOS酸化膜、4・・・ゲート電極
(第1の配線パターン)、5・・・層間絶縁膜、6・・
・コンタクトホール、8・・・ポリシリコン配線(第2
の配線パターン)
4′7一ト@本1
3LOCO5決化頑1(a) to (d) are cross-sectional views showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of an SRAM, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional example. FIG. 4 is a sectional view showing another conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor substrate, 2... Silicon oxide film (insulating film), 3... L OCOS oxide film, 4... Gate electrode (first wiring pattern), 5... Interlayer insulating film, 6...
・Contact hole, 8... Polysilicon wiring (second
wiring pattern) 4'7 one tot @ book 1 3LOCO5 determination
Claims (2)
ターンを形成するとともに、その第1の配線パターン上
に層間絶縁膜を介して第2の配線パターンを形成する半
導体装置において、前記層間絶縁膜、第1の配線パター
ン及び絶縁膜を貫通して前記半導体基板に到達するコン
タクトホールを有するとともに、前記第2の配線パター
ンを、前記第1の配線パターン及び前記半導体基板に接
するように前記コンタクトホール内にも形成したことを
特徴とする半導体装置。(1) In a semiconductor device in which a first wiring pattern is formed on a semiconductor substrate on which an insulating film is laminated, and a second wiring pattern is formed on the first wiring pattern via an interlayer insulating film, a contact hole passing through an interlayer insulating film, a first wiring pattern, and an insulating film to reach the semiconductor substrate, and having the second wiring pattern in contact with the first wiring pattern and the semiconductor substrate. A semiconductor device characterized in that a contact hole is also formed within the contact hole.
ターンを形成する工程と、前記第1の配線パターンの上
に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜、前記
第1の配線パターン及び前記絶縁膜を貫通して前記半導
体基板に到達するコンタクトホールを開口する工程と、
前記第1の配線パターン及び前記半導体基板に接するよ
うに前記層間絶縁膜上及び前記コンタクトホール内に第
2の配線パターンを形成する工程と、を備えたことを特
徴とする半導体装置の製造方法。(2) forming a first wiring pattern on a semiconductor substrate on which an insulating film is laminated; forming an interlayer insulating film on the first wiring pattern; opening a contact hole that penetrates the wiring pattern and the insulating film to reach the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a second wiring pattern on the interlayer insulating film and in the contact hole so as to be in contact with the first wiring pattern and the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2171547A JPH0461376A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2171547A JPH0461376A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0461376A true JPH0461376A (en) | 1992-02-27 |
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Family Applications (1)
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JP2171547A Pending JPH0461376A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0461376A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005319022A (en) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Japan Science & Technology Agency | Inorganic compound complex, its manufacturing method and medical material |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP2171547A patent/JPH0461376A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005319022A (en) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Japan Science & Technology Agency | Inorganic compound complex, its manufacturing method and medical material |
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