JPH0551182B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、
特に２層以上のアルミ配線層を有するMIS電界効
果型半導体装置において、基板上の拡散領域もし
くはゲート電極と第２層目のアルミ配線層を直接
接続した構造及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の２層アルミニウム配線を有するMIS電解
効果半導体装置の構造を第３図ａ，ｂに示す。第
３図ａは模式的平面図、第３図ｂは第３図ａのＢ
−B′線の断面図である。第３図ａ，ｂに示すよ
うに、従来の２層アルミ配線では、第２層目アル
ミニウム配線１３と拡散層５を接続する場合、ま
ず、第１層目アルミニウム配線９と拡散層を接続
し、その後に第２層目のアルミニウムウ配線と、
第１層目アルミニウム配線の接続を行うという方
法をとつている。従来この様な第２層アルミニウ
ムと拡散層の接続を、第１層アルミニウム配線を
介して行なう理由は、拡散層及びゲート電極と第
１層目アルミニウムの層間絶縁膜と第１層目アル
ミニウムと第２層目アルミニウムの層間絶縁膜の
２つの厚い層間絶縁膜が、第２層目アルミニウム
と拡散層、ゲート電極に存在しており、これにコ
ンタクトを開孔して、第２層目アルミニウムと拡
散層、ゲート電極を接続すると前記厚い層間絶縁
膜のコンタクト段部において第２層アルミニウム
配線が切れてしまう為である。又同一理由で拡散
層コンタクトと第１層目アルミニウムコンタクト
も重ねておらず接続用の第１層アルミニウムパタ
ーンはコンタクトの２ケ分である。従つて従来の
２層アルミニウム配線ではアルミニウム配線を２
層にする事により、配線の配置に自由度を持た
せ、かつ、高密度化を目的とするものであるにも
かかわらず、前記理由により、逆に第１層目アル
ミニウム配線の自由度を少なくし、高密度化を妨
げるという欠点があつた。

第４図ａ〜ｅは従来例の半導体装置の製造方法
を説明するために工程順に示した断面図である。

説明はＰ型半導体基板上に形成されたＮチヤン
ネル型MIS電解効果型半導体装置を例にして行
う。

第４図ａに示すようにＰ型半導体基板１上に素
子間分離膜２を形成し、ゲート絶縁膜３とゲート
電極４を形成した後ソース、ドレイン等の拡散層
領域５をイオン注入又は拡散法により形成し、酸
化雰囲気中でアニール、押込を行う。

次に、第４図ｂに示すように第１の層間絶縁膜
６を被着し、コンタクト８を開孔する。次に、第
４図ｃに示すように、第１のアルミ配線９を形成
する。更に、第４図ｄに示すように、第１層目の
アルミ配線上に第２の層間絶縁膜１２を被着しコ
ンタクト１４を開孔する。次いで、第４図ｅに示
すように、第２層目のアルミ配線１３を形成す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の如く従来の２層アルミニウム配線は、拡
散層、ゲート電極と第２層目アルミ配線との接続
をする場合、第１層目アルミ配線を介して行な
う。又第１層目アルミニウムのコンタクトと第２
層目アルミニウムのコンタクトを重ねて形成する
と、コンタクト部で段差が大きくなり第２層目ア
ルミニウムが切れる為、必ず２つのコンタクトが
重ならない配置がとられている。従つて第２層ア
ルミニウムへ接続を介する第１層目アルミニウム
の必要とする面積は、拡散層、ゲート電極へのコ
ンタクト面積と、第１層目アルミニウムと第２層
アルミニウムを接続するコンタクト面積と、２つ
のコンタクトが重ならない面積を合計した面積を
覆う第１層目のアルミニウム領域が必要となる。
この第１層目アルミニウムの領域は通常のコンタ
クトを覆うアルミニウム領域の約２倍ある。

つまり従来、２層アルミニウム配線ではアルミ
ニウム配線を２層にする事により、配線の配置に
自由度をもたせ、かつ高密度化を目的とするもの
であるにもかかわらず前記理由により意図した程
の効果を得られず、従つて歩留向上、コスト低減
が得られていないという欠点があつた。

また、従来のアルミニウム配線では、製造工程
又は使用中の熱処理又は発生する熱により特にコ
ンタクト部の接触不良又は断線を起すという欠点
があつた。

本発明は上記した従来の欠点を除去し、第１層
目アルミニウム配線と第２層目アルミニウム配線
が高密度に形成でき、かつ設計の自由度が増大す
ると共に信頼性も増し、従つてチツプサイズの縮
小、設計工数の低減、高歩留り、低コスト化が達
成できる半導体装置及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第１の半導体装置の構成は、半導体基
板上の少なくとも第１層間絶縁膜、第２層間絶縁
膜上に順次第１層配線、第２層配線を形成した半
導体装置において、前記第２間絶縁膜から拡散層
及び又はゲート電極に達するコンタクト孔を設
け、このコンタクト孔にその表面が前記第２層間
絶縁膜表面とほぼ同一平面となるように耐熱性金
属で充填され、この耐熱性金属と前記第２層配線
とが接続されたことを特徴とする。

また、本発明の第２の発明の構成は、半導体基
板上に少なくとも２層の金属配線を有する半導体
装置の製造方法において、反動体基板上に形成さ
れた第１層間絶縁膜にコンタクト孔を形成する工
程と、該コンタクト孔及び前記第１層間絶縁膜上
に第１層配線を形成する工程と、前記第１層間絶
縁膜に拡散層及び又はゲート電極に達し、形成す
るコンタクト領域より大きい開孔部を形成する工
程と、前記開孔部を含む表面に耐熱性金属を被着
し、前記開孔部のコンタクト領域に前記耐熱性金
属をパターニングして残す工程と、前記パターニ
ングより残された耐熱性金属を完全に覆つて第２
層間絶縁膜を被着する工程と、前記被着された第
２層間絶縁膜をエツチングし、前記耐熱性金属上
部のみを露出させる工程と、前記露出された耐熱
性金属に接続し第２層間絶縁膜上に第２層配線を
形成する工程とを含み、前記第２層配線を前記耐
熱性金属をして拡散層及び又はゲート電極に接続
することを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明す
る。第１図ａ，ｂは本発明の第１の発明の一実施
例の平面図および第１図ａのＡ−A′線断面図で
ある。第１図ａ，ｂに示すように、本実施例は半
導体基板上に少なくとも２層の金属配線を有する
半導体装置であつて、上層金属配線である第２層
目アルミニウム配線１３の形成されている絶縁膜
（第１層間絶縁膜６および第２層間絶縁膜１２）
には拡散層５及び又はゲート電極４に達するコン
タクト孔が形成され（ゲート電極へのコンタクト
孔は省略）そのコンタクト孔には耐熱性金属１１
ａが充満され、その耐熱性金属の表面は絶縁膜表
面とほぼ同一表面をなし、かつその耐熱性金属上
面には上層金属配線である第２層目アルミニウム
配線１３が形成され、その結果第２層目アルミニ
ウム配線が耐熱性金属１１ａを介して拡散層５及
び又はゲート多結晶シリコン電極３に直接接続さ
れた構造として得られる。

なお、図において１はＰ型半導体基板、２は素
子間分離絶縁膜、９は第１層目アルミニウム配線
である。

第２図ａ〜ｇは本発明の第２の発明の一実施例
を説明するために工程順に示した断面図である。

まず、第２図ａに示すように、Ｐ型半導体基板
１上に素子分離絶縁膜２をLOCOS法により形成
し、次いでゲート絶縁膜３を例えば950℃のスチ
ーム雰囲気炉内で50nｍ程度成長し、次に、ゲー
ト電極４をパターニングした後、拡散層５を10²¹
cm^-3程度に形成する。

次に、第２図ｂに示すように、第１の層間絶縁
膜６を0.5μｍ程度被着し、拡散層コンタクト孔８
を開孔する。７は開孔形成用のフオトレジストで
ある。

次に、第２図ｃに示すように、フオトレジスト
７を除去した後表面にアルミニウム層を0.4μｍ程
度付着し、パターニングして第１層目アルミニウ
ム配線９を形成する。

次に、第２図ｄに示すように、ストツパー層間
絶縁膜１０を0.2μｍ程度を被着する。次にフオト
レジスト７をマスクとして拡散層コンタクト孔８
ａを開孔する。後に形成する耐熱性金属１１ａを
介して第２層目アルミニウム配線１３と接続を行
うコンタクト孔８ａは位置ずれを考慮して大きく
開孔するのが望ましい。

次に、第２図ｅに示すように、耐熱性金属１１
例えばタングステンをスパツタ法により1.5μｍ〜
3.0μｍ程度被着し、フオトレジスト７をマスクと
してパターニングを行う。

次に、第２図ｆに示すように、パターニングさ
れた耐熱性金属１１ａを完全に覆う様に第２の層
間絶縁膜１２を被着し、更にその上部にフオトレ
ジスト７を塗布して、耐熱性金属上部が出現する
までエツチバツクを行う。このエツチバツクは平
行平板のドライエツチング装置でCF₄と水素及び
O₂の混合ガスによる真空度10パスカル、パワー
800W程度でエツチングするとフオトレジスト、
絶縁膜のエツチングレートが調和して良好な結果
が得られ、第２層間絶縁膜表面が平坦化される。
このエツチングは耐熱性金属の上表面が露出する
まで行う。

次に、第２図ｇに示すように、表面にアルミニ
ウム層を付着させた後パターニングを行い上層配
線である第２層目アルミニウム配線１３を形成す
る。

以上により本発明の一実施例のMIS電解効果型
半導体装置が得られ、第２層目アルミニウム配線
と拡散層、ゲート電極は耐熱性金属を介して接続
され、層間膜のコンタクト孔段部での配線切れを
気にすることなく接続できる。又エツチバツクに
よつて第２の層間膜が平坦されるので第２層目ア
ルミニウム配線の微細化も容易になる。また接続
は耐熱性金属を用いているので製造工程並びに製
品後の耐熱性が改良され信頼性は向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は耐熱性金属を介し
て第２層目アルミニウム配線と拡散層、ゲート電
極を接続する事により、従来必要としていた接続
用の第１層目アルミニウムパターンを省略する事
ができ、第１層目アルミニウムパターンの設計自
由度が増大し高密度化が図れると共にコンタクト
部の段に起因する配線不良がなくなる。又、耐熱
性金属と第２層目アルミニウム配線を接続する
際、表から層間絶縁膜をエツチバツウする為、第
２層目アルミニウム配線の下地が平坦化され、従
来に比較し、パターニングが容易となり、第２層
目アルミニウム配線の高密度化も同時にできる効
果がある。

また、耐熱性金属の使用は製造工程並びに製品
後の耐熱性は改善され信頼性は向上する。

従つて、本発明を実施する事により、第１層目
アルミニウム配線と第２層目アルミニウム配線が
高密度に形成できかつ設計自由度も増大する為、
チツプサイズの縮小、設計工数の低減、高歩留、
低コストのMIS電解効果半導体装置を製造する事
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の第１の発明の一実施例
の模式的平面図及び第１図ａのＡ−A′線断面図、
第２図ａ〜ｇは本発明の第２の発明の一実施例を
説明するために工程順に示した断面図、第３図
ａ，ｂは従来のMIS電解効果型半導体装置の断面
図及び第３図ａのＢ−B′線の断面図、第４図ａ
〜ｅは従来のMIS電解効果型半導体装置の製造方
法を説明するために工程順に示した断面図であ
る。 １……Ｐ型半導体基板、２……素子間分離絶縁
膜、３……ゲート絶縁膜、４……ゲード電極、５
……拡散層、６……第１の層間絶縁膜、７……フ
オトレジスト、８，８ａ……拡散層コンタクト
孔、９……第１層目アルミニウム配線、１０……
ストツパー絶縁膜、１１，１１ａ……耐熱性金
属、１２……第２の層間絶縁膜、１３……第２層
目アルミニウム配線、１４……コンタクト孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上の少なくとも第１層間絶縁膜、
   第２層間絶縁膜上に順次第１層配線、第２層配線
   を形成した半導体装置において、前記第２層間絶
   縁膜から拡散層及び又はゲート電極に達するコン
   タクト孔を設け、このコンタクト孔にその表面が
   前記第２層間絶縁膜表面とほぼ同一平面となるよ
   うに耐熱性金属で充填され、この耐熱性金属と前
   記第２層配線とが接続されたことを特徴とする半
   導体装置。 ２ 半導体基板上に少なくとも２層の金属配線を
   有する半導体装置の製造方法において、半導体基
   板上に形成された第１層間絶縁膜にコンタクト孔
   を形成する工程と、該コンタクト孔及び前記第１
   層間絶縁膜上に第１層配線を形成する工程と、前
   記第１層間絶縁膜に拡散層及び又はゲート電極に
   達し、形成するコンタクト領域より大きい開孔部
   を形成する工程と、前記開孔部を含む表面に耐熱
   性金属を被着し、前記開孔部のコンタクト領域に
   前記耐熱性金属をパターニングして残す工程と、
   前記パターニングより残された耐熱性金属を完全
   に覆つて第２層間絶縁膜を被着する工程と、前記
   被着された第２層間絶縁膜をエツチングし、前記
   耐熱性金属上部のみを露出させる工程と、前記露
   出された耐熱性金属に接続し第２層間絶縁膜上に
   第２層配線を形成する工程とを含み、前記第２層
   配線を前記耐熱性金属をして拡散層及び又はゲー
   ト電極に接続することを特徴とする半導体装置の
   製造方法。