JPH0622264B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0622264B2 JPH0622264B2 JP60281997A JP28199785A JPH0622264B2 JP H0622264 B2 JPH0622264 B2 JP H0622264B2 JP 60281997 A JP60281997 A JP 60281997A JP 28199785 A JP28199785 A JP 28199785A JP H0622264 B2 JPH0622264 B2 JP H0622264B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 不純物イオンを注入して、形成した導電性半導体層を絶
縁性半導体層に設けて、上下層の接続電極にする。その
導電性半導体層は、集束イオンビーム注入法によつて不
純物イオンを注入して形成する。
縁性半導体層に設けて、上下層の接続電極にする。その
導電性半導体層は、集束イオンビーム注入法によつて不
純物イオンを注入して形成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に、三次元半
導体装置の配線形成に関する。
導体装置の配線形成に関する。
半導体集積回路（ＩＣ）は需要の拡大と共に、ＬＳＩ，
ＶＬＳＩと二次元（平面的）領域で微細化，高集積化さ
れてきたが、その微細化にも限度があつて、それを更に
高集積化するための手段として、現在、立体的に積み上
げる三次元構造が大きくクローズアップしている。
ＶＬＳＩと二次元（平面的）領域で微細化，高集積化さ
れてきたが、その微細化にも限度があつて、それを更に
高集積化するための手段として、現在、立体的に積み上
げる三次元構造が大きくクローズアップしている。
このような三次元半導体装置の基礎になつているのは、
非結晶性半導体層をビーム走査して単結晶化し、その単
結晶層に素子を形成する技術である。しかし、三次元半
導体装置において、更に重要な問題は上下間の接続配線
で、この上下接続配線は容易に形成されて、且つ、信頼
性の高いことが望ましい。
非結晶性半導体層をビーム走査して単結晶化し、その単
結晶層に素子を形成する技術である。しかし、三次元半
導体装置において、更に重要な問題は上下間の接続配線
で、この上下接続配線は容易に形成されて、且つ、信頼
性の高いことが望ましい。
［従来の技術］ 従来の三次元半導体装置の接続方法を第２図および第３
図に示しており、本実施例は二層に積層したシリコン半
導体装置の例である。
図に示しており、本実施例は二層に積層したシリコン半
導体装置の例である。
まず、第２図の例から説明すると、第１層目のシリコン
基板１にバイポーラトランジスタ２，３が形成され、バ
イポーラトランジスタ２，３のそれぞれのコレクタ領域
2C，3Cに金属配線４が接続されている。そして、第１層
目のシリコン基板１の上に第２層目のシリコン基板５が
形成され、そのシリコン基板５に同じくバイポーラトラ
ンジスタ６，７が形成されて、両トランジスタ６，７の
それぞれのエミッタ領域6E，7Eからの金属配線８，９が
金属配線４と接続されている。上層の金属配線８，９は
比較的融点の低いアルミニウム膜で形成されるが、下層
の金属配線４は第２層目のシリコン基板５の形成時の高
温度に耐え得るように、高融点金属、例えば、チタン白
金合金，純金やモリブデンで形成される。なお、10は絶
縁膜を示している。
基板１にバイポーラトランジスタ２，３が形成され、バ
イポーラトランジスタ２，３のそれぞれのコレクタ領域
2C，3Cに金属配線４が接続されている。そして、第１層
目のシリコン基板１の上に第２層目のシリコン基板５が
形成され、そのシリコン基板５に同じくバイポーラトラ
ンジスタ６，７が形成されて、両トランジスタ６，７の
それぞれのエミッタ領域6E，7Eからの金属配線８，９が
金属配線４と接続されている。上層の金属配線８，９は
比較的融点の低いアルミニウム膜で形成されるが、下層
の金属配線４は第２層目のシリコン基板５の形成時の高
温度に耐え得るように、高融点金属、例えば、チタン白
金合金，純金やモリブデンで形成される。なお、10は絶
縁膜を示している。
次に、第３図の例を説明すると、第２図と同じく第１層
目のシリコン基板11にバイポーラトランジスタ12，13が
形成され、両バイポーラトランジスタ12，13のそれぞれ
のコレクタ領域12C，13Cを接続する金属配線14が設けら
れている。そして、第１層目のシリコン基板11の上に第
２層目のシリコン基板15が形成され、そのシリコン基板
15に同じくバイポーラトランジスタ16，17が形成され
て、バイポーラトランジスタ16のエミッタ領域16E から
の金属配線18が、スルーホールを埋めた金属電極19によ
つて金属配線４と接続されている。この金属電極19はス
パッタ法によつて金属を被着し、スルーホールを埋没し
て形成されている。
目のシリコン基板11にバイポーラトランジスタ12，13が
形成され、両バイポーラトランジスタ12，13のそれぞれ
のコレクタ領域12C，13Cを接続する金属配線14が設けら
れている。そして、第１層目のシリコン基板11の上に第
２層目のシリコン基板15が形成され、そのシリコン基板
15に同じくバイポーラトランジスタ16，17が形成され
て、バイポーラトランジスタ16のエミッタ領域16E から
の金属配線18が、スルーホールを埋めた金属電極19によ
つて金属配線４と接続されている。この金属電極19はス
パッタ法によつて金属を被着し、スルーホールを埋没し
て形成されている。
尚、第２層目のシリコン基板５，15はビームアニールあ
るいはフラッシュアニールによつて、単結晶化した膜厚
１〜２μｍの基板であり、このシリコン基板５，15およ
び第１層目のシリコン基板１，11は何れも不純物を含ま
ない純粋な半導体で、絶縁性である。
るいはフラッシュアニールによつて、単結晶化した膜厚
１〜２μｍの基板であり、このシリコン基板５，15およ
び第１層目のシリコン基板１，11は何れも不純物を含ま
ない純粋な半導体で、絶縁性である。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この従来の立体的な三次元半導体装置の配線
接続方法は次のような問題点がある。即ち、第２図に示
す例の接続方法は第１層目の金属配線４の上の第２層目
のシリコン基板を除去して、第２層目の金属配線８，９
と第１層目の金属配線４とを接続しているために、その
部分で段差が大きくなつており、段差部分で金属配線膜
の被着が均一にならず、配線切れを起こし易い欠点があ
る。
接続方法は次のような問題点がある。即ち、第２図に示
す例の接続方法は第１層目の金属配線４の上の第２層目
のシリコン基板を除去して、第２層目の金属配線８，９
と第１層目の金属配線４とを接続しているために、その
部分で段差が大きくなつており、段差部分で金属配線膜
の被着が均一にならず、配線切れを起こし易い欠点があ
る。
また、第３図に示す例の接続方法は、スルーホールを金
属電極膜で高密度に埋めることが難しく、その金属電極
19の部分で断線を起こし易くて、第３図に説明した例と
同様に配線の信頼性が低い問題がある。
属電極膜で高密度に埋めることが難しく、その金属電極
19の部分で断線を起こし易くて、第３図に説明した例と
同様に配線の信頼性が低い問題がある。
更に、これらの例、特に第２図で説明した例は凹凸が激
しくて、３層，４層と多層に積層する場合、配線の信頼
性は一層低下する。
しくて、３層，４層と多層に積層する場合、配線の信頼
性は一層低下する。
本発明は、このような問題点の多い配線を高信頼化する
ための半導体装置の製造方法を提案するものである。
ための半導体装置の製造方法を提案するものである。
［問題点を解決するための手段］ その問題は、第１の半導体素子が表面の素子形成領域に
形成された半導体基板上に、該第１の半導体素子に接続
され、素子形成領域の外に伸びて耐熱金属からなる第１
の配線を形成し、該基板および第１の配線上にアモルフ
ァス半導体または多結晶半導体からなる成長層を形成
し、次いで、レーザ又は赤外線ランプを用いてビーム走
査して、該成長層の該素子形成領域を単結晶層に変成
し、該単結晶層の表面に第２の半導体素子を形成し、集
束イオンビーム注入法によつて該素子形成領域の外の該
成長層に部分的に不純物イオンを注入して該第１の配線
に接続される接続導体層を形成し、該成長層および単結
晶層上に該第２の半導体素子と該接続導体層を接続する
第２の配線を形成する半導体装置の製造方法によつて解
決される。
形成された半導体基板上に、該第１の半導体素子に接続
され、素子形成領域の外に伸びて耐熱金属からなる第１
の配線を形成し、該基板および第１の配線上にアモルフ
ァス半導体または多結晶半導体からなる成長層を形成
し、次いで、レーザ又は赤外線ランプを用いてビーム走
査して、該成長層の該素子形成領域を単結晶層に変成
し、該単結晶層の表面に第２の半導体素子を形成し、集
束イオンビーム注入法によつて該素子形成領域の外の該
成長層に部分的に不純物イオンを注入して該第１の配線
に接続される接続導体層を形成し、該成長層および単結
晶層上に該第２の半導体素子と該接続導体層を接続する
第２の配線を形成する半導体装置の製造方法によつて解
決される。
［作用］ 即ち、本発明は、絶縁性半導体層に不純物イオンを注入
した導電性半導体層を形成して、これを上下接続配線と
する接続方法である。
した導電性半導体層を形成して、これを上下接続配線と
する接続方法である。
それには、集束イオンビーム注入法を利用して導電性半
導体層を形成する。そうすれば、断線の心配がなくなつ
て、半導体装置の信頼性は向上する。
導体層を形成する。そうすれば、断線の心配がなくなつ
て、半導体装置の信頼性は向上する。
［実施例］ 以下，図面を参照して実施例によつて詳細に説明する。
第１図(a)〜(e)はその形成工程順断面図を示している。
まず、第１図(a)に示すように、第１層目のシリコン基
板21にバイポーラトランジスタ22，23を形成し、そのバ
イポーラトランジスタ22，23のコレクタ領域22C，23Cを
接続する耐熱金属からなる金属配線24を形成した後、上
面に膜厚２μｍ程度のアモルファスシリコン層あるいは
多結晶シリコン層25′を気相成長法で成長する。
まず、第１図(a)に示すように、第１層目のシリコン基
板21にバイポーラトランジスタ22，23を形成し、そのバ
イポーラトランジスタ22，23のコレクタ領域22C，23Cを
接続する耐熱金属からなる金属配線24を形成した後、上
面に膜厚２μｍ程度のアモルファスシリコン層あるいは
多結晶シリコン層25′を気相成長法で成長する。
次いで、第１図(b)に示すように、レーザ又は赤外線ラ
ンプを用いてビーム走査し、アモルファスあるいは多結
晶のシリコン層25′を加熱溶融して、単結晶シリコン層
25に変成する。この時、シリコン基板21は約 450℃に加
熱し、例えば、レーザ走査する場合、その条件はレーザ
出力を10Ｗ，ビームスポット径を30〜50μｍφ，走査速
度を10cm／sec 程度にする。そうすると、シリコン基板
21の結晶方位に沿った単結晶シリコン層25が形成され
る。しかし、金属配線24の上のアモルファスあるいは多
結晶のシリコン層25′は単結晶化されずに、アモルファ
スあるいは多結晶のまま残る。
ンプを用いてビーム走査し、アモルファスあるいは多結
晶のシリコン層25′を加熱溶融して、単結晶シリコン層
25に変成する。この時、シリコン基板21は約 450℃に加
熱し、例えば、レーザ走査する場合、その条件はレーザ
出力を10Ｗ，ビームスポット径を30〜50μｍφ，走査速
度を10cm／sec 程度にする。そうすると、シリコン基板
21の結晶方位に沿った単結晶シリコン層25が形成され
る。しかし、金属配線24の上のアモルファスあるいは多
結晶のシリコン層25′は単結晶化されずに、アモルファ
スあるいは多結晶のまま残る。
次いで、第１図(c)に示すように、上記のようにして形
成された第２層目のシリコン基板25に、公知の製法によ
つてバイポーラトランジスタ26，27を形成する。
成された第２層目のシリコン基板25に、公知の製法によ
つてバイポーラトランジスタ26，27を形成する。
次いで、第１図(d)に示すように、所望の位置に集束イ
オンビーム注入装置を用いて、不純物イオンを注入し、
導電性シリコン層30を形成して、接続電極にする。この
所望位置は下層の配線と接続する接続位置であるから、
下層の金属配線24の上面にあり、従つて、アモルファス
あるいは多結晶のシリコン層25′の領域となる。このア
モルファスあるいは多結晶のシリコン層25′は、勿論、
絶縁性である。
オンビーム注入装置を用いて、不純物イオンを注入し、
導電性シリコン層30を形成して、接続電極にする。この
所望位置は下層の配線と接続する接続位置であるから、
下層の金属配線24の上面にあり、従つて、アモルファス
あるいは多結晶のシリコン層25′の領域となる。このア
モルファスあるいは多結晶のシリコン層25′は、勿論、
絶縁性である。
注入する不純物イオンはシリコンの場合はAs，Ｐ（ｎ型
ドーパント），Ｂ，Ga（ｐ型ドーパント）を用いる。集
束イオンビーム径は0.3 μｍφ，加速電圧 100KeV ，ド
ーズ量約1014／cm2にする。注入後の活性化には、赤外
線ハロゲンランプを用いてフラッシュアニールをおこな
う。温度 900℃，時間５秒で活性化率は60〜75％に達
し、比抵抗は10〜100 Ωcmになる。
ドーパント），Ｂ，Ga（ｐ型ドーパント）を用いる。集
束イオンビーム径は0.3 μｍφ，加速電圧 100KeV ，ド
ーズ量約1014／cm2にする。注入後の活性化には、赤外
線ハロゲンランプを用いてフラッシュアニールをおこな
う。温度 900℃，時間５秒で活性化率は60〜75％に達
し、比抵抗は10〜100 Ωcmになる。
次いで、第１図(e)に示すように、バイポーラトランジ
スタ26のエミッタ領域26E からの金属配線28を形成し、
導電性シリコン層30と接続して完成する。
スタ26のエミッタ領域26E からの金属配線28を形成し、
導電性シリコン層30と接続して完成する。
完成した第１図(e)を更に詳細に説明すると、21は第１
層目のシリコン基板，22，23はシリコン基板21に形成し
たバイポーラトランジスタ，22C ，23C はその両バイポ
ーラトランジスタ22，23のそれぞれのコレクタ領域，24
はそのコレクタ領域12C，13Cを接続する金属配線で、耐
熱金属からなる配線である。更に、第１層目のシリコン
基板21の上に第２層目のシリコン基板25が設けられ、そ
のシリコン基板25に同じくバイポーラトランジスタ26，
27が設けられている。且つ、バイポーラトランジスタ26
のエミッタ領域26E からの金属配線28（例えば、アルミ
ニウム配線）が、第１層目のシリコン基板21上に設けた
金属配線24と導電性半導体層30で接続されている。
層目のシリコン基板，22，23はシリコン基板21に形成し
たバイポーラトランジスタ，22C ，23C はその両バイポ
ーラトランジスタ22，23のそれぞれのコレクタ領域，24
はそのコレクタ領域12C，13Cを接続する金属配線で、耐
熱金属からなる配線である。更に、第１層目のシリコン
基板21の上に第２層目のシリコン基板25が設けられ、そ
のシリコン基板25に同じくバイポーラトランジスタ26，
27が設けられている。且つ、バイポーラトランジスタ26
のエミッタ領域26E からの金属配線28（例えば、アルミ
ニウム配線）が、第１層目のシリコン基板21上に設けた
金属配線24と導電性半導体層30で接続されている。
このように、絶縁性のあるシリコン基板25に導電性シリ
コン層30を設けて、上下配線の接続電極にすると、従来
の構造のような配線切れの心配はなくなる。この導電性
半導体層30は比抵抗10〜100 Ωcm程度になり、断面を４
〜５μｍφ程度にすると、低抵抗のオーミック層とな
り、導電配線として十分に使用できる。且つ、このよう
な構造にすれば、上面が平坦化されて、立体的な積層が
容易になり、高度に積層した三次元半導体装置が得られ
る。
コン層30を設けて、上下配線の接続電極にすると、従来
の構造のような配線切れの心配はなくなる。この導電性
半導体層30は比抵抗10〜100 Ωcm程度になり、断面を４
〜５μｍφ程度にすると、低抵抗のオーミック層とな
り、導電配線として十分に使用できる。且つ、このよう
な構造にすれば、上面が平坦化されて、立体的な積層が
容易になり、高度に積層した三次元半導体装置が得られ
る。
上記実施例はシリコン結晶で説明したが、GaAs結晶など
の化合物半導体のようなヘテロ接合構造にも適用でき
る。GaAs結晶を基板とした場合、集束イオンビームの不
純物イオンはSi，Ｓ，Se，Te（ｎ型ドーパント）やGe，
Mg，Be（ｐ型ドーパント）が用いられる。また、第１層
目をシリコン，第２層目をGaAsとすることも可能であ
る。
の化合物半導体のようなヘテロ接合構造にも適用でき
る。GaAs結晶を基板とした場合、集束イオンビームの不
純物イオンはSi，Ｓ，Se，Te（ｎ型ドーパント）やGe，
Mg，Be（ｐ型ドーパント）が用いられる。また、第１層
目をシリコン，第２層目をGaAsとすることも可能であ
る。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば三次元
半導体装置における接続配線の断線がなくなつて、その
信頼性が極めて向上するものである。
半導体装置における接続配線の断線がなくなつて、その
信頼性が極めて向上するものである。
第１図(a)〜(e)は本発明にかかる三次元半導体装置の形
成工程順断面図、 第２図および第３図は従来の半導体装置の断面図であ
る。 図において、 21は第１層目のシリコン基板、 22，23，26，27はバイポーラトランジスタ、 24は下層の金属配線、 25は第２層目のシリコン基板、 28は上層の金属配線、 30は導電性シリコン層（上下配線の接続電極） を示している。
成工程順断面図、 第２図および第３図は従来の半導体装置の断面図であ
る。 図において、 21は第１層目のシリコン基板、 22，23，26，27はバイポーラトランジスタ、 24は下層の金属配線、 25は第２層目のシリコン基板、 28は上層の金属配線、 30は導電性シリコン層（上下配線の接続電極） を示している。
Claims (1)
- 【請求項１】第１の半導体素子が表面の素子形成領域に
形成された半導体基板上に、該第１の半導体素子に接続
され、素子形成領域の外に伸びて耐熱金属からなる第１
の配線を形成し、 該基板および第１の配線上にアモルファス半導体または
多結晶半導体からなる絶縁性の成長層を形成し、次い
で、レーザ又は赤外線ランプを用いてビーム走査して、
該第１の配線形成領域上以外の該成長層の該素子形成領
域を単結晶層に変成するとともに、該第１の配線形成領
域上の該成長層をアモルファスまたは多結晶層の状態で
残したのち、 該単結晶層の表面に第２の半導体素子を形成し、収束イ
オンビーム注入法によって該アモルファスまたは多結晶
層に対し部分的に不純物イオンを注入して該第１の配線
に接続される接続導体層を形成し、 該成長層上に該第２の半導体素子と該接続導体層を接続
する第２の配線を形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60281997A JPH0622264B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60281997A JPH0622264B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62141738A JPS62141738A (ja) | 1987-06-25 |
| JPH0622264B2 true JPH0622264B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=17646786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60281997A Expired - Lifetime JPH0622264B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622264B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2368138A1 (en) * | 2008-12-05 | 2011-09-28 | BAE Systems PLC | Radiation detector for detecting differnent types of radiation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155951A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-05 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP60281997A patent/JPH0622264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62141738A (ja) | 1987-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |