JPS61150270A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置及びその製造方法に関し、
特に、半導体集積回路のコンタクト穴の構造及びその製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路装置の通常の製造方法は、偵えばＭＯＳ
型の半導体集積回路は第３図（ａｌ〜（Ｃ１および第４
図に示す方法で製造することができる。

まず、第３図（ａ）に示すように、シリコン基板１０表
面上に選択酸化法により厚さ１μｔｎ程度のフィールド
酸化膜２を形成し、将来ＭＯ８ＦＥＴを形成する領域に
はゲート酸化膜３を形成する。

次に、第３図（ｂ）に示すように、ゲー）’ｔｔ＆４及
び配線５に用いられる厚さ０．５μｍ程度の多結晶シリ
コンを形成した後、シリコン基板と１反対の導電型を持
つ不純物をドープしてソース及びドレイン６を形成する
。しかる後、金属配線との間の絶縁を保つために、厚さ
０．５〜１．０μｍ程度のガラスを含む絶縁膜７（以後
ガラス膜と記す）を形成する。ガラス膜７の高温での流
動砂により、多結晶シリコン端の急峻ガ段差は図示され
ているように軽減され、後に形成する金属配線に断線が
生じないようにしている。

次に、ソース、ドレインなどの領域へコンタクトをとる
ためコンタクト穴があけられ金属配線を施すことにより
半導体集積回路を形成することができる。

・　〔発明が解決しようとする問題点〕第３図（ｃ）及
び第４図は第３図（ｂ）の状態から出発してコンタクト
穴を形成し、これに金属配線を施した状態を示している
。

第３図（Ｃ）においては、絶＆膜７にイオンエツチング
等の異方性エツチングにより穴をあけ、金属配線を施し
たもので、所望寸法通りのコンタクト孔８が得られるが
、穴のふちの急峻な段差のために、厚さが１μｍ程度の
金属配線９は図示のように断線してしまう。

この断線を避けるために、従来は、ＨＦ等による等方的
なウェットエッチないしは、ウェットエッチとイオンエ
ッチを併用して第４図に示す如く、コンタクト穴８を形
成していた。この方法により、コンタクト穴のふちＫｈ
［ｔのようなテーバが形成されるので金属配線９には確
かに断線は生じない。

しかしながら、この従来法では、コンタクト穴の下側周
囲の直径はマスク設計寸法通りの大きさで形成されるか
上側周囲の直径は、第４図のように２倍程度に拡大する
。サイドエッチのばらつきも太きい。通常、コンタクト
穴のマスク設計寸法はコンタクトの導電性により規定さ
れる寸法よりも大きく、リソグラフィー技術が許容する
最小寸法で規定されているから、電気的には不必要にも
かかわらず、コンタクト穴のために最小可能寸法の４倍
程度の面積を費やすことになる。

このため、従来法では、下記のような欠点が生じている
。

（１）大きな面積のコンタクト穴がはみ出さないように
するため、ソース及びドレインの面積を大きくせざるを
得ない。そのため、ドレインジャンクシソンの容量が大
きくなり集積回路装置のらない。これらの結果として、
回路の集積度を上げるための障害となっている。

本発明は、上記した従来の欠点を除去し、小さなコンタ
クト穴と断線の無い金属配線が実現でき高集積化と高速
動作化が達成できる半導体集積回路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の発明の半導体集権回路装置は、穴の周囲
から内側に向って厚さが薄くなる多結晶シリコンを内部
にもったコンタクト穴を有することにより構成される。

また、本発明の第２の発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、絶縁膜に異方性エツチングによりコンタクト穴
を形成する工程と、厚さ３０００〜１５０００大の多結
晶シリコン膜を被着する工程と、核多結晶シリコン膜を
異方性エツチングし、コンタクト穴の段差内包１」にテ
ーバのついた多結晶シリコンを残す工程とを有すること
により構成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。第１図（ａ）〜（Ｃ）Ｆｉ本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。

先ず、すでに従来例の第３図（ａ）　、　（ｂ）に示し
た工程により第３図（ｂ）の構造を形成する。図におい
て１はシリコン基板、２はフィールド酸化膜、３はゲー
ト酸化膜、４はゲート多結晶シリコン、５は多結晶シリ
コン配線、６はソース・ドレイン、７は層間絶縁膜であ
る。

次に、第１図（ａ）に示すよ５に、イオンエツチングに
よりコンタクト穴８を形成し、次いで、ＣＶＤ法により
厚さ０．３〜１．５μｍの多結晶シリコン膜１１を形成
する。

次に、第１図ｒｂ）ｒｃ示すように、多結晶シリコン膜
１１にイオンエツチングを施すと、エツチング線上から
下へ進行するから、コンタクト穴８の急峻な段差での多
結晶シリコンは、図示のようにテーバ１２のついた形状
で残る。しかる彼、この多結晶シリコンを含むコンタク
ト部に所望の不純物をドープする。なお不純物ドープは
多結晶シリコンのイオンエツチングの前に実施してもよ
い。

次に、第１図（ｃｌに示すように、アルミニウム等の金
属配線１３を形成すれば、テーパのついた多結晶シリコ
ン１２が有るので、コンタクト穴での断線を生ずること
はない。

また、金属配Ｉ％！１３とソース及びドレイン６等との
コンタクトのオーミック性を高めるためのアロイ反応に
於いては、テーパのついた多結晶シリコン１２か反応材
料として供給さするので、アロイ反応の下９４１．への
進行が抑制されるからアロイスパイクの防止に役立つ。

第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃｌは本発明におい
て段差に対する多結晶シリコン膜厚の関係かテーパ多結
晶シリコンの形に及はす影響を説明するための説明図で
ある。

第２図（ａｌは段差に対し多結晶シリコン族が薄過ぎる
場合であり、テーパは急峻となりテーパの効果はない。

これに対し第２図Φ）は段差と多結晶シリコン膜厚が同
等である場合を示しており、テーパ角度はほぼ４５度と
なり効果が犬である。

また、第２図（Ｃ）は段差に対し多結晶シリコン膜厚が
厚過ぎる場合の例で穴が埋まってしまう。

以上のように段差とこれに付着させる多結晶シリコン膜
厚の関係がテーパ多結晶シリコンの形に深い関係を持つ
ことから、多結晶シリコンの厚さの下限はテーパの効果
が無くなることで決まり、上限は穴が多結晶シリコンで
埋まってしまうことで決る。

第２図（Ｃ）に示すように、平均傾斜角をθ、多結晶シ
リコンの幅をａとすると、ｔａｎθ＝段差／多結晶シリ
コンの幅（ａ）の関係が成立する。通常コンタクト穴の
段差（ガラス族の厚さ）は０．５〜１μｍであるため、
テーパ角を３０〜６０度範囲にするためには多結晶シリ
コン膜の厚さ社３０００〜１５０００Ａの範囲になけれ
はならないということがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれは、寸法コントロー
ル性の優れた異方性エツチングを用いて小さなコンタク
ト穴と断線の無い金属配線を実現することができ、集積
回路装置の高集積化と高速動作化に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本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２図（ａｌ〜（Ｃ）は本
発明における段差に対する多結晶シリコン膜厚がテーパ
多結晶シリコンの形状に及はす影響を説明するための模
式的断面図、第３図（ａｌ〜（Ｃ１は従来法によりコン
タクト穴を形成し金属配線を施こした半導体集積回路装
置及びその製造方法を説明するために工程順に示した断
面図、第４図は従来の他の一例の断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・フィール
ド酸化膜、３・・・・・・ゲート酸化膜、４・・・・・
・ゲート多結晶シリコン、５・・・・・・多結晶シリコ
ン配線、６・・・・・・ソース及びドレイン、７・・・
・・・隔間絶縁膜、８・・・・・・コンタクト孔、９，
１３・・・・・・金属配線、１１．１２・・・・・・多
結晶シリコン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）穴の周囲から内側に向って厚さが薄くなる多結晶
   シリコンを内部にもったコンタクト穴を有することを特
   徴とする半導体集積回路装置。（２）絶縁膜に異方性エ
   ッチングによりコンタクト穴を形成する工程と、厚さ３
   ０００〜１５０００Åの多結晶シリコン膜を被着する工
   程と、該多結晶シリコン膜を異方性エッチングし、コン
   タクト穴の段差内側にテーパのついた多結晶シリコンを
   残す工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装
   置の製造方法。