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JPH028462B2 - - Google Patents
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JPH028462B2 - - Google Patents

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JPH028462B2
JPH028462B2 JP55172930A JP17293080A JPH028462B2 JP H028462 B2 JPH028462 B2 JP H028462B2 JP 55172930 A JP55172930 A JP 55172930A JP 17293080 A JP17293080 A JP 17293080A JP H028462 B2 JPH028462 B2 JP H028462B2
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
wiring
insulating film
forming
semiconductor
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Toshimoto Kodaira
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Seiko Epson Corp
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路の配線方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a wiring method for semiconductor integrated circuits.

半導体集積回路の高密度化の方法として1つに
はパターンの微細化があり、現在実験室レベルで
はサブミクロンのパターン形成も可能になつてき
ている。他の方法として多層配線が挙げられる。
半導体集積回路に多数の素子を集積した場合その
素子と素子間を接続する配線量も集積素子数に比
例して多くなるので、この配線の為のスペースも
広くとらなければならない。特に集積回路は基本
的には平面上の回路であるので同一の配線層は絶
対に交差はゆるされない。この為に配線の引き回
しも長くなり、従つて配線のみに要する面積も大
きくなり易い。この面積の増加を防ぐために多結
晶シリコンの配線とアルミニユーム配線の二層配
線構造、さらには、多結晶シリコンを2層に、又
はアルミニユーム配線を2層に用いる等、多層配
線の技術が開発され市販品にも用いられている。
One method for increasing the density of semiconductor integrated circuits is to miniaturize patterns, and it is now becoming possible to form submicron patterns at the laboratory level. Another method is multilayer wiring.
When a large number of elements are integrated into a semiconductor integrated circuit, the amount of wiring connecting the elements increases in proportion to the number of integrated elements, so a large space must be provided for the wiring. In particular, since integrated circuits are basically planar circuits, the same wiring layers are never allowed to intersect. For this reason, the wiring becomes long, and the area required only for the wiring tends to become large. In order to prevent this increase in area, multilayer wiring technologies have been developed and are commercially available, such as a two-layer wiring structure of polycrystalline silicon wiring and aluminum wiring, and furthermore, using two layers of polycrystalline silicon or two layers of aluminum wiring. It is also used in products.

しかるにこの様な多層配線技術を用いた場合、
各配線層間で接続を取る必要があるので、この為
のコンタクト領域も配線層が多くなるとそれにつ
れて広くなる。第1図は従来の多層配線の一例を
示したものであり、aは断面構造を、bは平面形
状を示す図である。半導体基板1の表面上の絶縁
膜2の上に第1の多結晶シリコン層3を形成し、
層間絶縁膜4を介して第2の多結晶シリコン層5
を形成する。この第1の多結晶シリコン3で、第
2の多結晶シリコン5は所望のシート抵抗値とす
る為に必要に応じてホウ素、リン等の不純物を拡
散されている。次に絶縁膜6を全面に被着した後
に、コンタクトホール8及び9を形成し、多結晶
シリコン3及び5の表面を露出させた後アルミニ
ユーム配線7を形成して、第1の多結晶シリコン
3と、第2の多結晶シリコン5との電気接続を取
る。この様な多層配線の構成を行なつた場合、平
面図bでわかる様に、アルミニユームと多結晶シ
リコンとのコンタクトを取る為に、両配線パター
ンをコンタクト領域において必ず大きくしなけれ
ばならない、又、多結晶シリコン3と5の接続で
あるにもかかわらず、アルミニユーム配線7のス
ペースも余分に必要となる。さらには、断面構造
を示す第1図aから容易にわかる様に、絶縁膜の
コンタクトホールを開孔する際に、コンタクトホ
ール8は絶縁膜6のみをエツチングすれば良いの
に対し、コンタクトホール9は、絶縁膜4と6と
をともにエツチングしなければならない等の不合
理が生じてしまう。
However, when using such multilayer wiring technology,
Since it is necessary to establish a connection between each wiring layer, the contact area for this purpose also becomes wider as the number of wiring layers increases. FIG. 1 shows an example of a conventional multilayer wiring, where a shows the cross-sectional structure and b shows the planar shape. forming a first polycrystalline silicon layer 3 on an insulating film 2 on the surface of a semiconductor substrate 1;
Second polycrystalline silicon layer 5 via interlayer insulating film 4
form. In this first polycrystalline silicon 3, impurities such as boron and phosphorus are diffused into the second polycrystalline silicon 5 as necessary to obtain a desired sheet resistance value. Next, after an insulating film 6 is deposited on the entire surface, contact holes 8 and 9 are formed to expose the surfaces of the polycrystalline silicon 3 and 5, and an aluminum wiring 7 is formed to form the first polycrystalline silicon 3. and the second polycrystalline silicon 5 are electrically connected. When such a multilayer wiring structure is constructed, as shown in plan view b, both wiring patterns must be made large in the contact area in order to make contact between aluminum and polycrystalline silicon. Even though the polycrystalline silicon 3 and 5 are connected, extra space is required for the aluminum wiring 7. Furthermore, as can be easily seen from FIG. 1a showing the cross-sectional structure, when forming the contact hole in the insulating film, the contact hole 8 only needs to be etched in the insulating film 6, whereas the contact hole 8 only needs to be etched in the insulating film 6. In this case, an unreasonable situation arises in that the insulating films 4 and 6 must be etched together.

そこで近年においては、まず第1の多結晶シリ
コン配線を形成した後、層間絶縁膜を介して第2
の多結晶シリコン配線を形成し、この両層が層間
絶縁膜に設けたコンタクトホールを通して接合さ
れている配線構造が提案されている。
Therefore, in recent years, after first forming a first polycrystalline silicon wiring, a second polycrystalline silicon wiring is formed via an interlayer insulating film.
A wiring structure has been proposed in which polycrystalline silicon wiring is formed and both layers are bonded through a contact hole provided in an interlayer insulating film.

そして、第2図a,bは上述の提案を示し、本
発明を説明するための図である。図においてaが
断面構造を、bが平面形状をそれぞれ表わしてい
る。半導体基板10の表面上に形成された絶縁膜
11の上に第1の多結晶シリコン12を形成す
る。この多結晶シリコンは必要に応じ不純物を拡
散を行ない所望のシート抵抗を得るのも可能であ
る。さらに層間絶縁膜として絶縁膜13を形成し
た後この絶縁膜13にコンタクトホール16を開
孔し、多結晶シリコン12を露出させる。次に第
2の多結晶シリコン層14を被着しコンタクトホ
ール16において第1の多結晶シリコン12と接
触させる。この時第2の多結晶シリコン14は不
純物を含まない状態で形成した後プレデポジシヨ
ンを行なうか又は、不純物を含む多結晶シリコン
で形成した後例えば1000℃でアニールを行ない、
第1の多結晶シリコン1と同一の不純物を導入す
る事によつて両多結晶シリコン12及び14はオ
ーミツクなコンタクトを取る事が可能である。次
には必要に応じて、絶縁膜15を全面に被着し、
第2の多結晶シリコン層14を保護する。これに
より第1の多結晶シリコン12と、第2の多結晶
シリコン14との電気接触の為に、アルミニユー
ム等の他の配線を用いる必要は無く、又その為に
余分なスペースは必要なくなるという特徴を有す
る。さらには、コンタクトホールのエツチングに
おいて、従来における様な、膜厚の異なる絶縁膜
を同時にエツチングするという不合理も全く生じ
ない。
FIGS. 2a and 2b show the above-mentioned proposal and are diagrams for explaining the present invention. In the figure, a represents the cross-sectional structure, and b represents the planar shape. First polycrystalline silicon 12 is formed on insulating film 11 formed on the surface of semiconductor substrate 10 . This polycrystalline silicon can be diffused with impurities as necessary to obtain a desired sheet resistance. Furthermore, after forming an insulating film 13 as an interlayer insulating film, a contact hole 16 is opened in this insulating film 13 to expose polycrystalline silicon 12. A second polycrystalline silicon layer 14 is then deposited and brought into contact with the first polycrystalline silicon 12 at contact holes 16 . At this time, the second polycrystalline silicon 14 is formed without impurities and then pre-deposited, or it is formed with polycrystalline silicon containing impurities and then annealed at, for example, 1000°C.
By introducing the same impurity as the first polycrystalline silicon 1, it is possible to establish ohmic contact between both polycrystalline silicones 12 and 14. Next, if necessary, an insulating film 15 is deposited on the entire surface,
Protect the second polycrystalline silicon layer 14. This eliminates the need to use other wiring such as aluminum for electrical contact between the first polycrystalline silicon 12 and the second polycrystalline silicon 14, and also eliminates the need for extra space. has. Furthermore, when etching contact holes, there is no unreasonable need to etch insulating films of different thicknesses at the same time as in the conventional method.

しかしながら、これだけでは、半導体集積回路
の高集積化を十分に達成したとは言えない。
However, this alone cannot be said to have sufficiently achieved high integration of semiconductor integrated circuits.

そこで本発明は、多層配線構造を有する半導体
構造において、当該配線中に抵抗を導入すること
によつて、基板中へ形成する抵抗体の数を減少さ
せ、半導体装置の効率よい高集積化を計ろうとす
るものである。
Therefore, the present invention aims to reduce the number of resistors formed in the substrate by introducing resistance into the wiring in a semiconductor structure having a multilayer wiring structure, thereby achieving efficient high integration of semiconductor devices. It is something that we try to do.

第3図は本発明の実施例を示したものであつ
て、aは断面構造を、bは平面形状をそれぞれ示
したものである。半導体基板17の表面上に絶縁
膜18を形成し、その上に第1の多結晶シリコン
19を形成する。この第1の多結晶シリコン19
には第1の導電型を示す不純物を拡散する。次に
層間絶縁膜20を被着し、コンタクトホール23
を開孔し、多結晶シリコン19を露出させる。次
に不純物の拡散されていない多結晶シリコン21
と、不純物が含まれる多結晶シリコン22を同時
に形成する。この時の多結晶シリコン21を第2
の多結品シリコンとみなしパターン形成は多結晶
シリコン22と同時に行ない同一形状とする。
又、多結晶シリコン22に含まれる不純物の導電
型は上記第1の導電型であつても、又逆の導電型
であつてもかまわない。不純物の含まれない多結
晶シリコン21は電気的に高抵抗を有するので、
第1の多結晶シリコン19と、多結晶シリコン2
2とは高抵抗で接続された回路と同一であつてコ
ンタクト23の領域に高抵抗素子を構成した事に
なる。不純物を含まない多結晶シリコン21は絶
縁膜20を形成する前に多結晶シリコン19の表
面に形成しても良く、これを第1の多結晶シリコ
ンとし、22は第2の多結晶シリコンとみなす。
さらに又、この多結晶シリコン21を形成せず、
多結晶シリコン19と、多結晶シリコン22をコ
ンタクトホール23において直接接触させても高
抵抗素子を形成する事が可能であり、この場合は
多結晶シリコン22に拡散される不純物は第1の
導電型と逆の導電型を示すものでなければならな
い。不純物を含まない多結晶シリコン21を形成
する場合は、多結晶シリコン19又は22と同一
形状である必要は無く、少なくともコンタクトホ
ール23をおおつて形成されていれば良いという
事はいうまでも無い。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which a shows the cross-sectional structure and b shows the planar shape. An insulating film 18 is formed on the surface of a semiconductor substrate 17, and a first polycrystalline silicon 19 is formed thereon. This first polycrystalline silicon 19
An impurity exhibiting the first conductivity type is diffused into. Next, an interlayer insulating film 20 is deposited, and a contact hole 23 is formed.
A hole is opened to expose polycrystalline silicon 19. Next, polycrystalline silicon 21 in which impurities are not diffused
and polycrystalline silicon 22 containing impurities are formed at the same time. The polycrystalline silicon 21 at this time is
The pattern formation is performed simultaneously with the polycrystalline silicon 22 to form the same shape.
Further, the conductivity type of the impurity contained in the polycrystalline silicon 22 may be the above-mentioned first conductivity type, or may be the opposite conductivity type. Since polycrystalline silicon 21 containing no impurities has high electrical resistance,
First polycrystalline silicon 19 and polycrystalline silicon 2
2 is the same as a high-resistance connected circuit, and a high-resistance element is configured in the contact 23 area. Polycrystalline silicon 21 containing no impurities may be formed on the surface of polycrystalline silicon 19 before forming the insulating film 20, and this is considered to be the first polycrystalline silicon, and 22 is considered to be the second polycrystalline silicon. .
Furthermore, without forming this polycrystalline silicon 21,
It is also possible to form a high resistance element by directly contacting polycrystalline silicon 19 and polycrystalline silicon 22 through contact hole 23, and in this case, the impurity diffused into polycrystalline silicon 22 is of the first conductivity type. It must have a conductivity type opposite to that of the When forming polycrystalline silicon 21 that does not contain impurities, it need not be the same shape as polycrystalline silicon 19 or 22, and it goes without saying that it is sufficient that it is formed to at least cover contact hole 23.

