JP2622770B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2622770B2 JP2126475A JP12647590A JP2622770B2 JP 2622770 B2 JP2622770 B2 JP 2622770B2 JP 2126475 A JP2126475 A JP 2126475A JP 12647590 A JP12647590 A JP 12647590A JP 2622770 B2 JP2622770 B2 JP 2622770B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 上層配線体と2つ以上の導電領域とのオーミックな同
電位接続を、上層配線体下に各導電領域を上下に重ねて
形成し、上層配線体と中間層導電領域との間の絶縁膜に
形成する電極コンタクト窓を、中間層導電領域の一部を
貫通し、下層導電領域の一部を露出するまで垂直方向に
延長させた電極コンタクト窓開孔とし、この開孔が選択
化学気相成長導電膜により平坦に埋め込まれた構造に形
成されているため、上層配線体とそれぞれの導電領域と
の接続領域を別々に形成することなく、上下に重ねた領
域として及び単一の電極コンタクト窓により形成できる
ことによる高集積化及び高性能化を、平坦に埋め込んだ
電極コンタクト窓上にステップカバレッジの良い配線体
を形成できることにより、配線体の寿命を改善できるこ
とによる高信頼性を可能とした半導体装置。
[産業上の利用分野] 本発明はMIS及びバイポーラ型半導体装置に係り、特
に、上層配線体と2つ以上の導電領域とのオーミックな
同電位接続を容易にし、高集積且つ高信頼性を持たせた
半導体集積回路の形成を可能とした半導体装置に関す
る。
従来、上層配線体と2つ以上の導電領域とのオーミッ
クな同電位接続に関しては、平面的にそれぞれ別々の導
電領域を形成し、それぞれの導電領域に別々の電極コン
タクト窓を形成することにより、配線体との接続を形成
していたため、平面上のレイアウト面積が大きくなり、
高集積化への妨げになるという問題が顕著になってきて
いる。そこで、平面上のレイアウト面積が縮小でき、ス
テップカバレッジの良い配線体の形成を可能とする接続
が実現できる手段が要望されている。
[従来の技術] 第5図は従来の半導体装置の模式側断面図で、51はp
−型シリコン(Si)基板、52はn+型不純物領域、53は
p型チャネルストッパー領域、54はp+型基板コンタク
ト領域、55はフィールド酸化膜、56は不純物ブロック用
酸化膜、57は燐珪酸ガラス(PSG)膜、58は電極コンタ
クト窓、59はAI配線を示している。
同図においては、p−型シリコン(Si)基板51にフィ
ールド酸化膜55で分離されたn+型不純物領域52とp+
型基板コンタクト領域54とが形成されており、それぞれ
に燐珪酸ガラス(PSG)膜57及び不純物ブロック用酸化
膜56を開孔した電極コンタクト窓58が形成され、この電
極コンタクト窓58を介してAI配線59にオーミックに同電
位接続されている。同電位に接続する二領域を平面上別
々に形成し、且つそれぞれに電極コンタクト窓を形成し
て、それぞれ配線体との接続を形成しているため、高集
積化が達成できないという問題があった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示され
るように、配線体と2つ以上の導電領域とのオーミック
な同電位接続においては、平面的にそれぞれ別々の導電
領域を形成し、且つそれぞれに電極コンタクト窓を形成
して、それぞれ配線体との接続を形成しているため、高
集積化が達成できなかったことである。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点は、上下に重なる層間非接続の三層以上の
導電領域を有する半導体装置であって、上層導電領域の
下面の一部より絶縁膜、中間層導電領域の側面及び下層
導電領域の少なくとも上面の一部に設けられた単一の開
孔と、前記開孔に平坦に埋め込まれた導電膜とを備え、
且つ前記導電膜により、前記上層導電領域の下面、中間
層導電領域の側面及び下層導電領域の少なくとも上面が
オーミックに、同電位接続されている本発明の半導体装
置によって解決される。
[作用] 即ち本発明の半導体装置においては、上層配線体と2
つ以上の導電領域とのオーミックな同電位接続を、上層
配線体下に各導電領域を上下に重ねて形成し、上層配線
体と中間層導電領域との間の絶縁膜に形成する電極コン
タクト窓を、中間層導電領域の一部を貫通し、下層導電
領域の一部を露出するまで垂直方向に延長させた電極コ
ンタクト窓開孔とし、この開孔が選択化学気相成長導電
膜により平坦に埋め込まれた構造に形成されている。し
たがって、上層配線体に接続を取るそれぞれの導電領域
を平面上別々に形成せずに、上層配線体下に立体的に上
下に重ねた領域として形成できること及び立体的に上下
に重ねて形成した複数の導電領域に設けた単一の電極コ
ンタクト窓により上層配線体とのオーミックな同電位接
続を形成できることによる高集積化及び高性能化を、選
択化学気相成長導電膜を平坦に埋め込んだ電極コンタク
ト窓上にステップカバレッジの良い配線を形成できるこ
とにより、配線体のマイグレーションによる寿命の劣化
を改善できることによる高信頼性を可能にすることがで
きる。即ち、極めて高集積、高性能且つ高信頼な半導体
集積回路の形成を可能とした半導体装置を得ることがで
きる。
[実施例] 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の半導体装置における第1の実施例の
模式側断面図、第2図は本発明の半導体装置における第
2の実施例の模式側断面図、第3図は本発明の半導体装
置における第3の実施例の模式側断面図、第4図(a)
〜(e)は本発明の半導体装置における製造方法の一実
施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
第1図はp型シリコン(Si)基板を用いた際の本発明
の第1の実施例で、1は1015cm-3程度のp−型シリコン
基板、2は1020cm-3程度のn+型不純物領域、3は1017
cm-3程度のp型チャネルストッパー領域、4は600nm程
度のフィールド酸化膜、5は35nm程度の不純物ブロック
用酸化膜、6は600nm程度の燐珪酸ガラス(PSG)膜、7
は径1μm程度の電極コンタクト窓、8は埋め込み導電
膜(選択化学気相成長タングステンシリサイド膜)、9
は1μm程度のAI配線を示している。
同図においては、特に基板コンタクト領域を形成せず
に、基板と反対導電型の不純物領域の下で配線体とのオ
ーミックな同電位接続を形成した場合で、p−型シリコ
ン基板1にフィールド酸化膜4により絶縁分離されたn
+型不純物領域2が形成され、n+型不純物領域2上に
は不純物ブロック用酸化膜5及び燐珪酸ガラス(PSG)
膜6が形成されており、燐珪酸ガラス(PSG)膜6及び
不純物ブロック用酸化膜5に設けられた電極コンタクト
窓7がn+型不純物領域2の一部を貫通し、p−型シリ
コン基板1の一部を露出している。この電極コンタクト
窓7の開孔には選択化学気相成長タングステンシリサイ
ド膜8が平坦に埋め込まれており、選択化学気相成長タ
ングステンシリサイド膜8上に形成されたAI配線9の下
面とn+型不純物領域2の側面及びp−型シリコン基板
1の少なくとも上面が選択化学気相成長タングステンシ
リサイド膜8を介してオーミックに同電位接続されてい
る構造に形成されている。したがって、AI配線体に接続
を取るそれぞれの導電領域を平面上別々に形成せずに、
AI配線体下に立体的に上下に重ねた領域として形成でき
ること及び立体的に上下に重ねて形成したそれぞれの導
電領域に設けた単一の電極コンタクト窓によりAI配線体
とのオーミックな同電位接続を形成できることによる高
集積化及び高性能化を、選択化学気相成長導電膜を平坦
に埋め込んだ電極コンタクト窓上にステップカバレッジ
の良いAI配線体を形成できることにより、AI配線体のマ
イグレーションによる寿命の劣化を改善できることによ
る高信頼性を可能にすることができる。
なお本実施例を応用すれば、電極コンタクト窓及び配
線のピッチで基本セルのサイズが決定されてしまうゲー
トアレイの高集積化に対して有効な基体コンタクト領域
を削除した微細な基本セルの形成を可能にすることがで
き、ゲートアレイの大規模化に対して、極めて大きな効
果をもたらすものである。
又、上記実施例においては、電極コンタクト窓7の開
孔部の低濃度のp−型シリコン基板1上に直接選択化学
気相成長導電膜8を成長させているが、電極コンタクト
窓7の開孔部のp−型シリコン基板1に高濃度のp+型
不純物領域を設けたp−型シリコン基板1上に選択化学
気相成長導電膜8を成長させても良い。
第2図は本発明の半導体装置における第2の実施例の
模式側断面図で、1〜9は第1図と同じ物を、10は化学
気相成長酸化膜、11はモリブデンシリサイド配線を示し
ている。
同図においては、n+型不純物領域2(n+型不純物
によるビット線等)の抵抗を下げるために裏打ち配線し
たモリブデンシリサイド配線11の局所でAI配線9との接
続を取っている場合を示している。本実施例において
も、第1の実施例の効果同様単一の電極コンタクト窓に
より、三層以上の導電領域の微細でオーミックな同電位
接続が可能で、特に抵抗を考慮した配線レイアウトの形
成に極めて有効である。
第3図は本発明の半導体装置における第3の実施例の
模式側断面図で、1、4〜9は第1図と同じ物を、2aは
n+型ソース領域、2bはn+型ドレイン領域、12はバッ
クゲート電極、13はバックゲート酸化膜、14はp−型再
結晶シリコン基板、15はゲート酸化膜、16はゲート電極
を示している。
同図においては、3次元半導体集積回路におけるSOI
(Silicon On Insulator)型のMIS電界効果トランジス
タのバックゲート電極12と、p−型再結晶シリコン基板
14と、n+型ソース領域2aとをAI配線9に同電位に接続
した場合で、配線体下に3つの導電領域を上下に重ねて
形成し、単一の電極コンタクト窓に選択化学気相成長導
電膜を平坦に埋め込むことにより、配線体とのオーミッ
クな同電位接続を実現しており、第1の効果にくわえ、
いわゆるバンクチャネルリークを防止した高性能なSOI
型のMIS電界効果トランジスタを得ることができる。
次いで本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
について第4図(a)〜(e)及び第1図を参照して説
明する。ただし、ここでは本発明の半導体装置の形成に
関する製造方法のみを記述し、一般の半導体集積回路に
搭載される各種の素子(トランジスタ、抵抗、容量等)
の形成に関する製造方法の記述は省略する。
第4図(a) 通常のLOCOSによる素子分離技術を適用することによ
り、p−型シリコン基板1に600nm程度のフィールド酸
化膜4及びp型チャネルストッパー領域3を形成する。
第4図(b) 次いでゲート酸化膜(図示せず)及び不純物を含んだ
多結晶シリコン膜(図示せず)を成長させる。次いで通
常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジスト(図
示せず)をマスク層として多結晶シリコン膜をエッチン
グし、ゲート電極(図示せず)を形成する。次いで通常
のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジスト(図示
せず)、ゲート電極(図示せず)及びフィールド酸化膜
4をマスク層として、砒素をイオン注入してn+型不純
物領域2を画定する。次いでレジストを除去する。同様
にして、砒素をイオン注入してp+型不純物領域(図示
せず)を画定する。
第4図(c) 次いで不要なゲート酸化膜(図示せず)をエッチング
除去する。次いで35nm程度の不純物ブロック用酸化膜5
及び600nm程度の燐珪酸ガラス(PSG)膜6を形成する。
次いで高温熱処理をし、n+型不純物領域2の活性化及
び深さを制御する。
第4図(d) 次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レ
ジスト(図示せず)をマスク層として、選択的に燐珪酸
ガラス(PSG)膜6、不純物ブロック用酸化膜5、n+
型不純物領域2を含むp−型シリコン基板の一部をエッ
チング除去し、深さ約1.5μm程度の電極コンタクト窓
7を形成する。次いでレジストを除去する。
第4図(e) 次いで電極コンタクト窓7に選択化学気相成長タング
ステンシリサイド膜8を平坦に埋め込む。
第1図 次いでスパッタにより、1μm程度のAI膜を成長す
る。次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、
レジスト(図示せず)をマスク層として、選択的にAI膜
をエッチングし、AI配線9を形成し半導体装置を完成す
る。
以上実施例に示したように、本発明の半導体装置によ
れば、上層配線体に接続を取るそれぞれの導電領域を平
面上別々に形成せずに、上層配線体下に立体的に上下に
重ねた領域として形成できること及び立体的に上下に重
ねて形成した複数の導電領域に設けた単一の電極コンタ
クト窓により上層配線体とのオーミックな同電位接続を
形成できることによる高集積化及び高性能化を、選択化
学気相成長導電膜を平坦に埋め込んだ電極コンタクト窓
上にステップカバレッジの良い配線体を形成できること
により、配線体のマイグレーションによる寿命の劣化を
改善できることによる高信頼性を可能にすることができ
る。
[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、MIS及びバイポー
ラ型半導体装置において、上層配線体とそれぞれの導電
領域との接続領域を別々に形成することなく、上下に重
ねた領域として形成できること及び単一の電極コンタク
ト窓により上層配線体とそれぞれの導電領域とのオーミ
ックな同電位接続を形成できることによる高集積化及び
高性能化を、平坦に埋め込んだ電極コンタクト窓上にス
テップカバレッジの良い配線体を形成できることにより
配線体の寿命を改善できることによる高信頼性を可能に
することができる。即ち、極めて高集積、高性能且つ高
信頼な半導体集積回路の形成を可能とした半導体装置を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の半導体装置における第1の実施例の模
式側断面図、 第2図は本発明の半導体装置における第2の実施例の模
式側断面図、 第3図は本発明の半導体装置における第3の実施例の模
式側断面図、 第4図(a)〜(e)は本発明の半導体装置における製
造方法の一実施例の工程断面図、 第5図は従来の半導体装置の模式側断面図である。 図において、 1はp−型シリコン基板、2はn+型不純物領域、2aは
n+型ソース領域、2bはn+型ドレイン領域、3はp型
チャネルストッパー領域、4はフィールド酸化膜、5は
不純物ブロック用酸化膜、6は燐珪酸ガラス(PSG)
膜、7は電極コンタクト窓、8は埋め込み導電膜(選択
化学気相成長タングステンシリサイド膜)、9はAI配
線、10は化学気相成長酸化膜、11はモリブデンシリサイ
ド配線、12はバックゲート電極、13はバックゲート酸化
膜、14はp−型再結晶シリコン基板、15はゲート酸化
膜、16はゲート電極 を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下に重なる層間非接続の三層以上の導電
    領域を有する半導体装置であって、上層導電領域の下面
    の一部より絶縁膜、中間層導電領域の側面及び下層導電
    領域の少なくとも上面の一部に設けられた単一の開孔
    と、前記開孔に平坦に埋め込まれた導電膜とを備え、且
    つ前記導電膜により、前記上層導電領域の下面、中間層
    導電領域の側面及び下層導電領域の少なくとも上面がオ
    ーミックに、同電位接続されていることを特徴とする半
    導体装置。
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JPH01135064A (ja) * 1987-11-20 1989-05-26 Hitachi Ltd 半導体装置

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