JPH02196420A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02196420A JP1016723A JP1672389A JPH02196420A JP H02196420 A JPH02196420 A JP H02196420A JP 1016723 A JP1016723 A JP 1016723A JP 1672389 A JP1672389 A JP 1672389A JP H02196420 A JPH02196420 A JP H02196420A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に層間絶縁膜に設けら
れた開口部に、多結晶シリコンが埋め込まれたコンタク
ト構造に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体基板、例えばシリコン基板に設けられた拡
散層と上層の配線、例えばアルミニウム配線とのコンタ
クト構造や、下層の多結晶シリコン配線と上層のアルミ
ニウム配線とのコンタクト構造としては、開口部に上層
配線となるアルミニウムを直接埋込む構造や多結晶シリ
コンを開口部に埋込む構造等が知られている。上述した
開口部の構造のうち、前者では開口部におけるアルミニ
ウムの被覆性(カバレッジ)が著しく低下すると共に、
アルミニウム表面の平坦性が極端に損われる欠点がある
。また後者の構造においては、カバレッジ、平坦性とも
改善されるが依然としてアルミニウム配線には断線の危
険性がある。これは、従来技術における開口部の形状と
多結晶シリコンの埋込み方法にその原因がある。以下、
従来のコンタクト構造および製造方法を詳細を図面を参
照して説明する。従来のこの種の半導体装置のコンタク
ト構造は、第3図に示すように例えばP型シリコン基板
31表面に形成されたN型拡散層32と、この拡散層上
のリンガラス(PSG)ff133に側壁が基板と垂直
に開けられたコンタクト孔30と、このコンタクト孔3
0に埋め込まれているN型イオンが拡散された多結晶シ
リコン膜35と、この多結晶シリコン膜35に接触する
ようにコンタクト孔30を覆って被着されたアルミニウ
ム等の金属配線層36とからなっている。このコンタク
ト構造によって厚いPSG膜33のために大きく隔てら
れているN型拡散層32と金属配線層36との電気的接
続が図られていた。次に、このコンタクト構造の一製造
方法をP型シリコン基板31上にN型拡散層32が形成
された工程から説明する。シリコン基板31上に層間絶
縁膜としてPSG膜33を通常のCVD法によって50
00人成長する。その後、リアクティブイオンエツチン
グ(RI E)法等の異方性エツチング技術を用いてP
SG膜33にコンタクト孔30を開孔する。その後シリ
コン基板表面全体に通常のCVD法によって多結晶シリ
コン膜を約1μmの厚さに成長させてからコンタクト孔
30周辺のPSG膜33表面が露出するまでエツチング
(エッチバック)するとコンタクト孔30に多結晶シリ
コン膜35が埋込まれる。最後にアルミニウムなどの金
属配線層36をスパッタリング法で堆積し、通常のリソ
グラフィー技術によって所望の形状にパターニングをし
、第3図の構造を得る。
以上、基板に設けられた拡散層と上層金属配線とのコン
タクト構造について述べたが、基板上に形成された多結
晶シリコン層と上層金属配線とのコンタクト構造の場合
でも同様である。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の多結晶シリコンを埋め込むコンタクト構
造では、同一ウニバー内の各位置において堆積する多結
晶シリコンの膜厚が均一でないため、多結晶シリコン膜
が薄い部分では、エッチバック時に、開口部の多結晶シ
リコンが深くエツチングされ、深い凹部が生じ、その上
部に被着される金属配線層が開口部の開口端角部で断線
し易くなるという欠点がある。また、開口部の深い凹部
により金属配線層表面の平坦性が損なわれ、上層配線の
断線、絶縁膜の耐圧の劣化を生じる欠点がある。
〔目的〕
本発明の目的は、上記欠点を軽減し、コンタクト部にお
いて金属配線の断線が生じにくく、平坦性に優れたコン
タクト構造を有する半導体装置を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置におけるコンタクト構造はシリコン
半導体基板内に設けられた導電層、あるいは、半導体基
板上に設けられた多結晶シリコンからなる導電層と、少
なくとも該導電層を覆って設けられ、該導電層上の所定
の位置に開口部を有する第1の絶縁層と、該第1の絶縁
層上に設けられ、該第1の絶縁層の開口部上にテーパー
状の開口部を有する第2の絶縁層と、前記第1および第
2の絶縁層に設けられた開口部に埋め込まれた多結晶シ
リコンと、少なくとも前記第2の絶縁層に設けられたテ
ーパ状の開口部を覆って設けられ、前記多結晶シリコン
を介して前記導電層と電気的に接続された配線層とを有
する。
このように上層の絶縁層にテーパ状の開口部を設ケた構
成により、コンタクト部における上層配線のカバレッジ
は改善され、断線の危険性は回避される。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の断面図である。本発明のコ
ンタクト構造は、P型シリコン基板11表面に形成され
たN型拡散層12と、この拡散層上に形成されたリンガ
ラス(P S G)膜13およびシリコン酸化(SiC
h)膜14からなる層間絶縁膜にまたがり、PSG膜1
3には基板11に垂直に、’5i02膜14にはテーパ
状に開口上部が広く形成されたコンタクト孔10と、こ
のコンタクト孔10を埋め込むN型多結晶シリコン膜1
5と、埋め込まれた多結晶シリコン膜15を介してN型
拡散層12と電気的に接続されるアルミニウム等の金属
配線層16とからなる。
次に上述の発明の構造を達成する一製造方法を第2図を
参照して説明する。
例えば、CMO8!)ランジスタの製造工程において、
P型シリコン基板21表層にN型拡散層22およびP型
拡散層(図示せず)を形成し、第1図(a)に示す構成
を得る。次いで第1の層間絶縁膜として、エツチングレ
ートの小さい(450人/ min )リンガラス(P
 S G)膜23を通常のCVD法によって基板21表
面上全面に5000人成長し、その後第2の層間絶縁膜
としてエツチングレートの大きい(800人/min 
)シリコン酸化(SiC2)膜24を通常のCVD法に
よってシリコン基板表面全体に1000人成長させ、第
2図(b)を得る。その後通常のリソグラフィー技術に
よって所定の形状にバターニングされたフォトレジスト
27をマスクに等方性のウェットエツチング技術で第2
図(c)のように開口部上部の直径が約2μmになるま
でエツチングする。次いで同じフォトレジスト27をマ
スクにし、異方性ドライエツチング技術によりて、第2
図(d)のように1μm角のコンタクト孔をNu拡散層
22上のPSG膜23に開口する。次いでシリコン基板
21表面金体に通常のCVD法によって多結晶シリコン
膜25を約1μmの厚さに成長させると第2図(e)の
ようにコンタクト孔20は多結晶シリコンで埋め込まれ
る。次いで等方性のドライエツチング技術によって多結
晶シリコン膜25をシリコン酸化膜24の表面が露出す
るまでエツチング(エッチバック)シ、第2図(J)の
ようにコンタクト孔20中のみに多結晶シリコン膜24
が残される。次いでN型導電型不純物であるリンをイオ
ン注入してN型多結晶シリコン膜25を形成する。
次いでアルミニウム等の金属配線層]6をスパッタリン
グ法で堆積し、通常のリソグラフィー技術によって所望
の形状にパターニングして第1図の構成を得る。
このようにコンタクト孔開口上部にテーパーが設けられ
ていることにより通常のスパッタ技術において被覆率の
悪いアルミニウム等の金属配線層の開口部における断線
および平坦性の悪化を防ぐことができる。なお、本実施
例では、シリコン基板に設けられた拡散層と上層のアル
ミニウム配線とのコンタクト構造について述べたが、本
発明はこれに限らず、基板上に形成された多結晶シリコ
ン配線層とアルミニウム配線等の金属配線とのコンタク
ト構造等においても適用可能であることは言うまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明はコンタクト孔開口上部に
テーパーが設けられていることにより、多結晶シリコン
が十分堆積していないコンタクト孔においても金属配線
層の被着を良好にし、開口部における断線を防止できる
と共に開口部における金属配線表面の平坦性を向上でき
る効果がある。
また製造工程においても層間絶縁膜としてエツチングレ
ートの低い絶縁膜(例えばPSG膜)とエツチングレー
トの高い絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)からなる複層
構造を有しているため、上層絶縁膜のテーパ状の開口部
と下層絶縁膜の垂直壁を持つ開口部とをエツチング法に
応じて良好に形成することができる。そのため、埋込ま
れた多結晶シリコンと上層金属配線とが良好に接続され
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図(
a)〜(f)は本発明の実施例の工程断面図、第3図は
従来例を示す断面図である。 10.20.30・・・・・・コンタクト孔、11,2
1゜31・・・・・・P型シリコン基板、12,22.
32・・・・・・N型拡散層、13,23,33・・・
・・・PSG膜、14.34・・・・・・シリコン酸化
膜、15,25.35・・・・・・多結晶シリコン膜、
16,26,36・・・・・・金属(アルミニウム)配
線層、47・・・・・・フォトレジスト。 代理人 弁理士  内 原   晋 (d−) Ceン 茅2 剪 (α) (b) (C) 芽 2 ■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シリコン半導体基板内に設けられた導電層、あるいは、
    半導体基板上に設けられた多結晶シリコンからなる導電
    層と、少なくとも該導電層を覆って設けられ、該導電層
    上の所定の位置に開口部を有する第1の絶縁層と、該第
    1の絶縁層上に設けられ、該第1の絶縁層の開口部上に
    テーパ状の開口部を有する第2の絶縁層と、前記第1お
    よび第2の絶縁層に設けられた開口部に埋め込まれた多
    結晶シリコンと、少なくとも前記第2の絶縁層に設けら
    れたテーパ状の開口部を覆って設けられ、前記多結晶シ
    リコンを介して、前記導電層と電気的に接続された配線
    層とを有することを特徴とする半導体装置。
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