JP3256946B2 - Contact formation method - Google Patents

Contact formation method

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JP3256946B2
JP3256946B2 JP27201491A JP27201491A JP3256946B2 JP 3256946 B2 JP3256946 B2 JP 3256946B2 JP 27201491 A JP27201491 A JP 27201491A JP 27201491 A JP27201491 A JP 27201491A JP 3256946 B2 JP3256946 B2 JP 3256946B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の 利用分野】この発明は、多層構造体におい
て、層間絶縁層により隔てられた上層の配線層と下層の
配線層とを接続するコンタクトの形成方法に関する。更
に詳しくは、この発明は、微細なデザインルールに適用
でき、かつ上層と下層の配線層間を電気的に安定に接続
するコンタクトの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a contact for connecting an upper wiring layer and a lower wiring layer separated by an interlayer insulating layer in a multilayer structure. More specifically, the present invention relates to a method for forming a contact which can be applied to a fine design rule and electrically stably connects an upper wiring layer and a lower wiring layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】ULSIにおいては、その微細化、高集
積化に伴い、複数の配線層を層間絶縁層を挟んで積層す
る多層配線構造が用いられるようになっている。この場
合、上層の配線層と下層の配線層との接続は、従来よ
り、層間絶縁層に開口(コンタクトホール)を形成し、
そのコンタクトホールを介して上層の配線層を下層の配
線層と連接させることによりなされていた。例えば、回
路素子のメモリーとして、電界効果トランジスタ(FE
T)を配列させた回路層を有する多層配線構造のULS
Iにおいては、FETの各電極ないしは配線を下層の第
1の配線層とし、この上に層間絶縁層を形成し、その層
間絶縁層にコンタクトホールを形成後、層間絶縁層上に
第2の配線層を形成する。その際、第2の配線層を層間
絶縁層に形成したコンタクトホールに入り込ませてコン
タクトを形成し、上層の第2の配線層と下層の第1の配
線層とを電気的および機械的に接続する。
2. Description of the Related Art With the miniaturization and high integration of ULSI, a multilayer wiring structure in which a plurality of wiring layers are stacked with an interlayer insulating layer interposed therebetween has come to be used. In this case, the connection between the upper wiring layer and the lower wiring layer is conventionally made by forming an opening (contact hole) in the interlayer insulating layer,
This has been done by connecting the upper wiring layer to the lower wiring layer via the contact hole. For example, as a memory of a circuit element, a field effect transistor (FE)
ULS of a multilayer wiring structure having circuit layers in which T) are arranged
In I, each electrode or wiring of the FET is used as a lower first wiring layer, an interlayer insulating layer is formed thereon, a contact hole is formed in the interlayer insulating layer, and then a second wiring is formed on the interlayer insulating layer. Form a layer. At this time, a contact is formed by inserting the second wiring layer into the contact hole formed in the interlayer insulating layer, and electrically and mechanically connecting the upper second wiring layer and the lower first wiring layer. I do.

【0003】ところで、このような層間絶縁層として
は、これを挟む上下の配線層間で十分な絶縁性および耐
圧性を得るために、相当程度の厚さが必要とされる。こ
のため、層間絶縁層に形成するコンタクトホールも相当
程度深いものとすることが余儀無くされる。また、層間
絶縁層に形成するコンタクトホールとしては、ULSI
の集積密度の向上および大規模集積化の進展に伴い、そ
の開口径を縮小化することが必要とされるようになって
いる。
Incidentally, such an interlayer insulating layer needs to have a considerable thickness in order to obtain sufficient insulation and pressure resistance between the upper and lower wiring layers sandwiching the interlayer insulating layer. For this reason, it is inevitable that the contact hole formed in the interlayer insulating layer is made considerably deep. Also, as a contact hole formed in the interlayer insulating layer, ULSI
With the increase in integration density and the progress of large-scale integration, it has become necessary to reduce the opening diameter.

【0004】一方、上層の第2の配線層は一般にアルミ
ニウムのスパッタリング等により形成されるが、アルミ
ニウムはコンタクトホールのカバレッジが良好でない。
このため、上述のように開口径が小さくかつ相当の深さ
を有するコンタクトホール、即ち、高アスペクト比のコ
ンタクトホールに第2の配線層としてアルミニウムをカ
バレッジよく入り込ませることは非常に難しくなる。し
たがって、上層の第2の配線層を下層の第1の配線層と
電気的および機械的に良好に接続させることが困難とな
り、第1の配線層と第2の配線層との接続部に接触不良
が生じたり、段切れが生じたりして両層間の抵抗が大き
くなり、製品の信頼性が低下することが問題となった。
On the other hand, an upper second wiring layer is generally formed by aluminum sputtering or the like, but aluminum does not have good contact hole coverage.
For this reason, it is very difficult to allow aluminum to enter the contact hole having a small opening diameter and a considerable depth as described above, that is, a contact hole having a high aspect ratio as the second wiring layer with good coverage. Therefore, it is difficult to electrically and mechanically satisfactorily connect the upper second wiring layer to the lower first wiring layer, and the contact portion between the first wiring layer and the second wiring layer is difficult to contact. There has been a problem that the resistance between the two layers is increased due to the occurrence of a defect or the disconnection of the step, and the reliability of the product is reduced.

【0005】そこで、近年ではコンタクトホール内を第
2の配線層を入り込ませることなく、第2の配線層の形
成に先立って、コンタクトホール内にCVD法(化学的
気相成長法)でタングステンを埋め込み、それによりコ
ンタクトを形成するという方法も採られるようになって
いる。例えば、Si基板中に形成した半導体素子の拡散
層とその上方に層間絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトの形成方法としては、図4の(a)
に示したように、まず拡散層1が形成されたSi基板2
上に絶縁層3を形成し、その絶縁層3にコンタクトホー
ル4を形成する。次に、同図の(b)に示したようにC
VD法により絶縁層3上に全面的にタングステン層5を
形成してコンタクトホール4を埋め込み、同図の(c)
に示したようにエッチバックしてコンタクトホール4内
のタングステン層5を残し、同図の(d)に示したよう
に上層の配線層6を形成する。
Therefore, in recent years, without forming the second wiring layer in the contact hole, prior to the formation of the second wiring layer, tungsten is formed in the contact hole by CVD (chemical vapor deposition). A method of burying and thereby forming a contact has been adopted. For example, as a method for forming a contact for connecting a diffusion layer of a semiconductor element formed in a Si substrate and a wiring layer formed above the diffusion layer with an interlayer insulating layer interposed therebetween, FIG.
As shown in FIG. 1, first, the Si substrate 2 on which the diffusion layer 1 is formed
An insulating layer 3 is formed thereon, and a contact hole 4 is formed in the insulating layer 3. Next, as shown in FIG.
A tungsten layer 5 is formed on the entire surface of the insulating layer 3 by the VD method and the contact hole 4 is buried.
Then, etching back is performed to leave the tungsten layer 5 in the contact hole 4, and an upper wiring layer 6 is formed as shown in FIG.

【0006】また、このようにコンタクトホール内にタ
ングステンを埋め込むことによりコンタクトを形成する
方法において、上層の配線層とコンタクトホール内のタ
ングステンとの電気的および機械的接続を確実なものと
し、接触抵抗も小さくするために、層間絶縁層にコンタ
クトホールを形成するときに、エッチングストッパー層
であるレジストマスクにテーパーを付け、その形状を転
することによりテーパーエッチングを施して上部の開
口面積を一様に広げたコンタクトホールを形成し、それ
により図5に示したように配線層6とコンタクトホール
4内のタングステン5との接触面積を拡大することもな
されている。
In the method of forming a contact by burying tungsten in the contact hole, electrical and mechanical connection between the upper wiring layer and tungsten in the contact hole is ensured, and the contact resistance is improved. When forming a contact hole in the interlayer insulating layer , the etching stopper layer
The resist mask is tapered and its shape is changed.
The contact hole is formed by applying a taper etching process to form a contact hole in which the upper opening area is uniformly widened, thereby reducing the contact area between the wiring layer 6 and the tungsten 5 in the contact hole 4 as shown in FIG. It has also been expanded.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示したように上層の配線層6とコンタクトホール4内の
タングステン5との接触面積を拡大すると、上層の配線
層の配線ピッチを広くしなければならなくなり、微細な
デザインルールに形成することができなくなるという問
題があった。すなわち、コンタクトホールの形成時にテ
ーパーエッチングすることなくコンタクトを形成する
と、図6の(a)に示したように上層の配線7を微細な
ピッチで形成することができるが、配線7とコンタクト
との接続の信頼性が低下し、一方、上層の配線とコンタ
クトの接続状態を良好にするためにコンタクトホールの
形成時にテーパーエッチングをしてコンタクトを形成す
ると、図6の(b)に示したように配線7を幅広く形成
しなくてはならなくなり、微細なデザインルールを実現
できなくなる。
However, if the contact area between the upper wiring layer 6 and the tungsten 5 in the contact hole 4 is increased as shown in FIG. 5, the wiring pitch of the upper wiring layer must be increased. Therefore, there is a problem that it is not possible to form into fine design rules. That is, if the contact is formed without taper etching at the time of forming the contact hole, the upper wiring 7 can be formed at a fine pitch as shown in FIG. If the reliability of the connection is reduced, and the contact is formed by taper etching at the time of forming the contact hole in order to improve the connection state between the upper layer wiring and the contact, as shown in FIG. The wiring 7 must be formed widely, and fine design rules cannot be realized.

【0008】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものであり、上層の配線層とコンタクトの接
続状態を良好にし、かつ微細なパターンルールも実現可
能とするコンタクトの形成方法を提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and provides a method of forming a contact which improves the connection between the upper wiring layer and the contact and realizes a fine pattern rule. It is intended to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明者は、上記の目
的を実現するためには、上層の配線層とコンタクトの接
触面積を拡大するに際して、従来のようにコンタクトホ
ールの上部の開口面積を一様に拡大することなく、微細
な配線パターンに影響を及ぼさない領域にのみ開口面積
を拡大すればよいこと、およびそのためにはコンタクト
ホールの形成時に従来のようなテーパーエッチングを施
すことなく、開口部の周囲を加熱流動性の異なる2種の
絶縁層で形成し、加熱により加熱流動性の高い方の絶縁
層のみを実質的に流動化させてテーパーを付けること
が、容易にコンタクトホールの開口面積を所定の領域に
のみ拡大できるので有効であることを見出だし、この発
明を完成させるに至った。
In order to achieve the above object, the present inventor, when enlarging the contact area between the upper wiring layer and the contact, has to increase the opening area above the contact hole as in the prior art. It is necessary to increase the opening area only in a region that does not affect the fine wiring pattern without uniformly expanding, and for that purpose, the opening can be performed without performing the conventional taper etching when forming the contact hole. The periphery of the portion is formed of two types of insulating layers having different heating fluidities, and only the insulating layer having the higher heating fluidity can be substantially fluidized and tapered by heating. The inventors have found that the present invention is effective because the area can be expanded only to a predetermined region, and have completed the present invention.

【0010】すなわち、この発明は、絶縁性の積層体に
テーパーを有する開口部を形成するコンタクトホール形
成方法において、加熱流動性を示す第1の絶縁層と、そ
の上に形成され、第1の絶縁層よりも加熱流動性の低い
第2の絶縁層とからなる積層体に開口部を形成し、 その
開口部の周囲を形成する第2の絶縁層の一部を、第1の
絶縁層が露出するまでエッチングで除去することによ
り、開口部の周囲を露出した第1の絶縁層の単層と、第
1の絶縁層と第2の絶縁層との積層体とで囲み、 露出し
第1の絶縁層の単層部分のみを加熱により実質的に流
動化させ、その部分にテーパー付けすることを特徴とす
るコンタクトホール形成方法を提供する
[0010] That is, the present invention relates to an insulating laminate.
In a contact hole forming method for forming a tapered opening , a first insulating layer exhibiting heat fluidity is provided.
Formed on the substrate and having a lower heating fluidity than the first insulating layer
An opening is formed in the stacked body composed of the second insulating layer, a portion of the second insulating layer forming the periphery of the <br/> opening, first
By etching until the insulating layer is exposed.
A single layer of the first insulating layer exposing the periphery of the opening;
Surrounded and exposed by a laminate of the first insulating layer and the second insulating layer.
A method for forming a contact hole, characterized in that only a single layer portion of the first insulating layer is substantially fluidized by heating and the portion is tapered .

【0011】また、この発明は、このようにして形成し
たコンタクトホールに導電性材料を埋め込むことを特徴
とするコンタクト形成方法を提供する。
The present invention also provides a contact forming method characterized by embedding a conductive material in the contact hole formed as described above.

【0012】以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説
明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構
成要素を表している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same reference numerals represent the same or equivalent components.

【0013】図1は、Si基板中に形成した半導体素子
の拡散層とその上に絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトをこの発明の方法により形成する場
合の工程説明図である。同図(a)の断面図に示したよ
うに、この方法においては、まず拡散層1を有するSi
基板2上に加熱流動性を示す第1の絶縁材料からなる絶
縁層8を形成し、その上にこの第1の絶縁材料よりも加
熱流動性の低い第2の絶縁材料からなる絶縁層9を形成
し、さらにその上にフォトレジスト10を塗布し、露
光、現像処理を行って拡散層1の上方に開口11を形成
する。
FIG. 1 is a process explanatory view in the case where a contact for connecting a diffusion layer of a semiconductor element formed in a Si substrate and a wiring layer formed thereon via an insulating layer is formed by the method of the present invention. is there. In this method, as shown in the cross-sectional view of FIG.
An insulating layer 8 made of a first insulating material having a heating fluidity is formed on the substrate 2, and an insulating layer 9 made of a second insulating material having a lower heating fluidity than the first insulating material is formed thereon. Then, a photoresist 10 is applied thereon, and exposure and development are performed to form an opening 11 above the diffusion layer 1.

【0014】次に、開口11を形成したフォトレジスト
10をエッチングストッパーとして、絶縁層8および絶
縁層9を反応性イオンエッチング(RIE)法等により
開口12を形成し、その後、同図(b)の断面図に示し
たようにフォトレジスト10を除去する。なお、開口1
2の開口面の形状は、必要に応じて矩形、円形など種々
の形状とすることができる。
Next, using the photoresist 10 in which the opening 11 is formed as an etching stopper, an opening 12 is formed in the insulating layer 8 and the insulating layer 9 by a reactive ion etching (RIE) method or the like, and thereafter, FIG. The photoresist 10 is removed as shown in FIG. Opening 1
The shape of the opening surface of 2 can be various shapes such as a rectangle and a circle as needed.

【0015】次に、形成しようとするコンタクトの形状
に応じて、加熱流動性の低い絶縁層9を除去する。例え
ば、同図(c)の平面図に示したように、後に上層の配
線層に形成する配線7の長手方向(斜線部分)に添って
加熱流動性の低い絶縁層9を除去して絶縁層8を露出さ
せ、これにより開口12の周囲を絶縁層8の単層と、絶
縁層8と絶縁層9との積層体とで囲うようにする。な
お、このような絶縁層9の除去は、絶縁層8および絶縁
層9に開口12を形成する場合と同様に、フォトレジス
トを用いた反応性イオンエッチング法等により行うこと
ができる。
Next, the insulating layer 9 having low heating fluidity is removed according to the shape of the contact to be formed. For example, as shown in the plan view of FIG. 3C, the insulating layer 9 having low heat fluidity is removed along the longitudinal direction (hatched portion) of the wiring 7 to be formed later on the upper wiring layer. 8 is exposed so that the periphery of the opening 12 is surrounded by a single layer of the insulating layer 8 and a laminate of the insulating layer 8 and the insulating layer 9. Note that such removal of the insulating layer 9 can be performed by a reactive ion etching method using a photoresist or the like as in the case of forming the opening 12 in the insulating layer 8 and the insulating layer 9.

【0016】次に、絶縁層8は流動化するが絶縁層9は
流動化しない程度に加熱して、開口12を囲う絶縁層の
うち絶縁層8の単層で形成されている部分、すなわち絶
縁層8が露出している部分のみを実質的に流動化させ、
その部分にテーパーを付け、同図(d2)の断面図に示
したように上層の配線の長手方向に添った開口断面は拡
大しているが、同図(d1)の断面図に示したように上
層の配線の幅方向に添った開口断面は拡大していないコ
ンタクトホール13を形成する。
Next, the insulating layer 8 is heated to such a degree that the insulating layer 8 is fluidized but the insulating layer 9 is not fluidized, so that a portion of the insulating layer surrounding the opening 12 which is formed of a single layer of the insulating layer 8, Only the part where the layer 8 is exposed is substantially fluidized,
The portion is tapered, and the cross section of the opening along the longitudinal direction of the wiring in the upper layer is enlarged as shown in the cross-sectional view of FIG. 4D, but as shown in the cross-sectional view of FIG. Then, a contact hole 13 whose opening cross section along the width direction of the upper layer wiring is not enlarged is formed.

【0017】その後、コンタクトホール13内も含めて
絶縁層8および絶縁層9上の全面に常法によりタンスグ
テン層5を形成し、エッチバックして同図(e)の断面
図に示したようにコンタクトホール13内にのみタンス
グテン層5を残し、この発明のコンタクト14を形成す
る。そして、この上に上層の配線層を形成し、その配線
層を常法によりパターニングして配線7を形成する。
After that, a tansguten layer 5 is formed on the entire surface of the insulating layer 8 and the insulating layer 9 including the inside of the contact hole 13 by a conventional method, and is etched back as shown in the sectional view of FIG. The contact 14 of the present invention is formed while leaving the tansguten layer 5 only in the contact hole 13. Then, an upper wiring layer is formed thereon, and the wiring layer is patterned by an ordinary method to form the wiring 7.

【0018】こうして得られた多層構造体は,同図(f
2)の断面図に示すように、配線7の長手方向には配線
7とコンタクト14のタンスグテン層5との接触面積が
拡大したものとなるが、同図(f2)の断面図に示すよ
うに配線7の幅方向には配線7とタンスグテン層5との
接触面積は当初に形成した開口12の断面積と変わらな
いものとなる。従って、このコンタクト14によれば、
図3に示したように、配線7のピッチを微細にしつつ、
その配線7とコンタクト14との接触面積も拡大できる
ので良好な接続状態を確実に得ることが可能となる。
The multilayer structure thus obtained is shown in FIG.
As shown in the cross-sectional view of 2), the contact area between the wiring 7 and the contact layer 5 of the contact 14 is enlarged in the longitudinal direction of the wiring 7, as shown in the cross-sectional view of FIG. In the width direction of the wiring 7, the contact area between the wiring 7 and the tansguten layer 5 is the same as the cross-sectional area of the opening 12 initially formed. Therefore, according to the contact 14,
As shown in FIG. 3, while making the pitch of the wiring 7 fine,
Since the contact area between the wiring 7 and the contact 14 can be increased, a good connection state can be reliably obtained.

【0019】このようなこの発明のコンタクト形成方法
は、上記のようにSi基板中に形成した拡散層とその上
方に形成した配線層とを接続するコンタクトの形成だけ
でなく、複数の配線層からなる多層配線構造体におい
て、第1の配線層と第2の配線層とを接続するコンタク
トの形成にも好適に適用することができる。
The method of forming a contact according to the present invention is not limited to the formation of the contact for connecting the diffusion layer formed in the Si substrate and the wiring layer formed thereon, as described above. In such a multilayer wiring structure, the present invention can be suitably applied to the formation of a contact connecting the first wiring layer and the second wiring layer.

【0020】図2は、このようなコンタクトの形成工程
の説明図である。すなわち、同図のコンタクトの形成に
際しては、まず図2(a1)の断面図および同図(a
2)の平面図に示すように、基板15上に、所定のパタ
ーンを有する第1の配線層16を形成する。なお、この
ような基板15としては、例えば、FET等を有するメ
モリーセル等が形成された半導体素子のように、SiO
等の表面絶縁層を有する半導体素子を形成した基板と
することができる。
FIG. 2 is an explanatory view of a process for forming such a contact. That is, when forming the contact shown in FIG. 2, first, the sectional view shown in FIG.
As shown in the plan view of 2), a first wiring layer 16 having a predetermined pattern is formed on a substrate 15. In addition, as such a substrate 15, for example, as in a semiconductor element in which a memory cell having an FET or the like is formed, a SiO
A substrate on which a semiconductor element having a surface insulating layer such as No. 2 is formed.

【0021】次に前述の図1と同様にして、層間絶縁層
として、第1の配線層16を覆うように加熱流動性を示
す絶縁層8およびこの絶縁層8よりも加熱流動性の低い
絶縁層9を形成し、さらにその上にフォトレジスト10
を形成し、このフォトレジスト10の配線層16上に位
置する部分に開口11を形成する。
Next, in the same manner as in FIG. 1 described above, an insulating layer 8 exhibiting heat fluidity as an interlayer insulating layer so as to cover the first wiring layer 16 and an insulating material having a lower heat fluidity than the insulating layer 8. A layer 9 is formed, and a photoresist 10 is further formed thereon.
Is formed, and an opening 11 is formed in a portion of the photoresist 10 located on the wiring layer 16.

【0022】そして、開口11を形成したフォトレジス
ト10をエッチングストッパーとして絶縁層8および絶
縁層9をエッチングすることにより、絶縁層8および絶
縁層9に開口12を形成し、さらに同図(b)の断面図
に示すようにフォトレジスト10を除去する。
Then, the insulating layer 8 and the insulating layer 9 are etched by using the photoresist 10 in which the opening 11 is formed as an etching stopper to form an opening 12 in the insulating layer 8 and the insulating layer 9. The photoresist 10 is removed as shown in FIG.

【0023】次いで、同図(c)の平面図に示すよう
に、後に上層の配線層に形成する配線7の長手方向(斜
線部分)に添って加熱流動性の低い絶縁層9を除去して
絶縁層8を露出させる。
Next, as shown in the plan view of FIG. 3C, the insulating layer 9 having low heat fluidity is removed along the longitudinal direction (hatched portion) of the wiring 7 to be formed later on the upper wiring layer. The insulating layer 8 is exposed.

【0024】その後、加熱処理して絶縁層8を露出させ
た部分にテーパーを付け、コンタクトホールを形成す
る。そしてこのコンタクトホールにタングステンを埋め
込み、コンタクトを形成する。次いで、その上に上層の
配線層6を形成し、その配線層6をパターニングして配
線7を形成する。
Thereafter, a portion where the insulating layer 8 is exposed by the heat treatment is tapered to form a contact hole. Then, tungsten is buried in the contact hole to form a contact. Next, an upper wiring layer 6 is formed thereon, and the wiring layer 6 is patterned to form a wiring 7.

【0025】こうして得られた多層配線構造体も,同図
(d1)の断面図に示すように、配線7の長手方向には
配線7とタングステン層5との接触面積が拡大したもの
となるが、同図(d2)の断面図に示すように配線7の
幅方向には配線7とタングステン層5との接触面積は当
初に形成した開口12の断面積と変わらないものとな
る。
The multilayer wiring structure thus obtained also has an enlarged contact area between the wiring 7 and the tungsten layer 5 in the longitudinal direction of the wiring 7 as shown in the sectional view of FIG. As shown in the cross-sectional view of FIG. 2D, the contact area between the wiring 7 and the tungsten layer 5 in the width direction of the wiring 7 is the same as the cross-sectional area of the opening 12 initially formed.

【0026】以上のようなこの発明のコンタクトホール
およびコンタクトの形成方法において、加熱流動性を示
す第1の絶縁材料としては、不純物として硼素とリンを
含有した二酸化ケイ素(BPSG)、リンを含有した二
酸化ケイ素(PSG)、硼素を含有した二酸化ケイ素
(BSG)、ヒ素を含有した二酸化ケイ素(AsS
G)、硼素、リンおよびヒ素を含有した二酸化ケイ素、
二酸化鉛を含有した二酸化ケイ素等を使用することがで
き、特に、汎用性の点からリン、硼素およびヒ素の少く
とも1つを含有する二酸化ケイ素を使用することが好ま
しい。
In the method of forming a contact hole and a contact according to the present invention as described above, the first insulating material exhibiting heat fluidity includes silicon dioxide (BPSG) containing boron and phosphorus as impurities and phosphorus. Silicon dioxide (PSG), boron-containing silicon dioxide (BSG), arsenic-containing silicon dioxide (AsS
G) silicon dioxide containing boron, phosphorus and arsenic;
Silicon dioxide containing lead dioxide can be used. In particular, it is preferable to use silicon dioxide containing at least one of phosphorus, boron and arsenic from the viewpoint of versatility.

【0027】また、第1の絶縁材料よりも加熱流動性の
低い第2の絶縁材料としては、不純物として少くとも硼
素、リンあるいはヒ素を含有する二酸化ケイ素であっ
て、第1の絶縁材料よりもそれら不純物の濃度が低いも
の、二酸化ケイ素(NSG)、窒化シリコン(Si
、P−SiN)、ポリシリコン(PolySi)等を
使用することができ、特に、絶縁性の点から二酸化ケイ
素又は窒化シリコンを使用することが好ましい。
Further, the second insulating material having a lower heating fluidity than the first insulating material is silicon dioxide containing at least boron, phosphorus or arsenic as an impurity, and is higher than the first insulating material. Those with low concentration of these impurities, silicon dioxide (NSG), silicon nitride (Si 3 N)
4 , P-SiN), polysilicon (PolySi), and the like, and in particular, silicon dioxide or silicon nitride is preferably used from the viewpoint of insulating properties.

【0028】なお、これらの絶縁材料から形成する絶縁
層の形成方法については特に制限はなく、種々の方法で
形成することができる。
There is no particular limitation on the method of forming the insulating layer formed from these insulating materials, and the insulating layer can be formed by various methods.

【0029】また、上述の図1および図2に示した例で
は、開口12の周囲の所定部分が加熱流動性を示す絶縁
層8で形成されており、開口12の周囲の残部が絶縁層
8と絶縁層8よりも加熱流動性の低い絶縁層9との積層
体で形成されているという構造を得るために、まず絶縁
層8の全面に絶縁層9を積層し、次いで開口12を形成
し、その後絶縁層9を部分的に除去するという工程にし
たがったが、開口12の周囲の所定部分が絶縁層8で形
成され、残部が絶縁層8と絶縁層9との積層体で形成さ
れるかぎり必ずしも上述のような工程によらなくともよ
い。
In the example shown in FIGS. 1 and 2 described above, a predetermined portion around the opening 12 is formed by the insulating layer 8 exhibiting heat fluidity, and the remaining portion around the opening 12 is formed by the insulating layer 8. In order to obtain a structure in which the insulating layer 9 is formed of a laminated body of an insulating layer 9 having a lower heating fluidity than the insulating layer 8, the insulating layer 9 is first stacked over the entire surface of the insulating layer 8, and then the opening 12 is formed. Then, according to the process of partially removing the insulating layer 9, a predetermined portion around the opening 12 is formed by the insulating layer 8, and the remaining portion is formed by a laminate of the insulating layer 8 and the insulating layer 9. It is not always necessary to use the above-described steps as far as possible.

【0030】また、この発明のコンタクト形成方法にお
いて、コンタクトホールに埋め込む導電性材料として
は、上述のタングステンの他に、例えば、Mo、Cu、
PolySiおよびWSi、MoSi等のシリサイド化
合物を使用することができる。
In the method of forming a contact according to the present invention, as the conductive material to be embedded in the contact hole, for example, Mo, Cu,
PolySi and silicide compounds such as WSi and MoSi can be used.

【0031】この発明のコンタクトで接続する上層ある
いは下層の配線層としても、これらのコンタクトを形成
する導電性材料を使用することができ、あるいはこれら
に加えて、Al、Al−Si、Al−Si−Cu、T
i、TiON等の所謂バリアメタルを積層したバリアメ
タル構造とすることもできる。
As the upper or lower wiring layer connected by the contact of the present invention, a conductive material forming these contacts can be used, or in addition to these, Al, Al-Si, Al-Si -Cu, T
A barrier metal structure in which a so-called barrier metal such as i, TiON or the like is laminated may be employed.

【0032】[0032]

【作用】この発明のコンタクトホール形成方法において
は、開口部の周囲を形成する絶縁層のうち所定部分を加
熱流動性を示す第1の絶縁層で形成すると共に残部を第
1の絶縁層よりも加熱流動性の低い第2の絶縁層で形成
し、加熱により第1の絶縁層のみを実質的に流動化させ
るので、開口部の周囲のうち第1の絶縁層で形成した部
分のみにテーパーを付けることが可能となり、その部分
で開口部を拡大させたコンタクトホールを形成すること
が可能となる。
According to the contact hole forming method of the present invention, a predetermined portion of the insulating layer forming the periphery of the opening is formed of the first insulating layer exhibiting heat fluidity, and the remaining portion is formed of the first insulating layer. Since the first insulating layer is formed of a second insulating layer having low heat fluidity, and only the first insulating layer is substantially fluidized by heating, only a portion of the periphery of the opening formed by the first insulating layer has a taper. It is possible to form a contact hole having an enlarged opening at that portion.

