JPS5819132B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JPS5819132B2
JPS5819132B2 JP52062344A JP6234477A JPS5819132B2 JP S5819132 B2 JPS5819132 B2 JP S5819132B2 JP 52062344 A JP52062344 A JP 52062344A JP 6234477 A JP6234477 A JP 6234477A JP S5819132 B2 JPS5819132 B2 JP S5819132B2
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JP
Japan
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layer
wiring layer
wiring
insulating film
semiconductor substrate
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龍弥 榎本
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

たとえば、半導体集積回路ICの配線構造として、第1
図a)bで示すようなものがある。
For example, as a wiring structure of a semiconductor integrated circuit IC, the first
There are things like those shown in Figures a) and b.

同図において、半導体基板1表面に一層目の配線層とな
る拡散層2が形成され、この拡散層2および前記半導体
基板1の表面に形成されている絶縁膜3を介して、二層
目の配線層となるアルミニウム膜4が前記拡散層2と交
差し才形成されている。
In the figure, a diffusion layer 2 serving as a first wiring layer is formed on the surface of a semiconductor substrate 1, and a second layer is formed through this diffusion layer 2 and an insulating film 3 formed on the surface of the semiconductor substrate 1. An aluminum film 4 serving as a wiring layer is formed to intersect with the diffusion layer 2.

このような構成からなる二層配線は、二層目の配線層+
あるアルミニウム膜4を平坦な絶縁膜3面に形成できる
ことから段差切れのない信頼性の高いものとして知られ
ている。
A two-layer wiring with such a configuration has a second wiring layer +
Since a certain aluminum film 4 can be formed on a flat insulating film 3 surface, it is known as a highly reliable film with no step breaks.

しかしながら、ゲート電極をマスクとし自己整合的にソ
ース層・ドレイン層を形成するシリコンゲートMOSト
ランジスタを組み込む集積回路において、前記ゲート電
極をそのまま配線層として延在させ、かつこの配線層を
二層目の配線層とするようにした上記構造を製造するこ
とはできず。
However, in an integrated circuit incorporating a silicon gate MOS transistor in which a source layer and a drain layer are formed in a self-aligned manner using a gate electrode as a mask, the gate electrode is extended as it is as a wiring layer, and this wiring layer is used as a second layer. It is not possible to manufacture the above structure in which the wiring layer is used.

集積度向上の妨げになっていた。This was an impediment to improving the degree of integration.

すなわち、第2・図で示すように、半導体基板1面に、
シリコンゲートMOSトランジスタの製造と並行して、
ゲート酸化膜と同時に酸化膜3aを、ゲート電極と同時
に二層目の配線層である多結晶シリコン層5を形成する
That is, as shown in the second figure, on one side of the semiconductor substrate,
In parallel with the manufacture of silicon gate MOS transistors,
An oxide film 3a is formed simultaneously with the gate oxide film, and a polycrystalline silicon layer 5, which is a second wiring layer, is formed simultaneously with the gate electrode.

そしてソース層、ドレイン層と同時にタ一層目の配線層
となる拡散層2を形成するが、二層目の配線層である多
結晶シリコン層5と交差する部分は前記多結晶シリコン
層5がマスクとなって、拡散層が形成されず、ここで断
線状態となってしまうことiこ起因する。
Then, at the same time as the source layer and the drain layer, a diffusion layer 2, which becomes the first wiring layer, is formed, but the polycrystalline silicon layer 5 is used as a mask for the portions that intersect with the polycrystalline silicon layer 5, which is the second wiring layer. As a result, a diffusion layer is not formed, resulting in a disconnection state.

1 それ故、本発明の目的はゲート電極をマスクとし、
自己整合的にソース層、ドレイン層を形成してMIS型
半導体素子を組み込む半導体装置の製造方法において、
拡散層を一層目の配線層、前記ゲート電極と同時に形成
する層を二層目の配線層iとしん半導体装置の製造方法
を提供するものである。
1 Therefore, the purpose of the present invention is to use the gate electrode as a mask,
In a method for manufacturing a semiconductor device incorporating an MIS type semiconductor element by forming a source layer and a drain layer in a self-aligned manner,
The present invention provides a method for manufacturing a thin semiconductor device in which a diffusion layer is a first wiring layer, and a layer formed simultaneously with the gate electrode is a second wiring layer i.

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples.

第3図は本発明により製造した半導体装置の一実施例を
示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor device manufactured according to the present invention.

同図において、半導1体基板11の主表面にこの半導体
基板11と異なる導電型の拡散層が選択的に形成されて
いる。
In the figure, a diffusion layer of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 11 is selectively formed on the main surface of a single semiconductor substrate 11.

この拡散層はシリコンゲートMOSトランジスタのソー
ス層12、ドレイン層13および前記ドレイン層13と
接続される一層目の配線層14を構成する。
This diffusion layer constitutes a source layer 12, a drain layer 13, and a first wiring layer 14 connected to the drain layer 13 of the silicon gate MOS transistor.

この一層目の配線層14のうち後述する二層目の配線層
と交差する部分は拡散層が接続されておらず、半導体基
板11に選択的にドープされた前記拡散層と同導電型の
イオン打ち込み層15によって接続されている。
A diffusion layer is not connected to a portion of the first wiring layer 14 that intersects with a second wiring layer to be described later, and ions of the same conductivity type as the diffusion layer are selectively doped into the semiconductor substrate 11. They are connected by an implant layer 15.

前記ソース層12.ドレイン層13間における半導体基
板11上には若干前記各層に延在するゲート酸化膜16
が形成され、このゲート酸化膜16上には多結晶シリコ
ン層からなるゲート電極17が形成されている。
The source layer 12. A gate oxide film 16 is formed on the semiconductor substrate 11 between the drain layers 13 and slightly extends to each layer.
is formed, and a gate electrode 17 made of a polycrystalline silicon layer is formed on this gate oxide film 16.

このゲート電極17はそのまま延在されて二層目の配線
層18となり、この二層目の配線層18は特に前記一層
目の配線層14と交差する部分においてゲート酸化膜1
6と同時に形成される酸化膜19により一層目の配線層
14と絶縁されている。
This gate electrode 17 is extended as it is to become a second wiring layer 18, and this second wiring layer 18 has a gate oxide film 18, especially in a portion where it intersects with the first wiring layer 14.
It is insulated from the first wiring layer 14 by an oxide film 19 formed at the same time as 6.

このように構成されるシリコンゲートMO8)ランジス
タAおよび一層目の配線層14が形成される領域を除く
半導体基板11上の領域には1層厚の比較的大きなフィ
ールド酸化膜20が形成されている。
A relatively large field oxide film 20 having a thickness of one layer is formed in a region on the semiconductor substrate 11 excluding the region where the transistor A and the first wiring layer 14 are formed. .

またこのように加工された半導体基板11の主表面全域
には、酸化膜21が形成され。
Further, an oxide film 21 is formed over the entire main surface of the semiconductor substrate 11 processed in this way.

この酸化膜21には前記ソース層12の一部を露出する
コンタクト孔が設けられ、このコンタクト孔部でソース
層12と絶続された配線層22が前記酸化膜21面に形
成されている。
This oxide film 21 is provided with a contact hole that exposes a part of the source layer 12, and a wiring layer 22 that is connected to the source layer 12 at this contact hole is formed on the surface of the oxide film 21.

このように構成した半導体装置の製造方法の一実施例を
以下第4図aないしeを用いて順次説明する。
An embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device configured as described above will be described below in sequence with reference to FIGS. 4a to 4e.

第4図a:半導体基板11の主表面を酸化性の雰囲気中
で熱処理し、ここに酸化膜20を形成する。
FIG. 4a: The main surface of the semiconductor substrate 11 is heat treated in an oxidizing atmosphere to form an oxide film 20 thereon.

そしてシリコンゲートMOSトランジスタAおよび一層
目の配線層14を形成する領域に該当する酸化膜20を
選択エツチングし、半導体基板11の一部を露出させる
Then, the oxide film 20 corresponding to the region where the silicon gate MOS transistor A and the first wiring layer 14 are to be formed is selectively etched to expose a part of the semiconductor substrate 11.

そして露出された半導体基板11の表面を酸化性の雰囲
気中で熱処理することによって、ここに薄い酸化膜23
を形成する。
Then, by heat-treating the exposed surface of the semiconductor substrate 11 in an oxidizing atmosphere, a thin oxide film 23 is formed thereon.
form.

第4図b:前記酸化膜20および23の全面にフォトレ
ジスト膜24を形成し、後工程で形成すべき一層目およ
び二層目の配線層の交差個所に該当する部分のフォトレ
ジスト膜24をフォトエツチングで除去する。
FIG. 4b: A photoresist film 24 is formed on the entire surface of the oxide films 20 and 23, and a portion of the photoresist film 24 corresponding to the intersection of the first and second wiring layers to be formed in a later process is removed. Remove by photo etching.

そして残存したフォトレジスト膜24をマスクにして、
前記半導体基板11と異なる導電型の不純物をイオン打
ち込み方法でドープし、半導体基板11面にイオン打ち
込み層15を形成する。
Then, using the remaining photoresist film 24 as a mask,
An ion implantation layer 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 by doping an impurity of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 11 using an ion implantation method.

第4図C:前記フォトレジスト膜24を全て除去した後
、酸化膜20および23の全面に多結晶シリコン層を形
成する。
FIG. 4C: After the photoresist film 24 is completely removed, a polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface of the oxide films 20 and 23. FIG.

そしてこの多結晶シリコン層を適当に選択エツチングす
ることによりシリコンゲートMOSトランジスタのゲー
ト電極17と二層目の配線層18を形成する。
Then, by selectively etching this polycrystalline silicon layer appropriately, a gate electrode 17 of a silicon gate MOS transistor and a second wiring layer 18 are formed.

第4d:ゲート電極17.二層目の配線層18およびフ
ィールド酸化膜20をマスクとして露出されている酸化
膜23を除去する。
4th d: Gate electrode 17. The exposed oxide film 23 is removed using the second wiring layer 18 and field oxide film 20 as a mask.

これにより、残存するゲート電極17下の酸化膜23は
ゲート酸化膜16となり、二層目の配線層18下の酸化
膜23は二層目の配線層18と後工程で形成される一層
目の配線層とを絶縁する絶縁膜19となる。
As a result, the remaining oxide film 23 under the gate electrode 17 becomes the gate oxide film 16, and the oxide film 23 under the second wiring layer 18 becomes the second wiring layer 18 and the first layer formed in a later process. This becomes an insulating film 19 that insulates the wiring layer.

そして露出された半導体基板11面に、この半導体基板
11と異なる導電型の不純物を拡散することによりソー
ス層12.ドレイン層13およびこのドレイン層13と
接続する二層目の配線層18を形成する。
Then, by diffusing impurities of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate 11 into the exposed surface of the semiconductor substrate 11, the source layer 12. A drain layer 13 and a second wiring layer 18 connected to the drain layer 13 are formed.

この場合、前記二層目の配線層18と交差する部分は拡
散層が形成されていないが、予め形成しておいたイオン
打ち込み層15によって電気的に接続される。
In this case, a diffusion layer is not formed in the portion intersecting with the second wiring layer 18, but it is electrically connected by the ion implantation layer 15 formed in advance.

第4図e:このように加工された半導体基板11の表面
全域にたとえばCV D (ChemicalVapo
ur Deposition)方法等で酸化膜21を形
成し、ソース層12の一部を露出するための孔を選択エ
ツチング方法で形成する。
FIG. 4e: For example, CVD (Chemical Vapo) is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 11 processed in this way.
An oxide film 21 is formed by a ur deposition method or the like, and a hole for exposing a part of the source layer 12 is formed by a selective etching method.

そして前記孔をも含めて酸化膜21全面にアルミニウム
層を形成し1選択エツチング方法で前記ソース層12と
接続された配線層22を形成する。
Then, an aluminum layer is formed on the entire surface of the oxide film 21 including the holes, and a wiring layer 22 connected to the source layer 12 is formed by a one-selective etching method.

このように、シリコンゲートMOSトランジスタと並行
して、ゲート電極と同時に二層目の配線層を形成し、ソ
ース層・ドレイン層と同時に一層目の配線層を拡散層で
形成しても、一層目および二層目の配線層の交差部には
、予めイオン打ち込み層を形成しているので、前記拡散
層は電気的に接続され、従来のように断線状態になるこ
とはない。
In this way, even if the second wiring layer is formed in parallel with the silicon gate MOS transistor at the same time as the gate electrode, and the first wiring layer is formed using a diffusion layer at the same time as the source/drain layer, the first wiring layer Since an ion implantation layer is previously formed at the intersection of the second wiring layer, the diffusion layer is electrically connected and will not be disconnected as in the conventional case.

すなわち、一層目の配線層に回路動作中の最も低い電圧
(一般には基板電位)が印加されても、イオン打ち込み
層が充分なディプレッションモードとなって、導通チャ
ンネルが生ずるようになる。
That is, even if the lowest voltage (generally the substrate potential) during circuit operation is applied to the first wiring layer, the ion implantation layer is in a sufficient depletion mode and a conduction channel is generated.

なお、電源電圧5vのNチャンネルMOSトランジスタ
を組み込んで、上述した配線構造とする場合、一層目の
配線層に印加する最大電圧は5vであり、MOS トラ
ンジスタのゲート電極に印加される最も低い電圧は基板
と同じOVとなる。
Note that when an N-channel MOS transistor with a power supply voltage of 5V is incorporated into the wiring structure described above, the maximum voltage applied to the first wiring layer is 5V, and the lowest voltage applied to the gate electrode of the MOS transistor is It has the same OV as the board.

したがって、ソース層基板間電圧が5V、またゲート・
ソース間電圧を一5vの状態で、一層目の配線層は二層
目の配線層との交差部で導通状態にする必要がある。
Therefore, the voltage between the source layer and substrate is 5V, and the voltage between the gate and substrate is 5V.
With the source-to-source voltage at -5V, the first wiring layer needs to be in a conductive state at the intersection with the second wiring layer.

すなわち、しきい値電圧を一5v以下にしなければなら
ないが、基板バイアス定数が0.6JVと仮定すると、
この関係から一6v以下に設定すればよい。
That is, the threshold voltage must be lower than -5V, but assuming that the substrate bias constant is 0.6JV,
From this relationship, it is sufficient to set the voltage to -6V or less.

本実施例では、シリコンゲートMOSトランジスタを組
み込んだ場合の二層配線構造について述べたものである
が、ゲート電極をマスクとして自己整合的にソース層・
ドレイン層を形成する他のMOSトランジスタ、たとえ
ばモリブデンゲートMO8トランジスタあるいはタング
ステンゲートトランジスタ等であってもよい。
This example describes a two-layer wiring structure in which a silicon gate MOS transistor is incorporated, and the source layer and
Other MOS transistors forming the drain layer may also be used, such as a molybdenum gate MO8 transistor or a tungsten gate transistor.

またMOSトランジスタに限らずMIS型素子であって
もよいことはもちろんである。
Moreover, it goes without saying that the device is not limited to a MOS transistor, but may also be an MIS type element.

以上述べたように、本発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、ゲート電極をマスクとし、自己整合的にソー
ス層、ドレイン層を形成するMIS型半導体素子を組み
込む半導体装置において、拡散層を一層口の配線層、前
記ゲート電極と同時に形成する層を二層目の配線層とす
ることができる。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a diffusion layer is formed in a semiconductor device incorporating an MIS type semiconductor element in which a source layer and a drain layer are formed in a self-aligned manner using a gate electrode as a mask. The first wiring layer and the layer formed simultaneously with the gate electrode can be used as the second wiring layer.

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

第1図a、bは従来の半導体装置の一例を説明する図、
第2図a、bは本発明を導くための図、第3図は本発明
により製造した半導体装置の一例を示す構成図、第4図
aないしeは本発明に係る半導体装置の製造方法の一実
施例を示す工程図である。 1.11・・・・・・半導体基板、2・・・・・・拡散
層、3・・・・・・絶縁層、4・・・・・・アルミニウ
ム膜、5・・・・・・多結晶シリコン層、12・・・・
・・ソース層、13・・・・・・ドレイン層、14・・
・・・・一層目の配線層、15・・・・・・イオン打ち
込み層、16・・・・・・ゲート酸化膜、17・・・・
・・ゲート電極、18・・・・・・二層目の配線層、1
9,21゜23・・・・・・酸化膜、20・・・・・・
フィールド酸化膜、22・・・・・・配線層、24・・
・・・・フォトレジスト膜。
FIGS. 1a and 1b are diagrams illustrating an example of a conventional semiconductor device,
FIGS. 2a and 2b are diagrams for guiding the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a semiconductor device manufactured according to the present invention, and FIGS. 4a to 4e are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. It is a process diagram showing one example. 1.11...Semiconductor substrate, 2...Diffusion layer, 3...Insulating layer, 4...Aluminum film, 5...Many Crystalline silicon layer, 12...
...Source layer, 13...Drain layer, 14...
...First wiring layer, 15...Ion implantation layer, 16...Gate oxide film, 17...
...Gate electrode, 18...Second wiring layer, 1
9,21゜23... Oxide film, 20...
Field oxide film, 22... Wiring layer, 24...
...Photoresist film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ゲート電極をマスクとし自己整合的にソース層・ド
レイン層を形成してMIS型トランジスタを組み込む半
導体装置の製造方法において、半導体基板上にゲート絶
縁膜および配線交差部絶縁膜となる絶縁膜を形成する工
程と、上記配線交差部絶縁膜となる絶縁膜下の半導体基
板に尚該絶縁膜を通してイオンを打ち込むことにより不
絖物ドープ層を形成する工程と、上記絶縁膜上にゲート
電極および第1配線層を同時に形成する工程と、このゲ
ート電極および第1配線層をマスクとして半導体基板に
不純物を拡散することによりソース層ドレイン層および
第2配線層を同時に形成する工程とを有し、前記配線交
差部絶縁膜下で不純物ドープ層により接続され□るとと
もに当該絶縁膜を介して第1配線層と絶縁される第2配
線層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
1. In a method for manufacturing a semiconductor device incorporating an MIS transistor by forming a source layer and a drain layer in a self-aligned manner using a gate electrode as a mask, an insulating film to be a gate insulating film and a wiring intersection insulating film is formed on a semiconductor substrate. forming a defect doped layer by implanting ions through the insulating film into the semiconductor substrate under the insulating film that will become the wiring intersection insulating film; and forming a defect doped layer on the insulating film. a step of simultaneously forming a wiring layer; and a step of simultaneously forming a source layer, a drain layer, and a second wiring layer by diffusing impurities into the semiconductor substrate using the gate electrode and the first wiring layer as a mask; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a second wiring layer connected by an impurity-doped layer under an intersection insulating film and insulated from a first wiring layer via the insulating film.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62133030U (en) * 1986-02-14 1987-08-21

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