以上の様に、第1の多結晶シリコン層と第2の
多結晶シリコン層とは、その両者を絶縁する絶縁
膜の所望の位置においてコンタクトホールを介し
て直接接触させる事により、多層配線構造におい
て余分なスペースを省く事により半導体集積回路
の集積性を高めるとともにコンタクトホールエツ
チングにおける従来の様な不合理性を取り除き、
さらには、多結晶シリコンによる高抵抗素子が非
常に微細に形成出来る等、本発明は数々の優れた
特徴を有するものである。以上のような構成とす
ることにより、下記の効果が得られる。
As described above, the first polycrystalline silicon layer and the second polycrystalline silicon layer can be brought into direct contact via a contact hole at a desired position of the insulating film that insulates them, thereby forming a multilayer wiring structure. It improves the integration of semiconductor integrated circuits by eliminating extra space, and eliminates the conventional unreasonableness of contact hole etching.
Furthermore, the present invention has many excellent features, such as the ability to form very fine high resistance elements made of polycrystalline silicon. With the above configuration, the following effects can be obtained.

即ち、 (イ) 不純物が導入されていない多結晶シリコン層
は、電気的に高抵抗を有するので、第1の多結
晶シリコン層と第2の多結晶シリコン層は高抵
抗で接続された回路と同一になり、SRAMの
付加抵抗等の抵抗素子を有効に形成できる。
That is, (a) since a polycrystalline silicon layer into which no impurities have been introduced has high electrical resistance, the first polycrystalline silicon layer and the second polycrystalline silicon layer are connected to each other with high resistance. This makes it possible to effectively form a resistive element such as an additional resistor for SRAM.

(ロ) 導電型の異なる2つの配線を直接接続する場
合には、配線の接続部でダイオード特性が生
じ、一方方向にしか電流を流さない整流作用が
発生するが配線間に高抵抗多結晶シリコンを介
在させることにより、導電型の異なる配線の接
続が可能となる。
(b) When two wires of different conductivity types are directly connected, a diode characteristic occurs at the connection of the wires, and a rectification effect occurs that causes current to flow in only one direction. By interposing the wires, it becomes possible to connect wires of different conductivity types.

これは、基板の拡散層に直接多結晶シリコン
配線でコンタクトをとるために、Pch.トランジ
スタはP型不純物配線を、Nch.トランジスタ
はN型不純物配線を使用する最近の半導体集積
回路には非常に有効で、基板の拡散層から引き
出したP型不純物配線とN型不純物配線不純物
が導入されていない多結晶シリコンを介在させ
ることにより配線の不純物特性に関係なく接続
することができる。
This is extremely important for recent semiconductor integrated circuits, which use P-type impurity wiring for Pch transistors and N-type impurity wiring for Nch transistors, in order to make direct contact with the diffusion layer of the substrate using polycrystalline silicon wiring. This is effective and can be connected regardless of the impurity characteristics of the wiring by interposing the P-type impurity wiring drawn out from the diffusion layer of the substrate and the polycrystalline silicon into which no impurities have been introduced.

(ハ) 不純物が導入された多結晶シリコン配線と不
純物が導入されていない多結晶シリコンの高抵
抗部分は同一物質なので、配線と抵抗間のなじ
みがよく、接続部分でのクラツクが起こりにく
い。
(c) Since the high-resistance portion of the polycrystalline silicon wiring into which impurities have been introduced and the high-resistance portion of polycrystalline silicon into which no impurities have been introduced are made of the same material, there is good compatibility between the wiring and the resistor, and cracks at the connection portions are less likely to occur.

(ニ) 従来のように基板中に抵抗を形成するのでは
なく、抵抗体を配線中に形成することによつ
て、半導体集積回路の高集積化が可能となる。
(d) By forming a resistor in the wiring instead of forming a resistor in the substrate as in the past, it becomes possible to increase the degree of integration of semiconductor integrated circuits.

(ホ) 本願第3図aに示すように、本願発明の抵抗
層は、少なくともコンタクトホールを覆うよう
に形成されればよいので、第2配線層と抵抗層
を同一のエツチングで形成し、同一形状とする
ことが可能である。
(E) As shown in FIG. 3a of the present application, since the resistive layer of the present invention only needs to be formed to cover at least the contact hole, the second wiring layer and the resistive layer are formed by the same etching and are etched in the same manner. It is possible to make it into a shape.

本発明の実施例で示した半導体基板は、必ずし
もこれを用いたものに限らず絶縁基板、導体基板
等を用いても本発明の主旨は変わるものでない。
The semiconductor substrates shown in the embodiments of the present invention are not necessarily limited to those using the same, and the gist of the present invention does not change even if an insulating substrate, a conductive substrate, etc. are used.

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

第1図a,bは従来における多層配線の例を示
すものである。又第2図a,bは本発明を説明す
るために示したものである。第3図a,bは本発
明の一実施例を示したものである。 1,10,17……半導体基板、2,4,6,
11,13,15,18,20……絶縁膜、3,
12,19……第1の多結晶シリコン、5,14
……第2の多結晶シリコン、21……不純物を含
まない多結晶シリコン、22……不純物を導入し
た多結晶シリコン、7……アルミニユーム、8,
9,16,23……コンタクトホール。
FIGS. 1a and 1b show examples of conventional multilayer wiring. Further, FIGS. 2a and 2b are shown for explaining the present invention. Figures 3a and 3b show an embodiment of the present invention. 1, 10, 17... semiconductor substrate, 2, 4, 6,
11, 13, 15, 18, 20...Insulating film, 3,
12, 19...first polycrystalline silicon, 5, 14
... second polycrystalline silicon, 21 ... polycrystalline silicon not containing impurities, 22 ... polycrystalline silicon into which impurities have been introduced, 7 ... aluminum, 8,
9, 16, 23...Contact hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板上に第1の絶縁膜を形成する工程、前記
第1の絶縁膜上に第1導電型の不純物が導入され
た第1の半導体配線層を形成する工程、前記第1
の半導体配線層上に第2の絶縁膜を形成する工
程、前記第2の絶縁膜にコンタクトホールを形成
する工程、前記コンタクトホール及び前記第2の
絶縁膜上に不純物を導入しない半導体層を形成す
る工程、前記コンタクトホール上に形成された前
記半導体層上に第2導電型の不純物が導入された
第2の半導体配線層を形成する工程、前記第2の
半導体配線層と前記半導体層をエツチングする工
程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming a first insulating film on a substrate, a step of forming a first semiconductor wiring layer into which impurities of a first conductivity type are introduced on the first insulating film, and a step of forming a first semiconductor wiring layer on the first insulating film.
forming a second insulating film on the semiconductor wiring layer; forming a contact hole in the second insulating film; forming a semiconductor layer into which impurities are not introduced over the contact hole and the second insulating film; forming a second semiconductor wiring layer doped with a second conductivity type impurity on the semiconductor layer formed over the contact hole; etching the second semiconductor wiring layer and the semiconductor layer; 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of:
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