【0033】このようにコンタクトホールを形成するに
際して、特に、第2の絶縁層を、第1の絶縁層を構成す
る第1の絶縁材料からなる層上にその第1の絶縁材料よ
りも加熱流動性の低い第2の絶縁材料からなる層を積層
したものとすると、容易に開口部の周囲を加熱流動性の
異なる2種の絶縁層で形成できるので好ましい。
In forming the contact hole as described above, in particular, the second insulating layer is formed on the layer made of the first insulating material constituting the first insulating layer by heating and flowing more than the first insulating material. It is preferable that a layer made of a second insulating material having a low property is laminated because two kinds of insulating layers having different heating fluidities can be easily formed around the opening.

【0034】また、この発明のコンタクト形成方法にお
いては、このようなコンタクトホールに導電性材料を埋
め込むことによりコンタクトを形成するので、コンタク
トと上層の配線層との接触面積を、開口部の周囲のうち
第1の絶縁層で形成した部分に拡大させることが可能と
なる。
Further, in the contact forming method of the present invention, since the contact is formed by embedding a conductive material in such a contact hole, the contact area between the contact and the upper wiring layer is reduced. Of these, it is possible to enlarge the portion formed by the first insulating layer.

【0035】したがって、コンタクトホールの形成に際
して、開口部を囲う絶縁層のうち第1の絶縁層で形成す
る部分を適宜定め、コンタクトと上層の配線層との接触
面積を拡大させる部分を、コンタクトの形成が上層の配
線層の配線ピッチに影響を及ぼさない領域に設定するこ
とにより、微細なピッチの配線に対してもそのピッチを
維持しつつ配線とコンタクトとの接触面積を拡大させる
ことができ、配線とコンタクトとを信頼性高く接続する
ことが可能となる。
Therefore, when forming the contact hole, the portion of the insulating layer surrounding the opening to be formed by the first insulating layer is appropriately determined, and the portion for increasing the contact area between the contact and the upper wiring layer is defined as the contact area of the contact. By setting the area where the formation does not affect the wiring pitch of the upper wiring layer, it is possible to increase the contact area between the wiring and the contact while maintaining the pitch even for fine pitch wiring, It is possible to connect the wiring and the contact with high reliability.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例によりこの発明を具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0037】図1に示したように、Si基板中に形成し
た半導体素子の拡散層とその上層の配線層とを接続する
コンタクトを形成した。この場合、加熱流動性を示す絶
縁層8としては、硼素とリンを含有した二酸化ケイ素
(BPSG)からなる絶縁膜を6000オングストロー
ム形成し、絶縁層8よりも加熱流動性の低い絶縁層9と
しては、不純物を含有しない二酸化ケイ素からなる絶縁
膜を500オングストローム形成した。そして、絶縁層
8および絶縁層9の積層体上に常法によりフォトレジス
ト10を形成し、そのフォトレジスト10をパターニン
グして開口11を形成した後、RIE装置(O/CH
=8/75sccm、50mtorr、1000
W)にて異方性エッチングすることにより絶縁層8およ
び絶縁層9に開口12を形成した。次いで開口12の周
囲の絶縁層9を部分的に除去した後、N雰囲気で90
0℃、30分間熱処理した。この熱処理により、絶縁層
9を除去して表面が絶縁層8となった部分は流動性を示
し、その部分の開口12はテーパー付けされたが、表面
が絶縁層9となっている部分はほとんど流動性を示さな
かった。こうして、この発明のコンタクトホールを形成
した。
As shown in FIG. 1, a contact for connecting a diffusion layer of a semiconductor element formed in a Si substrate to a wiring layer thereover was formed. In this case, as the insulating layer 8 exhibiting heat fluidity, an insulating film made of silicon dioxide containing boron and phosphorus (BPSG) is formed at 6000 Å, and as the insulating layer 9 having lower heat fluidity than the insulating layer 8, An insulating film made of silicon dioxide containing no impurity was formed to a thickness of 500 Å. Then, a photoresist 10 is formed on the laminated body of the insulating layer 8 and the insulating layer 9 by an ordinary method, the photoresist 10 is patterned to form an opening 11, and then an RIE device (O 2 / CH
F 3 = 8/75 sccm, 50 mtorr, 1000
An opening 12 was formed in the insulating layers 8 and 9 by performing anisotropic etching in W). Next, after the insulating layer 9 around the opening 12 is partially removed, the insulating layer 9 is removed under N 2 atmosphere.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 30 minutes. By this heat treatment, the portion where the insulating layer 9 was removed and the surface became the insulating layer 8 exhibited fluidity, and the opening 12 in that portion was tapered, but the portion where the surface was the insulating layer 9 was almost removed. It did not show fluidity. Thus, the contact hole of the present invention was formed.

【0038】次に、所謂ブランケットWCVD法により
全面にW層5を形成し、エッチバックし、コンタクトホ
ール内にのみW層5を残し、この発明のコンタクト14
を形成した。その後、上層の配線層としてAl層を形成
し、フォトリソグラフィにより配線7を形成した。
Next, a W layer 5 is formed on the entire surface by a so-called blanket WCVD method and etched back to leave the W layer 5 only in the contact hole.
Was formed. Thereafter, an Al layer was formed as an upper wiring layer, and a wiring 7 was formed by photolithography.

【0039】その結果、配線7とコンタクト14とは、
配線7の幅方向には配線7と同一幅で接触していたが、
配線7の長手方向には広く接触しており、両者の電気的
接続状態は良好であった。
As a result, the wiring 7 and the contact 14
In the width direction of the wiring 7, the wiring 7 was in contact with the same width as the wiring 7,
The wires 7 were in wide contact in the longitudinal direction, and the electrical connection between them was good.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明のコンタクト形成方法によれ
ば、上層の配線層を微細なデザインルールで形成する場
合でも、その配線層とコンタクトの接続状態を良好にす
ることが可能となる。
According to the contact forming method of the present invention, even when the upper wiring layer is formed according to a fine design rule, it is possible to improve the connection between the wiring layer and the contact.

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

【図1】この発明のコンタクト形成方法の工程説明図で
ある。
FIG. 1 is a process explanatory view of a contact forming method of the present invention.

【図2】この発明の他のコンタクト形成方法の工程説明
図である。
FIG. 2 is a process explanatory view of another contact forming method of the present invention.

【図3】この発明の方法によりコンタクトを形成した多
層構造体の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a multilayer structure in which contacts are formed by the method of the present invention.

【図4】従来のコンタクト形成方法の工程説明図であ
る。
FIG. 4 is a process explanatory view of a conventional contact forming method.

【図5】従来の方法により形成したコンタクトの断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view of a contact formed by a conventional method.

【図6】従来の方法によりコンタクトを形成した多層構
造体の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a multilayer structure in which contacts are formed by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 拡散層 2 Si基板 3 絶縁層 4 開口 5 タングステン層 6 配線層 7 配線 8 加熱流動性を示す絶縁層 9 絶縁層8よりも加熱流動性の低い絶縁層 10 フォトレジスト 11 開口 12 開口 13 コンタクトホール 14 コンタクト 15 基板 16 配線層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diffusion layer 2 Si substrate 3 Insulating layer 4 Opening 5 Tungsten layer 6 Wiring layer 7 Wiring 8 Insulating layer showing heating fluidity 9 Insulating layer with lower heating fluidity than insulating layer 8 10 Photoresist 11 Opening 12 Opening 13 Contact hole 14 contact 15 substrate 16 wiring layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/28-21/288 H01L 21/44-21 / 445 H01L 21/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁性の積層体にテーパーを有する開口
部を形成するコンタクトホール形成方法において、加熱流動性を示す第1の絶縁層と、その上に形成され、
第1の絶縁層よりも加熱流動性の低い第2の絶縁層とか
らなる積層体に開口部を形成し、 その 開口部の周囲を形成する第2の絶縁層の一部を、第
1の絶縁層が露出するまでエッチングで除去することに
より、開口部の周囲を露出した第1の絶縁層の単層と、
第1の絶縁層と第2の絶縁層との積層体とで囲み、 露出した 第1の絶縁層の単層部分のみを加熱により実質
的に流動化させ、その部分にテーパー付けすることを特
徴とするコンタクトホール形成方法。
1. A contact hole forming method for forming a tapered opening in an insulating laminated body, comprising: a first insulating layer exhibiting heat fluidity;
A second insulating layer having a lower heating fluidity than the first insulating layer;
The opening is formed in Ranaru laminate, a portion of the second insulating layer forming the periphery of the opening, the
To remove by etching until the first insulating layer is exposed
A single layer of the first insulating layer exposing the periphery of the opening;
The method is characterized in that only the exposed single-layer portion of the first insulating layer is substantially fluidized by heating and is tapered at the portion surrounded by the stacked body of the first insulating layer and the second insulating layer. Contact hole forming method.
【請求項2】 第1の絶縁層を構成する第1の絶縁材料
が、不純物として、リン、硼素およびヒ素の少くとも1
つを含有する二酸化ケイ素であり、第2の絶縁層を構成
する第2の絶縁材料が、第1の絶縁材料よりも不純物濃
度の低い二酸化ケイ素である請求項記載のコンタクト
ホール形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first insulating material constituting the first insulating layer comprises at least one of phosphorus, boron and arsenic as impurities.
Containing silicon dioxide , forming a second insulating layer
A second insulating material, a contact hole forming method according to claim 1, wherein a lower silicon dioxide impurity concentration than the first insulating material.
【請求項3】 請求項1記載の方法により形成したコン
タクトホールに導電性材料を埋め込むことを特徴とする
コンタクト形成方法。
3. A method for forming a contact, comprising: burying a conductive material in a contact hole formed by the method according to claim 1.
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