JPS6325976A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6325976A
JPS6325976A JP16922386A JP16922386A JPS6325976A JP S6325976 A JPS6325976 A JP S6325976A JP 16922386 A JP16922386 A JP 16922386A JP 16922386 A JP16922386 A JP 16922386A JP S6325976 A JPS6325976 A JP S6325976A
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sputtering
semiconductor device
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Minoru Taguchi
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置に係わるもので、特にMO8型
コンデンサ、Mis型コンデンサあるいはゲート構造を
有し、且つ電極配線がスルーホールを介して電極配線上
の別の配線に接続されるような構造を有する半導体装置
に関する。
(従来の技術) 近年、半導体装置の進歩、特に素子の微細化。
高集積化には目覚ましいものがあり、その中で多層配線
技術は重要な位置を占めている。そして、高濃度の多結
晶シリコン膜を用いた配線の多灯化、およびアルミニウ
ムを用いた多層配線等が半導体集積回路装置内で多用さ
れている。
このような多層配線を用いた半導体集積回路装置の製造
プロセスについて第2図(a)〜(C)を参照しつつ概
略的に説明する。まず、N型のシリコン基板11上に素
子分離用のフィールド酸化膜12、および薄い酸化膜1
3を形成した後、上記フィールド酸化膜12で区分され
た素子領域にP+型の拡rl1層14を形成・する。次
に、上記薄い酸化膜13にコンタクトホール151 、
152を開口し、1層目の配線層(Affi−81−C
u) 16を厚さi、oμm程度選択的に形成する。次
に、シンター処理を実施した後、プラズマ励起によるシ
リコン酸化!117を厚さ1.0μm程度堆積形成する
と(a)図に示すようになる。
次に、上記プラズマシリコン酸化VA17を、フォトレ
ジストをマスクにしてエツチングし、(b)図に示すよ
うなコンタクトホール18を開口する。
この際、上記マスクとして用いたフォトレジストの剥離
時、あるいは種々の前処理工程において、上記コンタク
トホール18を開口することによって露出された1層目
の配線層16の表面には、100〜200人ノアルミナ
膜(Affi203 ) 19、あるいはレジスト系か
ら混入された有機物によるカーボン等の汚れで形成され
る絶縁膜が形成される。
そこで次に、上記アルミナ膜19を除去するためにRF
スパッタ処理を行ない、上記アルミナg119(あるい
は絶縁膜)をスパッタエツチングした後、2層目の配I
ii層(An−Cu)20を厚さ1.0μm程度蒸着形
成し、パターニングを行なった後、シンター処理を施す
と(C)図に示すようになる。
ところで、上述した多層配線の形成時、同一チップ内に
第3図に示すようなMOS型のコンデンサが存在すると
以下に記すような問題を生ずる。
第3図において、前記第2図と同一部分には同じ符号を
付しており、21はN+型の不純物がドープされた多結
晶シリコン膜から成る一方のコンデンサN極、22は薄
い酸化膜であり、上記1WJ目の配線l1116が他方
のコンデンサ電極となっている。そして、1層目の配線
M16と21!!目の配線層20とがコンタクトホール
23を介して接続されている。
このような構成において、2層目の配線層20を蒸着形
成する前に、コンタクトホール23内の1層目の配線1
i116の表面に形成されたアルミナ膜あるいは絶縁膜
を除去するために上述したRFスパッタ処理を行なうと
、コンデンサの一方の電極16がチャージアップされ、
酸化llI22の静電破壊現象が発生してコンデンサが
リークしたり破壊されたりする。この現象は、コンデン
サの他方の電極21上にもコンタクトホールが形成され
、この電極21の表面上もスパッタ処理する場合には両
電極16.21間の電位が等しくなるためほとんど発生
しないが、第3図に示す如り1!極21上にプラズマシ
リコン酸化膜17が形成されて絶縁された状態になって
いる場合には、電極16側のみの電位が上昇するために
発生しやすくなる。実験によると、酸化膜22の厚さT
ox=500人、面積S −1tasoのMO8型コン
デンサの場合、700Wで90秒間のスパッタ処理を行
なうと歩留りは20%程度となる。これに対し、スパッ
タ処理を行なわない場合の歩留りは99%程度である。
このように、RFスパッタ処理を行なうことにより歩留
りが大幅に低下する。しかし、RFスパッタ処理を行な
わないと1層目と2層目の配線層1[3,20間の接触
抵抗が大きくなったり、導通がとれなかったりし、回路
が動作しなくなるという別の問題を生ずる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、MO8型コンデンサ。
MIS型コンデンサあるいはゲート構造を有し、且つ電
極配線がコンタクトホール(スルーホール〉を介して電
極配線上の別の配線に接続されるような構造を有する半
導体装置においては、RFスパッタ処理時にチャージア
ップによる静電破壊が生じて歩留りが低下し、RFスパ
ッタ処理を行なわないと1層目の配線と2層目の配線間
の接触抵抗が大きくなったり導通がとれなくなったりす
る欠点がある。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、RFススパック処理時チャー
ジアップによる静電破壊を防止てき、1層目と2層目の
配線層間の接触抵抗も小さい半導体装置を提供すること
である。
C発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)この発明におい
ては、上記の目的を達成するために、MO8型コンデン
サ、Mis型コンデンサあるいはゲート溝道を有し、且
つ電極配線がスルーホールを介して電極配線上の別の配
線に接続されるような構造を有する半導体装置において
、上記電極配線に通電方向が逆となるように保護ダイオ
ードを接続し、RFスパッタ処理の際のチャージアップ
による電極電位の上昇時に、上記保護ダイオードをブレ
ークダウンさせることにより、キャリアを半導体基板中
に逃がして静電破壊を防止している。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。ここでは、バイポーラ型の集積回路において、同
一チップ内にMOS型のコンデンサを形成する場合を例
に取って説明する。P形の半導体基板24の主面上には
、N型のエピタキシャル層25が形成され、上記半導体
基板24とエピタキシャル層25との接合部にはN+型
の埋め込み層26が形成される。この埋め込み層26上
の上記エピタキシャル層25には、コンデンサの一方の
iKとして働くN+型の拡散層21が形成される。また
、上記エピタキシャル層25には、上記半導体基板24
に達する深さまでP+型のアイソレーション層28、 
、282が形成され、これらアイソレーション1828
1 、282間のエピタキシャル層25の表面領域には
、保護ダイオードのカソードとなるN1型の拡散層29
が形成される。上記エピタキシャル層25上には、フィ
ールド酸化膜30が選択的に形成されるとともに、上記
拡散層27上には薄い酸化膜31が形成される。上記薄
い酸化!!31上およびフィールド酸化1[130の一
部領域上にはコンデンサの他方の電極として働く1層目
の配線層 (Aj2−81−Cu)32aが形成される。この配線
層32aはコンタクトホール33を介して上記拡散1I
29に接続される。また、上記拡散W127上のフィー
ルド酸化膜30にはコンタクトホール34が開口され、
1層目の配線層32bによってコンデンサの一方の電極
が導出される。上記1層目の配線層32a。
32b上およびフィールド酸化膜30上には、プラズマ
シリコン酸化膜35が形成され、このプラズマシリコン
酸化膜35上には2層目の配線層(Affi−CU)3
6が選択的に形成される。そして、上記1層目の配ls
層32aと上記2層目の配線層36とがコンタクトホー
ル37を介して接続される。
上記のような構成において、プラズマシリコン酸化膜3
5にコンタクトホール37を開口した後、21目の配線
m36を形成する前に、RFスパッタ処理を行ないコン
タクトホール37の底部に露出された1層目の配線層3
2aの表面に形成されたアルミナ膜(あるいは絶縁膜)
を除去する。この際、1層目の配線@32aがチャージ
アップされてこの配線層32aの電位が上昇すると、拡
散層29と半導体基板24とによって形成されるN4″
−Pダイオードがブレークダウンを生じ、キャリアを半
導体基板22内に導く。従って、チャージアップによる
コンデンサIf極の電位の上昇を防止でき、絶縁膜31
の静電破壊を防止できる。また、RFスパッタ処理を行
なってコンタクトホール37の底部における1層目の配
線層32a上のアルミナvA(あるいは絶縁膜)を除去
するので、1層目の配線M32aと2層目の配線層36
との間の接触抵抗が大きくなったり導通がとれなかった
りすることはない。
なお、上記実施例ではコンデンサの一方の電極を拡散層
で形成する場合について説明したが、前記第3図の場合
と同様にコンデンサの一方の電極を多結晶シリコンで形
成する場合も同様に、通電方向が逆となるように保護ダ
イオードを接続することにより、接触抵抗が増大したり
接触がとれなかったりすることなく静電破壊を防止して
歩留りを向上させることができる。また、上記実施例で
は1層目の配線層と2層目の配線層それぞれにアルミニ
ウム合金を用いたが、N“型の不純物がドープされた多
結晶シリコン膜やアルミニウム、高融点金属、あるいは
高融点金属のケイ化物でも同様な効果が得られる。ざら
に、上記各実施例ではMOS型のコンデンサを例に取っ
て説明したが、ゲート電極が金、属あるいは金底ケイ化
物から成るMO8型集積回路装置に適用しても同様にし
てRFスパッタ処理時のチャージアップによるゲート絶
縁膜の静電破壊を防止できる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、RFスパッタ処
理時のチャージアップによるDTj破壊を防止でき、1
wi目と2層目の配線層間の接触抵抗も小さい半導体装
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に系わる半導体装置につい
て説明するための断面構成図、第2図は従来の半導体装
置の製造工程を説明するための断面構成図、第3図は従
来の半導体装置におけるコンデンサの断面構成図である
。 24・・・半導体基板、25・・・エピタキシャル層、
26・・・埋め込み層、27・・・拡散層、2g、 、
 282・・・アイソレーション層、29・・・拡散層
、30・・・フィールド酸化膜、31・・・薄い酸化膜
、32a、32b・・・1層目の配線層、33.34.
37・・・コンタクトホール、35・・・プラズマシリ
コン酸化膜、36・・・2層目の配線層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲート電極配線上に絶縁層を形成し、この絶縁層
    に設けたスルーホールを介して上記ゲート電極配線と上
    層の配線層とを接続する半導体装置において、半導体基
    体中に、上記ゲート電極配線に通電方向が逆となるよう
    に接続される保護ダイオードを形成し、上記絶縁層上に
    上層の配線層を形成して上記ゲート電極配線と上層の配
    線層とを接続する前に、上記スルーホールの底部のスパ
    ッタ処理を行ない、このスパッタ処理時のチャージアッ
    プによる上記ゲート電極配線の電位の上昇時に、上記保
    護ダイオードをブレークダウンさせ、キャリアを半導体
    基体中に導くように構成したことを特徴とする半導体装
    置。
  2. (2)前記ゲート電極配線および上層の配線層はそれぞ
    れ、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から成るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
  3. (3)前記ゲート電極配線は、不純物がドープされた多
    結晶シリコンから成り、前記上層の配線層は、アルミニ
    ウムあるいはアルミニウム合金から成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
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