JP2578193B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/97—Specified etch stop material
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体素子、特に異なる深さのコンタクト
孔を有する半導体素子の製造方法に関するものである。
孔を有する半導体素子の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 第２図は従来の半導体素子の製造方法による半導体素
子の配線構造を示す図である。このような半導体素子の
製造方法は、先ず半導体板１に素子分離のための絶縁膜
２（例えばsio2）および拡散層３を形成した後、例えば
BPSGからなる絶縁膜４をCVD法にて形成し、更に熱処理
を行って絶縁膜４をフローさせ、表面を平坦にする。そ
の後コンタクトとなる開孔部５を形成し、また必要に応
じてこの開孔部５にインプラを行い、コンタクト形状を
なだらかにするため再度熱処理を行う。そして配線とな
るAl−Si系合金層６をスパッタ法で形成し、配線パター
ンを作成する。これによって半導体素子が完成する。
子の配線構造を示す図である。このような半導体素子の
製造方法は、先ず半導体板１に素子分離のための絶縁膜
２（例えばsio2）および拡散層３を形成した後、例えば
BPSGからなる絶縁膜４をCVD法にて形成し、更に熱処理
を行って絶縁膜４をフローさせ、表面を平坦にする。そ
の後コンタクトとなる開孔部５を形成し、また必要に応
じてこの開孔部５にインプラを行い、コンタクト形状を
なだらかにするため再度熱処理を行う。そして配線とな
るAl−Si系合金層６をスパッタ法で形成し、配線パター
ンを作成する。これによって半導体素子が完成する。
しかしながら半導体素子の集積度が増加するにつれて
開孔部５の径は小さくなり、アスペクト比（コンタクト
深さ／コンタクト径）が大きくなるにつれて上記従来の
製造方法ではAl/Si合金層６のステップカバレージが悪
くなり、断線の恐れがある。
開孔部５の径は小さくなり、アスペクト比（コンタクト
深さ／コンタクト径）が大きくなるにつれて上記従来の
製造方法ではAl/Si合金層６のステップカバレージが悪
くなり、断線の恐れがある。
このためコンタクトの内部を金属を埋込む技術が開発
されており、その一つとして選択Ｗ（タングステン）CV
D法による半導体素子の構造を第３図に示す。この製造
方法は、先ず半導体基板11の上記第２図の製造方法と同
様に素子分離絶縁膜12および拡散層13を形成した後絶縁
膜14を形成し、コンタクトとなる開孔部15を形成する。
そして選択CVD法によりＷ膜16を開孔部15と絶縁膜14と
の段差が生じない程度に形成する。その後Al−Si系合金
膜17をスパッタ法で形成し、ホトリソエッチングにより
パターニングを行う。このような製造方法によれば、コ
ンタクト内を金属で埋込めるため、ステップカバレージ
の悪化による断線を防止することができ、信頼性の高い
配線構造を得ることができる。
されており、その一つとして選択Ｗ（タングステン）CV
D法による半導体素子の構造を第３図に示す。この製造
方法は、先ず半導体基板11の上記第２図の製造方法と同
様に素子分離絶縁膜12および拡散層13を形成した後絶縁
膜14を形成し、コンタクトとなる開孔部15を形成する。
そして選択CVD法によりＷ膜16を開孔部15と絶縁膜14と
の段差が生じない程度に形成する。その後Al−Si系合金
膜17をスパッタ法で形成し、ホトリソエッチングにより
パターニングを行う。このような製造方法によれば、コ
ンタクト内を金属で埋込めるため、ステップカバレージ
の悪化による断線を防止することができ、信頼性の高い
配線構造を得ることができる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら実際のデバイスのコンタクト孔は全て同
じ深さではなく、例えばゲート電極のシリサイド等と地
下Siとは異なる。このため、このようなウェハに選択CV
Dを行うと、深いコンタクト孔を段差が生じないよう埋
込むと浅いコンタクト孔はあふれてしまい、逆に浅いコ
ンタクト孔を平坦に埋込むと深いコンタクト孔にはＷが
途中までしか埋らず、小さなコンタクトになると上記の
スパッタ法ではステップカバレージが悪く断線を生じ
る。また、Siとの良好なオーミックを得るためにコンタ
クトのSi表面濃度を高くする必要があり、コンタクトへ
のインプラは必要である。しかも下地の各々の段差を緩
和するため層間絶縁膜にフロー性の良好な例えばBPSG等
の膜は不可決となっている。このためコンタクトインプ
ラ後の熱処理を行うとコンタクト孔もフローしてしま
い、開孔部が広がる。そして広がった開孔部で選択CVD
を行うとＷも広がって形成され、その上面がいわゆるマ
ッシュルーム型となり、これより上の配線層の平坦性を
損うばかりでなく、集積度も上げられないという問題点
があった。
じ深さではなく、例えばゲート電極のシリサイド等と地
下Siとは異なる。このため、このようなウェハに選択CV
Dを行うと、深いコンタクト孔を段差が生じないよう埋
込むと浅いコンタクト孔はあふれてしまい、逆に浅いコ
ンタクト孔を平坦に埋込むと深いコンタクト孔にはＷが
途中までしか埋らず、小さなコンタクトになると上記の
スパッタ法ではステップカバレージが悪く断線を生じ
る。また、Siとの良好なオーミックを得るためにコンタ
クトのSi表面濃度を高くする必要があり、コンタクトへ
のインプラは必要である。しかも下地の各々の段差を緩
和するため層間絶縁膜にフロー性の良好な例えばBPSG等
の膜は不可決となっている。このためコンタクトインプ
ラ後の熱処理を行うとコンタクト孔もフローしてしま
い、開孔部が広がる。そして広がった開孔部で選択CVD
を行うとＷも広がって形成され、その上面がいわゆるマ
ッシュルーム型となり、これより上の配線層の平坦性を
損うばかりでなく、集積度も上げられないという問題点
があった。
この発明は、以上述べた異なる深さのコンタクトを形
成した場合に深いコンタクトが金属で完全に埋らず次工
程の配線層形成時に断線が生じる問題点と、フロー性を
有する層間絶縁膜を使用するとコンタクト孔に形成され
る金属膜が開孔部で大きく広がってしまう問題点を除去
し、配線層形成時の断線を防止しかつ集積度向上を図る
ことのできる半導体素子の製造方法を提供するものであ
る。
成した場合に深いコンタクトが金属で完全に埋らず次工
程の配線層形成時に断線が生じる問題点と、フロー性を
有する層間絶縁膜を使用するとコンタクト孔に形成され
る金属膜が開孔部で大きく広がってしまう問題点を除去
し、配線層形成時の断線を防止しかつ集積度向上を図る
ことのできる半導体素子の製造方法を提供するものであ
る。
（課題を解決するための手段） この発明は半導体素子の製造方法において、半導体基
板上にフロー性を有する第１の絶縁膜を形成してフロー
させ、更にこの第１の絶縁膜上にフロー性を有する第２
の絶縁膜を形成してフローさせ、この第２の絶縁膜上
の、異なる深さのコンタクト孔のうち浅いコンタクト孔
の形成予定領域にのみフロー性を有しない絶縁膜を形成
して熱処理し、それぞれのコンタクト孔に選択CVD法で
金属を埋込んだ後、配線層を形成するようにしたもので
ある。
板上にフロー性を有する第１の絶縁膜を形成してフロー
させ、更にこの第１の絶縁膜上にフロー性を有する第２
の絶縁膜を形成してフローさせ、この第２の絶縁膜上
の、異なる深さのコンタクト孔のうち浅いコンタクト孔
の形成予定領域にのみフロー性を有しない絶縁膜を形成
して熱処理し、それぞれのコンタクト孔に選択CVD法で
金属を埋込んだ後、配線層を形成するようにしたもので
ある。
（作 用） この発明によれば、浅いコンタクト孔の形成部周辺に
のみフロー性を有しない絶縁膜を形成したので、コンタ
クト開孔部の熱処理を行っても浅いコンタクト孔の上層
部はフローせず、深いコンタクト孔の上層部のみがフロ
ーする。従ってその後の選択CVD法によりコンタクト孔
に金属を埋込む工程においても浅いコンタクト孔へ埋込
まれる金属の上面は平坦となり、また深いコンタクト孔
は途中までしか金属が埋込まれなくてもその開孔部がテ
ーパ状に広がっているため、その後の配線層形成時にお
いても良好なカバレージで配線層を形成することができ
る。
のみフロー性を有しない絶縁膜を形成したので、コンタ
クト開孔部の熱処理を行っても浅いコンタクト孔の上層
部はフローせず、深いコンタクト孔の上層部のみがフロ
ーする。従ってその後の選択CVD法によりコンタクト孔
に金属を埋込む工程においても浅いコンタクト孔へ埋込
まれる金属の上面は平坦となり、また深いコンタクト孔
は途中までしか金属が埋込まれなくてもその開孔部がテ
ーパ状に広がっているため、その後の配線層形成時にお
いても良好なカバレージで配線層を形成することができ
る。
（実施例） 第１図はこの発明の一実施例による半導体素子の製造
方法を示す製造工程断面図である。
方法を示す製造工程断面図である。
先ず、第１図（ａ）に示すように、Si基板21に素子分
離のための例えばSiO2からなる絶縁膜22および拡散層23
を形成した後、層間絶縁膜からの不純物拡散防止のため
の絶縁膜24（例えばSiO2）をCVD法により1000Å形成す
る。次にフロー性を有する第１の絶縁膜の層間絶縁膜25
としてBPSGをCVD法にて4000Å形成し、その後フローさ
せるための熱処理を行う。この熱処理はN2雰囲気で950
℃15分行う。これにより層間絶縁膜25は上面はほぼ平坦
となる。その後、この層間絶縁膜25上にゲート電極等の
結線として例えばWSiからなるシリサイド層26を2000Å
形成し、パターニングする。そして更に層間絶縁膜27と
して例えばSiO2膜をCVD法にて1000Å形成する。これは
この層間絶縁膜27を形成することによって後の熱処理に
よるシリサイド層26の下層の層間絶縁膜25のフローを抑
え、パターンくずれを防止するものである。その後フロ
ー性を有する第２の絶縁膜としての層間絶縁膜28（例え
ばBPSG）をCVD法にて5000Å形成し、更にN2雰囲気900℃
15分の熱処理を行い上面を平坦化する。
離のための例えばSiO2からなる絶縁膜22および拡散層23
を形成した後、層間絶縁膜からの不純物拡散防止のため
の絶縁膜24（例えばSiO2）をCVD法により1000Å形成す
る。次にフロー性を有する第１の絶縁膜の層間絶縁膜25
としてBPSGをCVD法にて4000Å形成し、その後フローさ
せるための熱処理を行う。この熱処理はN2雰囲気で950
℃15分行う。これにより層間絶縁膜25は上面はほぼ平坦
となる。その後、この層間絶縁膜25上にゲート電極等の
結線として例えばWSiからなるシリサイド層26を2000Å
形成し、パターニングする。そして更に層間絶縁膜27と
して例えばSiO2膜をCVD法にて1000Å形成する。これは
この層間絶縁膜27を形成することによって後の熱処理に
よるシリサイド層26の下層の層間絶縁膜25のフローを抑
え、パターンくずれを防止するものである。その後フロ
ー性を有する第２の絶縁膜としての層間絶縁膜28（例え
ばBPSG）をCVD法にて5000Å形成し、更にN2雰囲気900℃
15分の熱処理を行い上面を平坦化する。
続いて第１図（ｂ）に示すように、平坦にした層間絶
縁膜28上に、コンタクトテーパフロー防止のためのフロ
ー性を有しない絶縁膜29｛例えばSiO2,PSG（P2O56wt
％）｝をCVD法で1000Å形成する。その後ホトリソエッ
チングによって、シリサイド膜26上に形成される予定の
浅いコンタクト孔部分の絶縁膜29を残して他の部分を除
去する。この場合絶縁膜29の形成部分はコンタクトの開
孔部をカバーしていれば良く、マスク合わせ等は問題が
ない。また、絶縁膜29の形成はシリサイド膜26上に限ら
ず他の浅いコンタクトに選択的に行っても良いことは言
うまでもない。そしてホトリソエッチングによりコンタ
クト孔30,31を形成する。ここで、拡散層23上のコンタ
クト孔30は深く、シリサイド膜26上のコンタクト孔は浅
く形成される。
縁膜28上に、コンタクトテーパフロー防止のためのフロ
ー性を有しない絶縁膜29｛例えばSiO2,PSG（P2O56wt
％）｝をCVD法で1000Å形成する。その後ホトリソエッ
チングによって、シリサイド膜26上に形成される予定の
浅いコンタクト孔部分の絶縁膜29を残して他の部分を除
去する。この場合絶縁膜29の形成部分はコンタクトの開
孔部をカバーしていれば良く、マスク合わせ等は問題が
ない。また、絶縁膜29の形成はシリサイド膜26上に限ら
ず他の浅いコンタクトに選択的に行っても良いことは言
うまでもない。そしてホトリソエッチングによりコンタ
クト孔30,31を形成する。ここで、拡散層23上のコンタ
クト孔30は深く、シリサイド膜26上のコンタクト孔は浅
く形成される。
次に良好なオーミック性を得るために表面濃度を高く
することおよびマスク合わせずれによるリーク電流制御
を目的としたインプラを行う。このインプラの条件はp+
の場合BF2 30KeV ５×10155 ions/cm2、n+の場合31p
+ 40KeV ５×1015ions/cm2である。その後活性化のた
めの熱処理をN2雰囲気850℃20分で行う。この熱処理に
より深いコンタクト孔30はその上層のBPSG部分（層間絶
縁膜28）が第１図（ｃ）に示すようにフローされるが、
浅いコンタクト孔31は上部をフローしない絶縁膜29で押
さえているため変化しない。そして選択CVD法によりＷ
膜32を浅いコンタクト孔31で絶縁膜29と段差が生じない
ように形成する。これにより深いコンタクト孔30内には
Ｗ膜32が浅いコンタクト孔31の深さと等しい厚さで埋込
まれることになる。その後、配線となるAl−Si系合金膜
32をスパッタ法により7000Å形成してホトリソエッチン
グを行い、配線パターンを形成し、第１図（ｃ）に示す
半導体素子を得る。
することおよびマスク合わせずれによるリーク電流制御
を目的としたインプラを行う。このインプラの条件はp+
の場合BF2 30KeV ５×10155 ions/cm2、n+の場合31p
+ 40KeV ５×1015ions/cm2である。その後活性化のた
めの熱処理をN2雰囲気850℃20分で行う。この熱処理に
より深いコンタクト孔30はその上層のBPSG部分（層間絶
縁膜28）が第１図（ｃ）に示すようにフローされるが、
浅いコンタクト孔31は上部をフローしない絶縁膜29で押
さえているため変化しない。そして選択CVD法によりＷ
膜32を浅いコンタクト孔31で絶縁膜29と段差が生じない
ように形成する。これにより深いコンタクト孔30内には
Ｗ膜32が浅いコンタクト孔31の深さと等しい厚さで埋込
まれることになる。その後、配線となるAl−Si系合金膜
32をスパッタ法により7000Å形成してホトリソエッチン
グを行い、配線パターンを形成し、第１図（ｃ）に示す
半導体素子を得る。
なお、上記実施例においてコンタクト孔30,31に埋込
む金属としてＷを用いたがこれに限定されるものではな
く、Mo,Al等他の金属であっても上記実施例と同様の効
果を奏する。
む金属としてＷを用いたがこれに限定されるものではな
く、Mo,Al等他の金属であっても上記実施例と同様の効
果を奏する。
（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、絶縁膜をフロ
ーさせて平坦化を行った後にフロー性を有しない絶縁膜
を浅いコンタクト孔の間孔部を覆うよう選択的に形成し
たので、コンタクト孔形成後の熱処理を行っても浅いコ
ンタクト孔のフローは生じず、埋込まれる金属は平坦と
なり、また深いコンタクト孔は上層部がフローされるた
め配線層も良好なカバレージで形成でき、断線を防止す
ることができると共に集積度の向上を図ることができる
効果がある。
ーさせて平坦化を行った後にフロー性を有しない絶縁膜
を浅いコンタクト孔の間孔部を覆うよう選択的に形成し
たので、コンタクト孔形成後の熱処理を行っても浅いコ
ンタクト孔のフローは生じず、埋込まれる金属は平坦と
なり、また深いコンタクト孔は上層部がフローされるた
め配線層も良好なカバレージで形成でき、断線を防止す
ることができると共に集積度の向上を図ることができる
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体素子の製造方
法の工程断面図、第２図および第３図はそれぞれ従来の
半導体素子の製造方法による半導体素子の断面図であ
る。 21……Si基板、25……第１の絶縁膜、28……第２の絶縁
膜、29……フロー性を有しない絶縁膜、30……深いコン
タクト孔、31……浅いコンタクト孔、32……金属。
法の工程断面図、第２図および第３図はそれぞれ従来の
半導体素子の製造方法による半導体素子の断面図であ
る。 21……Si基板、25……第１の絶縁膜、28……第２の絶縁
膜、29……フロー性を有しない絶縁膜、30……深いコン
タクト孔、31……浅いコンタクト孔、32……金属。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上にフロー性を有する第１の絶
縁層、フロー性を有する第２の絶縁層を順次形成する工
程と、 前記第２の絶縁層上の所定部にフロー性を有しない第３
の絶縁層を形成する工程と、 前記第２及び第３の絶縁層を貫通する第１のコンタクト
孔を形成する工程と、 前記第１のコンタクト孔と離間し、かつ前記第１及び第
２の絶縁層を貫通する第２のコンタクト孔を形成する工
程と、 前記第１及び第２のコンタクト孔を形成した後、熱処理
する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方
法。 - 【請求項２】前記第２のコンタクト孔の形成予定領域に
位置する前記第１の絶縁層上にフロー性を有しない第４
の絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする請求
項１記載の半導体素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020741A JP2578193B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | 半導体素子の製造方法 |
| US07/472,765 US5006484A (en) | 1989-02-01 | 1990-01-31 | Making a semiconductor device with contact holes having different depths |
| KR1019900001086A KR0154127B1 (ko) | 1989-02-01 | 1990-01-31 | 반도체장치의 제조공정 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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