JP3403018B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3403018B2 JP3403018B2 JP23105397A JP23105397A JP3403018B2 JP 3403018 B2 JP3403018 B2 JP 3403018B2 JP 23105397 A JP23105397 A JP 23105397A JP 23105397 A JP23105397 A JP 23105397A JP 3403018 B2 JP3403018 B2 JP 3403018B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- interlayer insulating
- connection electrode
- contact hole
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特にSACプロセス後の配線層を形
成する場合に使用されるものである。
の製造方法に関し、特にSACプロセス後の配線層を形
成する場合に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】1つのMOSトランジスタと1つのキャ
パシタとによりメモリセルを構成するDRAMに代表さ
れる高集積半導体装置においては、最小加工寸法を微細
化することにより集積度を上げてきた。そして、さらな
る高集積化のために、パターニング間の合わせ精度に影
響を受けずに微細な素子を形成することが可能となる技
術として、様々な自己整合技術が開発されている。
パシタとによりメモリセルを構成するDRAMに代表さ
れる高集積半導体装置においては、最小加工寸法を微細
化することにより集積度を上げてきた。そして、さらな
る高集積化のために、パターニング間の合わせ精度に影
響を受けずに微細な素子を形成することが可能となる技
術として、様々な自己整合技術が開発されている。
【0003】最近、DRAMデバイスなどではトランジ
スタと配線層を結ぶコンタクトホールパターン形成にS
AC(Self Align Contact)と呼ばれるプロセスが使われ
始めている。これは、コンタクトホールパターンを設計
通りのトランジスタとの接地面積とアライメント精度で
安定して得るために用いられるプロセスであり、その製
造プロセスの一例を図4に示す。
スタと配線層を結ぶコンタクトホールパターン形成にS
AC(Self Align Contact)と呼ばれるプロセスが使われ
始めている。これは、コンタクトホールパターンを設計
通りのトランジスタとの接地面積とアライメント精度で
安定して得るために用いられるプロセスであり、その製
造プロセスの一例を図4に示す。
【0004】まず、薄いゲート酸化膜2aが上面を覆う
Siからなる基板1上に、poly−Si/WSi等か
らなるゲート電極材料2b,2cと、このゲート電極材
料2b,2cの上面を覆うSiN等からなる絶縁膜3を
CVD法等により堆積する。この後、例えばリソグラフ
ィ法とRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性エ
ッチング技術を用いてゲート電極材料2b,2cと絶縁
膜3を基板1が露出するまでエッチングしてゲート電極
を形成する。そして、この形成されたゲート電極の側壁
を覆うようにSiN等からなる絶縁膜3’をCVD法等
により堆積し、全面エッチバックを施して基板1を露出
し、ゲート電極材料2b,2cおよび絶縁膜3の側壁に
絶縁膜3’を残存させる。
Siからなる基板1上に、poly−Si/WSi等か
らなるゲート電極材料2b,2cと、このゲート電極材
料2b,2cの上面を覆うSiN等からなる絶縁膜3を
CVD法等により堆積する。この後、例えばリソグラフ
ィ法とRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性エ
ッチング技術を用いてゲート電極材料2b,2cと絶縁
膜3を基板1が露出するまでエッチングしてゲート電極
を形成する。そして、この形成されたゲート電極の側壁
を覆うようにSiN等からなる絶縁膜3’をCVD法等
により堆積し、全面エッチバックを施して基板1を露出
し、ゲート電極材料2b,2cおよび絶縁膜3の側壁に
絶縁膜3’を残存させる。
【0005】次に、BPSG等からなる層間絶縁膜4を
堆積する(図4(a))。そして、コンタクトホール領
域を含みさらにゲート電極にオーバーラップするように
開口部が形成されたレジスト膜を形成し、例えばRIE
等の異方性エッチング技術によりこのレジスト膜をマス
クとして層間絶縁膜4をエッチングして基板1を露出
し、コンタクトホールを形成する。この後、レジスト膜
を除去した後にpoly−Si等からなる導電性材料5
を埋め込み形成する。
堆積する(図4(a))。そして、コンタクトホール領
域を含みさらにゲート電極にオーバーラップするように
開口部が形成されたレジスト膜を形成し、例えばRIE
等の異方性エッチング技術によりこのレジスト膜をマス
クとして層間絶縁膜4をエッチングして基板1を露出
し、コンタクトホールを形成する。この後、レジスト膜
を除去した後にpoly−Si等からなる導電性材料5
を埋め込み形成する。
【0006】ここで、コンタクトホールを形成するとき
に、層間絶縁膜4のエッチング速度が絶縁膜3,3’の
エッチング速度よりも速くなるようにエッチング条件を
設定することにより、コンタクトホールのパターンがゲ
ート電極にオーバーラップしている場合にも、絶縁膜
3,3’がエッチングされることを防止することができ
る。従って、導電性材料5とゲート電極との短絡を防止
することができる。
に、層間絶縁膜4のエッチング速度が絶縁膜3,3’の
エッチング速度よりも速くなるようにエッチング条件を
設定することにより、コンタクトホールのパターンがゲ
ート電極にオーバーラップしている場合にも、絶縁膜
3,3’がエッチングされることを防止することができ
る。従って、導電性材料5とゲート電極との短絡を防止
することができる。
【0007】このように、SACプロセスにおいては、
コンタクトホールパターンをプロセス上で許される限り
設計上の最小線幅より大きめのパターンサイズで露光で
きるという利点を生かして、コンタクトホールパターン
形成直後の配線層加工でも同様の断面構造をコンタクト
ホールパターンに持たせることができる。
コンタクトホールパターンをプロセス上で許される限り
設計上の最小線幅より大きめのパターンサイズで露光で
きるという利点を生かして、コンタクトホールパターン
形成直後の配線層加工でも同様の断面構造をコンタクト
ホールパターンに持たせることができる。
【0008】上記SACプロセスでのコンタクトホール
パターンへの導電性材料5埋め込み後にCMPプロセス
を用いて表面を平坦化する(図4(b))。そして、平
坦化した層間絶縁膜4及び導電性材料5上に例えばSi
O2 等の層間絶縁膜6を堆積する。そして、この層間絶
縁膜6をその下部の層間絶縁膜4が露出するように例え
ばRIE等のエッチング技術を用いて溝を掘り込む。そ
して、この形成された溝部にW等からなる配線層7を導
電性材料5と電気的に接続するように埋め込む。そし
て、この配線層7及び層間絶縁膜6をCMP法等により
平坦化して半導体装置が完成する(図4(c))。
パターンへの導電性材料5埋め込み後にCMPプロセス
を用いて表面を平坦化する(図4(b))。そして、平
坦化した層間絶縁膜4及び導電性材料5上に例えばSi
O2 等の層間絶縁膜6を堆積する。そして、この層間絶
縁膜6をその下部の層間絶縁膜4が露出するように例え
ばRIE等のエッチング技術を用いて溝を掘り込む。そ
して、この形成された溝部にW等からなる配線層7を導
電性材料5と電気的に接続するように埋め込む。そし
て、この配線層7及び層間絶縁膜6をCMP法等により
平坦化して半導体装置が完成する(図4(c))。
【0009】上記導電性材料5及び層間絶縁膜4表面の
CMPの際、大きめのコンタクトホールパターンを露光
した場合には隣接するコンタクトホールパターンがより
近接するため、CMP残渣による配線間導通問題がより
顕在化する。このCMP残渣による配線間導通を図5に
示す。図5において、CMPにより平坦化された導電性
材料5及び層間絶縁膜4表面には、その研磨の際に残渣
が生ずる。ここで、配線層7を挟んで堆積したSiO2
等からなる層間絶縁膜6及びその直下に堆積したBPS
G等からなる層間絶縁膜4は絶縁性材料であるため導通
しないが、前述した残渣が矢印に示す部分に生じてお
り、この残渣の成分が研磨されたpoly−Si等の導
電性材料5であると、配線層7間が導通する。
CMPの際、大きめのコンタクトホールパターンを露光
した場合には隣接するコンタクトホールパターンがより
近接するため、CMP残渣による配線間導通問題がより
顕在化する。このCMP残渣による配線間導通を図5に
示す。図5において、CMPにより平坦化された導電性
材料5及び層間絶縁膜4表面には、その研磨の際に残渣
が生ずる。ここで、配線層7を挟んで堆積したSiO2
等からなる層間絶縁膜6及びその直下に堆積したBPS
G等からなる層間絶縁膜4は絶縁性材料であるため導通
しないが、前述した残渣が矢印に示す部分に生じてお
り、この残渣の成分が研磨されたpoly−Si等の導
電性材料5であると、配線層7間が導通する。
【0010】一方、コンタクトホールパターン形成直後
の配線層露光の際のミスアライメントによる配線間導通
問題がパターンサイズの微細化と共により顕在化する。
このミスアライメントによる配線間導通を図6に示す。
図6に示すようにCMPによる平坦化工程後の配線層7
の埋め込みはダマシンプロセス等が用いられるため、下
地パターンの形成工程と自己整合的ではない。ここで、
位置ずれにより配線層7がコンタクトホールパターンを
挟む層間絶縁膜4を跨ぐように形成された場合、配線層
7は両コンタクトホールパターンに埋め込まれた導電性
材料5により導通してしまう。
の配線層露光の際のミスアライメントによる配線間導通
問題がパターンサイズの微細化と共により顕在化する。
このミスアライメントによる配線間導通を図6に示す。
図6に示すようにCMPによる平坦化工程後の配線層7
の埋め込みはダマシンプロセス等が用いられるため、下
地パターンの形成工程と自己整合的ではない。ここで、
位置ずれにより配線層7がコンタクトホールパターンを
挟む層間絶縁膜4を跨ぐように形成された場合、配線層
7は両コンタクトホールパターンに埋め込まれた導電性
材料5により導通してしまう。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体装置の製造方法では、導電性材料5の埋め込み後
にCMPプロセスを使うが、その際のCMP残渣による
配線間導通問題が大きめのコンタクトホールパターンを
露光した場合にはコンタクトホールパターンがより近接
するためにより顕在化する。
半導体装置の製造方法では、導電性材料5の埋め込み後
にCMPプロセスを使うが、その際のCMP残渣による
配線間導通問題が大きめのコンタクトホールパターンを
露光した場合にはコンタクトホールパターンがより近接
するためにより顕在化する。
【0012】また、CMPによる平坦化工程後の配線層
7の埋め込みはダマシンプロセス等が用いられるため、
下地パターンと自己整合的でない。従って、位置ずれに
より配線層7がコンタクトホールパターンを挟む層間絶
縁膜4を跨ぐように形成された場合、配線層7は両コン
タクトホールパターンに埋め込まれた導電性材料5によ
り導通してしまう。この配線間導通問題はパターンサイ
ズの微細化と共により顕在化する。
7の埋め込みはダマシンプロセス等が用いられるため、
下地パターンと自己整合的でない。従って、位置ずれに
より配線層7がコンタクトホールパターンを挟む層間絶
縁膜4を跨ぐように形成された場合、配線層7は両コン
タクトホールパターンに埋め込まれた導電性材料5によ
り導通してしまう。この配線間導通問題はパターンサイ
ズの微細化と共により顕在化する。
【0013】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、例えばCMP工程
等での残渣起因の配線間導通及びミスアライメントによ
る配線間導通を回避することのできる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、例えばCMP工程
等での残渣起因の配線間導通及びミスアライメントによ
る配線間導通を回避することのできる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
半導体装置は、基板上に形成された第1の層間絶縁膜
と、この第1の層間絶縁膜に部分的に埋め込み形成さ
れ、周辺部がこの第1の層間絶縁膜と同一の膜厚を有
し、かつその中心部の膜厚が第1の層間絶縁膜よりも厚
く、前記中心部が前記周辺部よりも上部に突出して形成
された接続電極と、この接続電極と前記第1の層間絶縁
膜上に形成された第2の層間絶縁膜と、この第2の層間
絶縁膜に部分的に埋め込み形成され、前記接続電極と電
気的に接続された配線層とを具備してなることを特徴と
する。
半導体装置は、基板上に形成された第1の層間絶縁膜
と、この第1の層間絶縁膜に部分的に埋め込み形成さ
れ、周辺部がこの第1の層間絶縁膜と同一の膜厚を有
し、かつその中心部の膜厚が第1の層間絶縁膜よりも厚
く、前記中心部が前記周辺部よりも上部に突出して形成
された接続電極と、この接続電極と前記第1の層間絶縁
膜上に形成された第2の層間絶縁膜と、この第2の層間
絶縁膜に部分的に埋め込み形成され、前記接続電極と電
気的に接続された配線層とを具備してなることを特徴と
する。
【0015】本発明の請求項2に係る半導体装置の製造
方法は、第1の層間絶縁膜にコンタクトホール又は溝を
形成する工程と、第1の層間絶縁膜上及びそのコンタク
トホール又は溝内に導電膜を形成する工程と、前記導電
膜及び第1の層間絶縁膜を平坦化し、第1の層間絶縁膜
のコンタクト又は溝内に導電膜を残して接続電極を形成
する工程と、前記接続電極の形成された幅よりも小さい
幅でその中心部を残してその周辺部及び第1の層間絶縁
膜を薄くする工程と、前記接続電極及び前記第1の層間
絶縁膜上に第2の層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第
2の層間絶縁膜に前記接続電極と電気的に接続するよう
に配線層を部分的に埋め込み形成する工程とを具備して
なることを特徴とする。
方法は、第1の層間絶縁膜にコンタクトホール又は溝を
形成する工程と、第1の層間絶縁膜上及びそのコンタク
トホール又は溝内に導電膜を形成する工程と、前記導電
膜及び第1の層間絶縁膜を平坦化し、第1の層間絶縁膜
のコンタクト又は溝内に導電膜を残して接続電極を形成
する工程と、前記接続電極の形成された幅よりも小さい
幅でその中心部を残してその周辺部及び第1の層間絶縁
膜を薄くする工程と、前記接続電極及び前記第1の層間
絶縁膜上に第2の層間絶縁膜を堆積する工程と、前記第
2の層間絶縁膜に前記接続電極と電気的に接続するよう
に配線層を部分的に埋め込み形成する工程とを具備して
なることを特徴とする。
【0016】また、本発明の請求項3に係る半導体装置
の製造方法は、基板上に複数のゲート電極を形成する工
程と、これらゲート電極の上面及び側面にゲート保護用
絶縁膜を形成する工程と、第1の層間絶縁膜を堆積する
工程と、この第1の層間絶縁膜に前記ゲート電極間でか
つゲート電極間距離よりも広い幅にコンタクトホールを
形成する工程と、このコンタクトホール内に接続電極を
埋め込み形成すると共に、この接続電極及び前記第1の
層間絶縁膜表面を平坦化する工程と、前記接続電極の形
成された幅よりも小さい幅でその中心部を残してその周
辺部及び前記第1の層間絶縁膜を薄くする工程と、前記
接続電極及び前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間絶縁
膜を堆積する工程と、前記第2の層間絶縁膜に前記接続
電極と電気的に接続するように配線層を部分的に埋め込
み形成する工程とを具備してなることを特徴とする。
の製造方法は、基板上に複数のゲート電極を形成する工
程と、これらゲート電極の上面及び側面にゲート保護用
絶縁膜を形成する工程と、第1の層間絶縁膜を堆積する
工程と、この第1の層間絶縁膜に前記ゲート電極間でか
つゲート電極間距離よりも広い幅にコンタクトホールを
形成する工程と、このコンタクトホール内に接続電極を
埋め込み形成すると共に、この接続電極及び前記第1の
層間絶縁膜表面を平坦化する工程と、前記接続電極の形
成された幅よりも小さい幅でその中心部を残してその周
辺部及び前記第1の層間絶縁膜を薄くする工程と、前記
接続電極及び前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間絶縁
膜を堆積する工程と、前記第2の層間絶縁膜に前記接続
電極と電気的に接続するように配線層を部分的に埋め込
み形成する工程とを具備してなることを特徴とする。
【0017】また、本発明の請求項4に係る半導体装置
の製造方法は、請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の中心部を残してドライエッチングする工程で
あることを特徴とする。
の製造方法は、請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の中心部を残してドライエッチングする工程で
あることを特徴とする。
【0018】また、本発明の請求項5に係る半導体装置
の製造方法は、請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の周辺部及び第1の層間絶縁膜表面を湿式エッ
チングする工程であることを特徴とする。
の製造方法は、請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の周辺部及び第1の層間絶縁膜表面を湿式エッ
チングする工程であることを特徴とする。
【0019】(作用)接地電極及び第1の層間絶縁膜表
面を平坦化する工程で、第1の層間絶縁膜表面に残渣が
生じる。この工程の後配線層を埋め込む前に、接続電極
の形成された幅よりも小さい幅でその中心部を残してそ
の周辺部及び第1の層間絶縁膜を薄くするため、その前
に行われる平坦化工程で第1の層間絶縁膜表面に生ずる
残渣により配線層同士が導通することがない。
面を平坦化する工程で、第1の層間絶縁膜表面に残渣が
生じる。この工程の後配線層を埋め込む前に、接続電極
の形成された幅よりも小さい幅でその中心部を残してそ
の周辺部及び第1の層間絶縁膜を薄くするため、その前
に行われる平坦化工程で第1の層間絶縁膜表面に生ずる
残渣により配線層同士が導通することがない。
【0020】また、第1の層間絶縁膜を堆積し、この第
1の層間絶縁膜に部分的に接地電極を埋め込み形成する
工程と、その後の第2の層間絶縁膜を堆積し、この第2
の層間絶縁膜に配線層を部分的に埋め込み形成する工程
とは自己整合的でないのでミスアライメントが生じる。
しかしながら、接続電極の周辺部及び第1の層間絶縁膜
を薄くする工程により、接続電極とその後に形成される
配線層との距離が接続電極を薄くした分だけ離れるた
め、ミスアライメントによる導通問題が起こりにくい。
1の層間絶縁膜に部分的に接地電極を埋め込み形成する
工程と、その後の第2の層間絶縁膜を堆積し、この第2
の層間絶縁膜に配線層を部分的に埋め込み形成する工程
とは自己整合的でないのでミスアライメントが生じる。
しかしながら、接続電極の周辺部及び第1の層間絶縁膜
を薄くする工程により、接続電極とその後に形成される
配線層との距離が接続電極を薄くした分だけ離れるた
め、ミスアライメントによる導通問題が起こりにくい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。ま
ず、図4(a)に示すように、薄いゲート酸化膜2aが
上面を覆うSiからなる基板1上に、poly−Si/
WSi等からなるゲート電極材料2b,2cとゲート電
極材料2b,2cの上面を覆うSiN等からなる絶縁膜
3をCVD法等によりそれぞれ堆積する。この後、例え
ばリソグラフィ法とRIE(反応性イオンエッチング)
等の異方性エッチング技術を用いてゲート電極材料2
b,2cと絶縁膜3をエッチングして複数のゲート電極
を形成する。そして、これら形成されたゲート電極の側
壁を覆うように、SiN等からなる絶縁膜3’をCVD
法等により堆積し、全面エッチバックを施して基板1を
露出し、ゲート電極材料2b,2cおよび絶縁膜3の側
壁に絶縁膜3’を残存させる。
の実施形態を説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。ま
ず、図4(a)に示すように、薄いゲート酸化膜2aが
上面を覆うSiからなる基板1上に、poly−Si/
WSi等からなるゲート電極材料2b,2cとゲート電
極材料2b,2cの上面を覆うSiN等からなる絶縁膜
3をCVD法等によりそれぞれ堆積する。この後、例え
ばリソグラフィ法とRIE(反応性イオンエッチング)
等の異方性エッチング技術を用いてゲート電極材料2
b,2cと絶縁膜3をエッチングして複数のゲート電極
を形成する。そして、これら形成されたゲート電極の側
壁を覆うように、SiN等からなる絶縁膜3’をCVD
法等により堆積し、全面エッチバックを施して基板1を
露出し、ゲート電極材料2b,2cおよび絶縁膜3の側
壁に絶縁膜3’を残存させる。
【0022】次に、BPSG等からなる層間絶縁膜4を
堆積する。そして、コンタクトホール領域を含みさらに
ゲート電極にオーバーラップするように開口部が形成さ
れたレジスト膜を形成し、例えばRIE等の異方性エッ
チング技術によりこのレジスト膜をマスクとして層間絶
縁膜4をエッチングして基板1を露出し、コンタクトホ
ールを形成する。この後、レジスト膜を除去した後に接
続電極となるpoly−Si等の導電性材料5を形成す
る。そして、コンタクトホールパターンへの導電性材料
5埋め込み後にCMPプロセスを用いて導電性材料5及
び層間絶縁膜4表面を平坦化し、コンタクトに導電性材
料5を残して接続電極を形成する(図4(b))。
堆積する。そして、コンタクトホール領域を含みさらに
ゲート電極にオーバーラップするように開口部が形成さ
れたレジスト膜を形成し、例えばRIE等の異方性エッ
チング技術によりこのレジスト膜をマスクとして層間絶
縁膜4をエッチングして基板1を露出し、コンタクトホ
ールを形成する。この後、レジスト膜を除去した後に接
続電極となるpoly−Si等の導電性材料5を形成す
る。そして、コンタクトホールパターンへの導電性材料
5埋め込み後にCMPプロセスを用いて導電性材料5及
び層間絶縁膜4表面を平坦化し、コンタクトに導電性材
料5を残して接続電極を形成する(図4(b))。
【0023】ここで、コンタクトホールを形成するとき
に、層間絶縁膜4のエッチング速度が絶縁膜3,3’の
エッチング速度よりも速くなるようにエッチング条件を
設定することにより、コンタクトホールのパターンがゲ
ート電極にオーバーラップしている場合にも、絶縁膜
3’がエッチングされることを防止することができる。
このため、ゲート電極が絶縁膜3,3’により覆われた
構造のままとなり、導電性材料5とゲート電極との短絡
を防止することができる。ここまでは、従来の工程と同
様である。
に、層間絶縁膜4のエッチング速度が絶縁膜3,3’の
エッチング速度よりも速くなるようにエッチング条件を
設定することにより、コンタクトホールのパターンがゲ
ート電極にオーバーラップしている場合にも、絶縁膜
3’がエッチングされることを防止することができる。
このため、ゲート電極が絶縁膜3,3’により覆われた
構造のままとなり、導電性材料5とゲート電極との短絡
を防止することができる。ここまでは、従来の工程と同
様である。
【0024】次に、形成されたコンタクトホールに合わ
せて、埋め込まれた導電性材料5の肩口を切り落とす。
具体的には、コンタクトホールパターンよりも小さくコ
ンタクトホールの中心部に遮光部を有するマスクパター
ンを用いて露光を行い、そのマスクパターンを残したま
ま例えばRIE法等によりドライエッチングする(図1
(a))。このエッチングにより、導電性材料5の中心
部はその周辺部及び層間絶縁膜4よりも膜厚が厚くな
る。
せて、埋め込まれた導電性材料5の肩口を切り落とす。
具体的には、コンタクトホールパターンよりも小さくコ
ンタクトホールの中心部に遮光部を有するマスクパター
ンを用いて露光を行い、そのマスクパターンを残したま
ま例えばRIE法等によりドライエッチングする(図1
(a))。このエッチングにより、導電性材料5の中心
部はその周辺部及び層間絶縁膜4よりも膜厚が厚くな
る。
【0025】そして、上記マスクパターンを取り除いた
後、SiO2 等からなる層間絶縁膜6を堆積する。次
に、堆積した層間絶縁膜6上をCMP法等により平坦化
する(図1(b))。そして、導電性材料5の中心部に
開口部を有するマスクパターンによりコンタクトホール
パターンに合わせて溝部を形成し、この溝部にW等から
なる配線層7を露光し、導電性材料5と電気的に接続す
るように埋め込む。そして、この配線層7及び層間絶縁
膜6表面をCMP法等により平坦化して半導体装置が完
成する(図1(c))。
後、SiO2 等からなる層間絶縁膜6を堆積する。次
に、堆積した層間絶縁膜6上をCMP法等により平坦化
する(図1(b))。そして、導電性材料5の中心部に
開口部を有するマスクパターンによりコンタクトホール
パターンに合わせて溝部を形成し、この溝部にW等から
なる配線層7を露光し、導電性材料5と電気的に接続す
るように埋め込む。そして、この配線層7及び層間絶縁
膜6表面をCMP法等により平坦化して半導体装置が完
成する(図1(c))。
【0026】このように、本実施形態ではコンタクトホ
ールパターンの肩口を切り落とすために専用のマスクに
よる露光工程とドライエッチングおよび層間絶縁膜の堆
積とその後のCMPが追加される。以下、その具体的な
パターンサイズの一例を示す。
ールパターンの肩口を切り落とすために専用のマスクに
よる露光工程とドライエッチングおよび層間絶縁膜の堆
積とその後のCMPが追加される。以下、その具体的な
パターンサイズの一例を示す。
【0027】最小デザインルールであるL/S=0.2
/0.2μmのWSi構造のゲート電極はpoly Si/WSi/
SiN=100/55/150 nm である。このゲート電極上に堆積す
る層間絶縁膜4はBPSG/TEOS=100/300 nmである。そし
て、デザインルール(設計では0.2μm径)より大き
めの0.3μm径のコンタクトホールパターンを開口す
る。
/0.2μmのWSi構造のゲート電極はpoly Si/WSi/
SiN=100/55/150 nm である。このゲート電極上に堆積す
る層間絶縁膜4はBPSG/TEOS=100/300 nmである。そし
て、デザインルール(設計では0.2μm径)より大き
めの0.3μm径のコンタクトホールパターンを開口す
る。
【0028】また、コンタクトホールパターンよりも小
さくコンタクトホール直上に遮光部を有するマスクパタ
ーンは、セル領域などを対象とし、ゲート電極と同様L
/S=0.2/0.2μmである。このマスクパターン
を使ってコンタクトホールパターンに堆積した導電性材
料5の肩口は片側0.05μmであり、層間絶縁膜4を
深さ100nm程度までエッチングする。その後は通常
のダマシンプロセス通り、再度上記コンタクトホールパ
ターンに合わせて配線層7を露光する。
さくコンタクトホール直上に遮光部を有するマスクパタ
ーンは、セル領域などを対象とし、ゲート電極と同様L
/S=0.2/0.2μmである。このマスクパターン
を使ってコンタクトホールパターンに堆積した導電性材
料5の肩口は片側0.05μmであり、層間絶縁膜4を
深さ100nm程度までエッチングする。その後は通常
のダマシンプロセス通り、再度上記コンタクトホールパ
ターンに合わせて配線層7を露光する。
【0029】ここで、配線層7を形成する際に、ミスア
ライメントにより配線層7形成領域と導電性材料5形成
領域にずれが生じた場合を図2に示す。CMPによる平
坦化工程後の配線層7の埋め込みは上述したようにダマ
シンプロセスが用いられるため、下地パターンと自己整
合的でなく、図2に示すように配線層7が本来形成され
るべき導電性材料5上から横方向に一定距離ずれて形成
されることがある。このような位置ずれが生じた場合、
従来の半導体装置であれば、図6に示すように層間絶縁
膜4の形成幅よりも大きくずれた場合に隣接する配線層
7同士が導電性材料5により導通してしまう。
ライメントにより配線層7形成領域と導電性材料5形成
領域にずれが生じた場合を図2に示す。CMPによる平
坦化工程後の配線層7の埋め込みは上述したようにダマ
シンプロセスが用いられるため、下地パターンと自己整
合的でなく、図2に示すように配線層7が本来形成され
るべき導電性材料5上から横方向に一定距離ずれて形成
されることがある。このような位置ずれが生じた場合、
従来の半導体装置であれば、図6に示すように層間絶縁
膜4の形成幅よりも大きくずれた場合に隣接する配線層
7同士が導電性材料5により導通してしまう。
【0030】一方、本実施形態に係る半導体装置により
同様の問題が生じた場合であれば、導電性材料5の肩口
が切り落とされているため、その切り落とされた分だけ
隣接する導電性材料5との距離が離れ、導通することは
ない。従って、プロセス上で許される限り設計上の最小
線幅より大きめのパターンサイズでコンタクトホールパ
ターンを露光することでより顕著になる配線層7の露光
の際のミスアライメントによる導通問題を解決できる。
同様の問題が生じた場合であれば、導電性材料5の肩口
が切り落とされているため、その切り落とされた分だけ
隣接する導電性材料5との距離が離れ、導通することは
ない。従って、プロセス上で許される限り設計上の最小
線幅より大きめのパターンサイズでコンタクトホールパ
ターンを露光することでより顕著になる配線層7の露光
の際のミスアライメントによる導通問題を解決できる。
【0031】また、導電性材料5及び層間絶縁膜4の表
面のCMPによる平坦化の際に生じるCMP残渣は、導
電性材料5の肩口を切り落とすドライエッチングの工程
で除去することができるので、CMP工程での残渣起因
の配線間導通問題を回避できる。従って、プロセス上許
される限り設計上の最小線幅より大きめのパターンサイ
ズでコンタクトホールパターンを露光することでより顕
著になるCMP工程での残渣起因の導通問題を解決でき
る。
面のCMPによる平坦化の際に生じるCMP残渣は、導
電性材料5の肩口を切り落とすドライエッチングの工程
で除去することができるので、CMP工程での残渣起因
の配線間導通問題を回避できる。従って、プロセス上許
される限り設計上の最小線幅より大きめのパターンサイ
ズでコンタクトホールパターンを露光することでより顕
著になるCMP工程での残渣起因の導通問題を解決でき
る。
【0032】このように、導電性材料5の肩口をドライ
エッチングにより切り落とすことにより、LSI回路設
計で規定された微細コンタクトホールパターンの解像を
実現しながら、CMP残渣による配線間導通問題や配線
層露光の際のミスアライメントによる配線間導通問題を
解消することができる。
エッチングにより切り落とすことにより、LSI回路設
計で規定された微細コンタクトホールパターンの解像を
実現しながら、CMP残渣による配線間導通問題や配線
層露光の際のミスアライメントによる配線間導通問題を
解消することができる。
【0033】(第2実施形態)図3は本発明の第2実施
形態に係る半導体製造方法の工程を示す断面図である。
トランジスタに接地するコンタクトホールパターン形成
にSAC工程を利用するまでは前述の第1実施形態と同
様に行う(図4(a),(b))。
形態に係る半導体製造方法の工程を示す断面図である。
トランジスタに接地するコンタクトホールパターン形成
にSAC工程を利用するまでは前述の第1実施形態と同
様に行う(図4(a),(b))。
【0034】本実施形態では、導電性材料5を埋め込み
CMP法により表面を平坦化した後、コンタクトホール
パターンの肩口を切り落とすために層間絶縁膜4とコン
タクトホールパターンに埋め込まれた導電性材料5の周
辺部の湿式エッチングが追加される(図3(a))。
CMP法により表面を平坦化した後、コンタクトホール
パターンの肩口を切り落とすために層間絶縁膜4とコン
タクトホールパターンに埋め込まれた導電性材料5の周
辺部の湿式エッチングが追加される(図3(a))。
【0035】すなわち、最小デザインルールであるL/
S=0.2/0.2μmのWSi構造のゲート電極poly
Si/WSi/SiN=100/55/150 nm を形成後、層間絶縁膜BPSG
/TEOS =100/300 nm を堆積し、更に図4(b)に示すよ
うにデザインルール( 0.2μm径) より大きめに開口
された0.3μm径のコンタクトホールパターンに接続
電極となるpoly−Si等の導電性材料5を埋め込
み、CMPで平坦化する。
S=0.2/0.2μmのWSi構造のゲート電極poly
Si/WSi/SiN=100/55/150 nm を形成後、層間絶縁膜BPSG
/TEOS =100/300 nm を堆積し、更に図4(b)に示すよ
うにデザインルール( 0.2μm径) より大きめに開口
された0.3μm径のコンタクトホールパターンに接続
電極となるpoly−Si等の導電性材料5を埋め込
み、CMPで平坦化する。
【0036】従来プロセスではこの後上記コンタクトホ
ールパターンに合わせて配線層7をダマシンプロセスを
用いて形成するが(図4(c))、本実施形態では例え
ば導電性材料5の中心部に酸化膜,窒化膜等のマスク1
1を形成し、配線層7露光前にHF+HNO3 +CH3
COOH混合液等のエッチング溶液で1分間、層間絶縁
膜4と導電性材料5の周辺部の両方を100nm程度
(層間絶縁膜4換算、導電性材料5ではその肩口だけが
数10nm程度)湿式エッチングする(図3(a))。
ールパターンに合わせて配線層7をダマシンプロセスを
用いて形成するが(図4(c))、本実施形態では例え
ば導電性材料5の中心部に酸化膜,窒化膜等のマスク1
1を形成し、配線層7露光前にHF+HNO3 +CH3
COOH混合液等のエッチング溶液で1分間、層間絶縁
膜4と導電性材料5の周辺部の両方を100nm程度
(層間絶縁膜4換算、導電性材料5ではその肩口だけが
数10nm程度)湿式エッチングする(図3(a))。
【0037】そして、SiO2 等からなる層間絶縁膜6
を堆積する。次に、堆積した層間絶縁膜6上をCMP法
等により平坦化する(図3(b))。この平坦化された
表面に、コンタクトホールパターンに合わせて例えばR
IE等のエッチングにより溝部を掘り込む。そして、形
成された溝部にW等からなる配線層7を埋め込み、この
表面を例えばCMP法等により平坦化して半導体装置が
完成する(図3(c))。
を堆積する。次に、堆積した層間絶縁膜6上をCMP法
等により平坦化する(図3(b))。この平坦化された
表面に、コンタクトホールパターンに合わせて例えばR
IE等のエッチングにより溝部を掘り込む。そして、形
成された溝部にW等からなる配線層7を埋め込み、この
表面を例えばCMP法等により平坦化して半導体装置が
完成する(図3(c))。
【0038】ここで、配線層7を形成する際に、ミスア
ライメントにより配線層7形成領域と導電性材料5形成
領域にずれを生ずる場合がある。CMPによる層間絶縁
膜4及び導電性材料5平坦化工程後の配線層7の埋め込
みはダマシンプロセスが用いられるため、下地パターン
と自己整合的でない。従って、配線層7が本来形成され
るべき導電性材料5上から横方向に一定距離ずれて形成
された場合、従来の半導体装置であれば、図6に示すよ
うに層間絶縁膜4の形成幅よりも大きくずれた場合に隣
接する配線層7同士が導電性材料5により導通してしま
う。
ライメントにより配線層7形成領域と導電性材料5形成
領域にずれを生ずる場合がある。CMPによる層間絶縁
膜4及び導電性材料5平坦化工程後の配線層7の埋め込
みはダマシンプロセスが用いられるため、下地パターン
と自己整合的でない。従って、配線層7が本来形成され
るべき導電性材料5上から横方向に一定距離ずれて形成
された場合、従来の半導体装置であれば、図6に示すよ
うに層間絶縁膜4の形成幅よりも大きくずれた場合に隣
接する配線層7同士が導電性材料5により導通してしま
う。
【0039】一方、本実施形態に係る半導体装置により
同様の問題が生じた場合では、導電性材料5の肩口が切
り落とされているため、その切り落とされた分導電性材
料5及び配線層7の距離が離れ、隣接する配線層7間は
導通しない。従って、プロセス上で許される限り設計上
の最小線幅より大きめのパターンサイズでコンタクトホ
ールパターンを露光することでより顕著になる配線層7
の露光の際のミスアライメントによる導通問題を解決で
きる。
同様の問題が生じた場合では、導電性材料5の肩口が切
り落とされているため、その切り落とされた分導電性材
料5及び配線層7の距離が離れ、隣接する配線層7間は
導通しない。従って、プロセス上で許される限り設計上
の最小線幅より大きめのパターンサイズでコンタクトホ
ールパターンを露光することでより顕著になる配線層7
の露光の際のミスアライメントによる導通問題を解決で
きる。
【0040】また、導電性材料5及び層間絶縁膜4の表
面のCMPによる平坦化の際に生じるCMP残渣は、導
電性材料5の肩口を切り落とす湿式エッチングの工程で
除去することができるので、CMP工程での残渣起因の
配線間導通問題を回避できる。従って、プロセス上許さ
れる限り設計上の最小線幅より大きめのパターンサイズ
でコンタクトホールパターンを露光することでより顕著
になるCMP工程での残渣起因の導通問題を解決でき
る。
面のCMPによる平坦化の際に生じるCMP残渣は、導
電性材料5の肩口を切り落とす湿式エッチングの工程で
除去することができるので、CMP工程での残渣起因の
配線間導通問題を回避できる。従って、プロセス上許さ
れる限り設計上の最小線幅より大きめのパターンサイズ
でコンタクトホールパターンを露光することでより顕著
になるCMP工程での残渣起因の導通問題を解決でき
る。
【0041】これにより、LSI回路設計で規定された
微細コンタクトホールパターンの解像を実現しながら、
CMP残渣による配線間導通問題や配線層露光の際のミ
スアライメントによる配線間導通問題を解消することが
できる。
微細コンタクトホールパターンの解像を実現しながら、
CMP残渣による配線間導通問題や配線層露光の際のミ
スアライメントによる配線間導通問題を解消することが
できる。
【0042】なお、上記第2実施形態においては層間絶
縁膜4と導電性材料5の周辺部を湿式エッチングして導
電性材料5の肩口を切り落とす際に、マスク11を形成
して行う場合を示したが、マスク11を用いずに導電性
材料5と層間絶縁膜4とのエッチング速度の差を利用し
て肩口を切り落とすことも、マスク11を用いる場合に
比較して簡便なプロセスとして有効である。
縁膜4と導電性材料5の周辺部を湿式エッチングして導
電性材料5の肩口を切り落とす際に、マスク11を形成
して行う場合を示したが、マスク11を用いずに導電性
材料5と層間絶縁膜4とのエッチング速度の差を利用し
て肩口を切り落とすことも、マスク11を用いる場合に
比較して簡便なプロセスとして有効である。
【0043】また、上記第1,第2実施形態において層
間絶縁膜4としてBPSGを用いる場合を示したが、P
SG膜、BSG膜等を用いることも可能である。また、
コンタクトホールパターン形成後の配線層7埋め込みの
際に適用される場合を示したが、配線層埋め込み後のプ
ロセスにも適用できることは勿論である。
間絶縁膜4としてBPSGを用いる場合を示したが、P
SG膜、BSG膜等を用いることも可能である。また、
コンタクトホールパターン形成後の配線層7埋め込みの
際に適用される場合を示したが、配線層埋め込み後のプ
ロセスにも適用できることは勿論である。
【0044】さらに、CMP法により層間絶縁膜4及び
導電性材料5表面を平坦化する場合を示したが、例えば
エッチバック等により表面を平坦化する場合であっても
本発明を適用可能であることは勿論である。
導電性材料5表面を平坦化する場合を示したが、例えば
エッチバック等により表面を平坦化する場合であっても
本発明を適用可能であることは勿論である。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
及びその製造方法によれば、配線層を埋め込む前に、接
続電極の形成された幅よりも小さい幅で接続電極を残し
てそれ以外の部分の接続電極及び第1の層間絶縁膜を相
対的に下げるため、例えばその前に行われる平坦化工程
で生ずる残渣により配線層同士が導通することがない。
及びその製造方法によれば、配線層を埋め込む前に、接
続電極の形成された幅よりも小さい幅で接続電極を残し
てそれ以外の部分の接続電極及び第1の層間絶縁膜を相
対的に下げるため、例えばその前に行われる平坦化工程
で生ずる残渣により配線層同士が導通することがない。
【0046】また、上記接続電極及び第1の層間絶縁膜
を相対的に下げる工程により、接続電極とその後に形成
される配線層との距離が接続電極を相対的に下げた分だ
け離れるため、ミスアライメントによる配線間導通問題
が生じない。
を相対的に下げる工程により、接続電極とその後に形成
される配線層との距離が接続電極を相対的に下げた分だ
け離れるため、ミスアライメントによる配線間導通問題
が生じない。
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造
方法の工程断面図。
方法の工程断面図。
【図2】同実施形態に係る半導体装置のミスアライメン
トを示す断面図。
トを示す断面図。
【図3】本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造
方法の工程断面図。
方法の工程断面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図。
【図5】従来の半導体装置のCMP残渣による導通を示
す断面図。
す断面図。
【図6】従来の半導体装置のミスアライメントによる導
通を示す断面図。
通を示す断面図。
1…基板
2a…ゲート酸化膜
2b…poly−Si
2c…WSi
3,3’…絶縁膜
4,6…層間絶縁膜
5…導電性材料
7…配線層
11…マスク
Claims (5)
- 【請求項1】基板上に形成された第1の層間絶縁膜と、 この第1の層間絶縁膜に部分的に埋め込み形成され、周
辺部がこの第1の層間絶縁膜と同一の膜厚を有し、かつ
その中心部の膜厚が第1の層間絶縁膜よりも厚く、前記
中心部が前記周辺部よりも上部に突出して形成された接
続電極と、 この接続電極と前記第1の層間絶縁膜上に形成された第
2の層間絶縁膜と、 この第2の層間絶縁膜に部分的に埋め込み形成され、前
記接続電極と電気的に接続された配線層とを具備してな
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 第1の層間絶縁膜にコンタクトホール又
は溝を形成する工程と、 第1の層間絶縁膜上及びそのコンタクトホール又は溝内
に導電膜を形成する工程と、 前記導電膜及び第1の層間絶縁膜を平坦化し、第1の層
間絶縁膜のコンタクト又は溝内に導電膜を残して接続電
極を形成する工程と、 前記接続電極の形成された幅よりも小さい幅でその中心
部を残してその周辺部及び第1の層間絶縁膜を薄くする
工程と、 前記接続電極及び前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間
絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の層間絶縁膜に前記接続電極と電気的に接続す
るように配線層を部分的に埋め込み形成する工程とを具
備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 基板上に複数のゲート電極を形成する工
程と、 これらゲート電極の上面及び側面にゲート保護用絶縁膜
を形成する工程と、 第1の層間絶縁膜を堆積する工程と、 この第1の層間絶縁膜に前記ゲート電極間でかつゲート
電極間距離よりも広い幅にコンタクトホールを形成する
工程と、 このコンタクトホール内に接続電極を埋め込み形成する
と共に、接続電極及び第1の層間絶縁膜表面を平坦化す
る工程と、 前記接続電極の形成された幅よりも小さい幅でその中心
部を残してその周辺部及び前記第1の層間絶縁膜を薄く
する工程と、 前記接続電極及び前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間
絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の層間絶縁膜に前記接続電極と電気的に接続す
るように配線層を部分的に埋め込み形成する工程とを具
備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の中心部を残してドライエッチングする工程で
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項3記載の半導体製造方法におい
て、接続電極及び第1の層間絶縁膜を薄くする工程は、
接続電極の周辺部及び第1の層間絶縁膜表面を湿式エッ
チングする工程であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23105397A JP3403018B2 (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23105397A JP3403018B2 (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1174349A JPH1174349A (ja) | 1999-03-16 |
JP3403018B2 true JP3403018B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16917559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23105397A Expired - Fee Related JP3403018B2 (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3403018B2 (ja) |
-
1997
- 1997-08-27 JP JP23105397A patent/JP3403018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1174349A (ja) | 1999-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6420257B2 (en) | Process for forming trenches and contacts during the formation of a semiconductor memory device | |
US6316329B1 (en) | Forming a trench mask comprising a DLC and ASH protecting layer | |
US5847460A (en) | Submicron contacts and vias in an integrated circuit | |
JP2920119B2 (ja) | 半導体素子のキャパシタ製造方法 | |
JP3309783B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US5843839A (en) | Formation of a metal via using a raised metal plug structure | |
JPH09153545A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
EP0534631B1 (en) | Method of forming vias structure obtained | |
US6777812B2 (en) | Semiconductor devices having protected plug contacts and upper interconnections | |
JPH09205145A (ja) | 集積回路及びその製造方法 | |
JP3604487B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100505062B1 (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
US6350682B1 (en) | Method of fabricating dual damascene structure using a hard mask | |
KR0180287B1 (ko) | 반도체장치의 배선구조 및 그의 제조방법 | |
JP2000307001A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6566236B1 (en) | Gate structures with increased etch margin for self-aligned contact and the method of forming the same | |
JP2002217128A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
JP3403018B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US6320240B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP3440671B2 (ja) | 配線形成方法 | |
JP2790084B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP3534589B2 (ja) | 多層配線装置及びその製造方法 | |
JP3483090B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6927126B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device with interconnections and interconnection contacts and a device formed thereby | |
JP4949547B2 (ja) | 半導体記憶装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080229 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090228 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100228 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |