JPH03173126A - 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
多層膜構造の半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH03173126A JPH03173126A JP1313863A JP31386389A JPH03173126A JP H03173126 A JPH03173126 A JP H03173126A JP 1313863 A JP1313863 A JP 1313863A JP 31386389 A JP31386389 A JP 31386389A JP H03173126 A JPH03173126 A JP H03173126A
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- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
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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。
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]
この発明は、一般に多層膜構造を有する半導体装置に関
するものであり、より特定的には、金属配線膜の良好な
被覆性を呈するコンタクトホールを与えるように改良さ
れた、多層膜構造を有する半導体装置に関する。この発
明は、さらに、そのような多層膜構造を有する半導体装
置の製造方法に関する。
するものであり、より特定的には、金属配線膜の良好な
被覆性を呈するコンタクトホールを与えるように改良さ
れた、多層膜構造を有する半導体装置に関する。この発
明は、さらに、そのような多層膜構造を有する半導体装
置の製造方法に関する。
[従来の技術]
最近、半導体装置の高集積化には目覚しいものがあり、
この高集積化のために、多層膜中にコンタクトホールを
形成する技術が要求されている。
この高集積化のために、多層膜中にコンタクトホールを
形成する技術が要求されている。
第3図は、多層膜を有する従来のダイナミックランダム
アクセスメモリ(DRAM)の断面図である。DRAM
は、P型の半導体基板1を備えている。半導体基板1の
主表面には、素子領域を分離するための分離酸化膜2が
形成されている。図示のDRAMは、基本的に、トラン
ジスタとスタックドキャパシタとを備える。トランジス
タは、半導体基板1の主表面に形成されたN型のソース
/ドレイン領域3と、半導体基板1上に設けられたトラ
ンスファゲート酸化膜4と、トランスファゲート5とを
含む。一方、スタックドキャパシタは、ストレージノー
ド6と、該ストレージノード6上に設けられたキャパシ
タ誘電体膜7と、キャパシタ誘電体膜7の上に設けられ
たセルプレート電極8とを含む。ストレージノード6と
トランスファゲート5とは、これらの間に設けられた第
1の層間絶縁膜9によって分離されている。第1の層間
絶縁膜9はシリコン酸化膜で形成され、キャパシタ誘電
体膜7は、たとえばシリコン窒化膜で形成される。
アクセスメモリ(DRAM)の断面図である。DRAM
は、P型の半導体基板1を備えている。半導体基板1の
主表面には、素子領域を分離するための分離酸化膜2が
形成されている。図示のDRAMは、基本的に、トラン
ジスタとスタックドキャパシタとを備える。トランジス
タは、半導体基板1の主表面に形成されたN型のソース
/ドレイン領域3と、半導体基板1上に設けられたトラ
ンスファゲート酸化膜4と、トランスファゲート5とを
含む。一方、スタックドキャパシタは、ストレージノー
ド6と、該ストレージノード6上に設けられたキャパシ
タ誘電体膜7と、キャパシタ誘電体膜7の上に設けられ
たセルプレート電極8とを含む。ストレージノード6と
トランスファゲート5とは、これらの間に設けられた第
1の層間絶縁膜9によって分離されている。第1の層間
絶縁膜9はシリコン酸化膜で形成され、キャパシタ誘電
体膜7は、たとえばシリコン窒化膜で形成される。
トランジスタとスタックドキャパシタとを含む半導体基
板1の表面全面に第2の層間絶縁膜10が設けられてい
る。第2の層間絶縁膜12は、ソース/ドレイン領域3
に通じるコンタクトホール11が設けられている。コン
タクトホール11を介して、ビット線12が、ソース/
ドレイン領域3に接続されている。ビット線12の上に
は、第3の層間絶縁膜13が設けられている。第3の層
間絶縁813の上には、トランスファゲート5に信号を
運ぶためのAm配線14が形成されている。
板1の表面全面に第2の層間絶縁膜10が設けられてい
る。第2の層間絶縁膜12は、ソース/ドレイン領域3
に通じるコンタクトホール11が設けられている。コン
タクトホール11を介して、ビット線12が、ソース/
ドレイン領域3に接続されている。ビット線12の上に
は、第3の層間絶縁膜13が設けられている。第3の層
間絶縁813の上には、トランスファゲート5に信号を
運ぶためのAm配線14が形成されている。
AJI配置!14はAn−3t−Cu合金であり、スパ
ッタ法で形成される。
ッタ法で形成される。
以上のように構成されるDRAMは、ワード線が選択さ
れて、トランスファゲート5に所定の電位が印加される
ことによって、ソース/ドレイン領域3.3間を導通さ
せて、読出/@込動作を行なう。
れて、トランスファゲート5に所定の電位が印加される
ことによって、ソース/ドレイン領域3.3間を導通さ
せて、読出/@込動作を行なう。
次に、Am配線14とトランスファゲート5とのコンタ
クト部の構造について説明する。
クト部の構造について説明する。
第4図は、A込配線とトランスファゲートとのコンタク
ト部の、従来の構造の断面図である。このようなコンタ
クト部は、第3図に示す断面図において、紙面の前方ま
たは後方に存在する。
ト部の、従来の構造の断面図である。このようなコンタ
クト部は、第3図に示す断面図において、紙面の前方ま
たは後方に存在する。
第4図を参照して、トランスファゲート5の上に、3f
llの層間絶縁膜9、キャパシタ誘電体膜7の延長部分
7aおよび第2の層間絶縁膜10からなる多層膜15が
形成されている。多層膜15にはコンタクトホール16
が形成され、このコンタクトホール16を介して、Am
配線14がトランスファゲート5に接続されている。こ
のAQ、配線14は、前述したとおり、スパッタ法で形
成される。
llの層間絶縁膜9、キャパシタ誘電体膜7の延長部分
7aおよび第2の層間絶縁膜10からなる多層膜15が
形成されている。多層膜15にはコンタクトホール16
が形成され、このコンタクトホール16を介して、Am
配線14がトランスファゲート5に接続されている。こ
のAQ、配線14は、前述したとおり、スパッタ法で形
成される。
[発明が解決しようとする課2111]さて、第3図を
参照して、コンタクトホール11を介してビット線12
をソース/ドレイン領域3に接続する場合には、コンタ
クトホール11中にポリシリコンがCVD法により埋込
まれる。CVD法は、コンタクトホール11の側壁面に
対して被覆性が良いので、この場合には何ら問題は生じ
ない。
参照して、コンタクトホール11を介してビット線12
をソース/ドレイン領域3に接続する場合には、コンタ
クトホール11中にポリシリコンがCVD法により埋込
まれる。CVD法は、コンタクトホール11の側壁面に
対して被覆性が良いので、この場合には何ら問題は生じ
ない。
しかしながら、第4図を参照して、コンタクトホール1
6を介して/l配線14をトランスファゲート5に接続
するときは、コンタクトホール16中に、A(L−31
−Cu合金がスパッタ法によって埋込まれる。このスパ
ッタ法は、コンタクトホール16の側壁面に対し、被覆
性が良くないので、以下に述べる問題点が生じる。その
問題点を図面を参照しながら、説明する。
6を介して/l配線14をトランスファゲート5に接続
するときは、コンタクトホール16中に、A(L−31
−Cu合金がスパッタ法によって埋込まれる。このスパ
ッタ法は、コンタクトホール16の側壁面に対し、被覆
性が良くないので、以下に述べる問題点が生じる。その
問題点を図面を参照しながら、説明する。
第5A図〜第5D図は、多層膜中にコンタクトホールを
形成する、従来の工程図であり、断面図て表イつされて
いる。
形成する、従来の工程図であり、断面図て表イつされて
いる。
第5A図を参照して、基板17上に多層膜15が形成さ
れる。多層膜15は、F層膜18、中間膜19および上
層膜20を含む。基板17は、たとえばシリコン基板、
あるいは配線(多結晶シリコン、A(合金等)である。
れる。多層膜15は、F層膜18、中間膜19および上
層膜20を含む。基板17は、たとえばシリコン基板、
あるいは配線(多結晶シリコン、A(合金等)である。
多層膜18は、層間絶縁膜たとえばシリコン酸化膜であ
る。中間膜1つは、キャパシタ誘電体膜の延長部たとえ
ばシリコン窒化膜である。上層膜20は、層間絶縁膜た
とえばシリコン酸化膜である。
る。中間膜1つは、キャパシタ誘電体膜の延長部たとえ
ばシリコン窒化膜である。上層膜20は、層間絶縁膜た
とえばシリコン酸化膜である。
次に、第5B図を参照して、多層膜15の上にレジスト
膜21を形成する。その後、コンタクトホールを形成す
べき部分に開口部ができるように、レジスト膜21をバ
ターニングする。その後、レジスト膜21をマスクにし
て、基板17の表面が露出するまで、F層膜18、中間
膜19および上層膜20からなる多層膜15をエツチン
グし、それによってコンタクトホール22を形成する。
膜21を形成する。その後、コンタクトホールを形成す
べき部分に開口部ができるように、レジスト膜21をバ
ターニングする。その後、レジスト膜21をマスクにし
て、基板17の表面が露出するまで、F層膜18、中間
膜19および上層膜20からなる多層膜15をエツチン
グし、それによってコンタクトホール22を形成する。
コンタクトホール22の形成は、通常、異方性の強いプ
ラズマエツチングにより、上層膜20、中間膜19およ
び下層膜18を一気にエツチングするることによって、
行なわれる。異方性を強くすることにより、シリコン酸
化膜(IR,20)とシリコン窒化膜(19)とのエツ
チングの選択性は低下し、平滑なエツチング面が得られ
る。その後、レジスト膜21を除去する。
ラズマエツチングにより、上層膜20、中間膜19およ
び下層膜18を一気にエツチングするることによって、
行なわれる。異方性を強くすることにより、シリコン酸
化膜(IR,20)とシリコン窒化膜(19)とのエツ
チングの選択性は低下し、平滑なエツチング面が得られ
る。その後、レジスト膜21を除去する。
次に、レジスト膜21を除去した後に、第5C図を参照
して、基板17を薄いフッ酸またはフッ化アンモニウム
水溶液に短時間浸漬することによって、基板17の表面
に存在する数10人程度の極薄い自然酸化膜の除去を行
なう。この自然酸化膜の除去処理は、基板17と、後に
形成されるA(配線との接合のオーミック性を高めるた
めに、必須の工程である。しかしながら、湿式による自
然酸化膜の除去処理は化学的なエツチングであるため、
エツチングの選択性が高い。そのため、シリコン酸化膜
(18,20)はエツチングされ、一方、シリコン窒化
膜(19)はエツチングされないという現象が発生し、
図のように、コンタクトホール22の側壁面において、
シリコン窒化膜(19)の庇状の突起19aが生成する
。このような庇状の突起19aが存在したまま、A級合
金等のA(配線14をスパッタ法により形成すると、第
5D図を参照して、All配線14が庇状の突起19a
の下に回り込まなくなる。その結果、コンタクトホール
22の側壁面において、A(配線14の被覆性が極端に
悪化し、ひどい場合には、図のように、中間膜19(シ
リコン窒化膜)を境にして、/l配線14が断線し、導
通不良となる。
して、基板17を薄いフッ酸またはフッ化アンモニウム
水溶液に短時間浸漬することによって、基板17の表面
に存在する数10人程度の極薄い自然酸化膜の除去を行
なう。この自然酸化膜の除去処理は、基板17と、後に
形成されるA(配線との接合のオーミック性を高めるた
めに、必須の工程である。しかしながら、湿式による自
然酸化膜の除去処理は化学的なエツチングであるため、
エツチングの選択性が高い。そのため、シリコン酸化膜
(18,20)はエツチングされ、一方、シリコン窒化
膜(19)はエツチングされないという現象が発生し、
図のように、コンタクトホール22の側壁面において、
シリコン窒化膜(19)の庇状の突起19aが生成する
。このような庇状の突起19aが存在したまま、A級合
金等のA(配線14をスパッタ法により形成すると、第
5D図を参照して、All配線14が庇状の突起19a
の下に回り込まなくなる。その結果、コンタクトホール
22の側壁面において、A(配線14の被覆性が極端に
悪化し、ひどい場合には、図のように、中間膜19(シ
リコン窒化膜)を境にして、/l配線14が断線し、導
通不良となる。
また、断線までいかない場合でも、庇状の突起19aの
部分において、/l配線14の膜厚が薄くなり、信頼性
上問題となる。
部分において、/l配線14の膜厚が薄くなり、信頼性
上問題となる。
また、従来の方法では、コンタクトホールを形成すると
きにも、問題点が生じる場合がある。
きにも、問題点が生じる場合がある。
第6A図〜第6E図は、ウェットエツチングと異方性エ
ツチングを併用して、多層膜中にコンタクトホールを形
成する方法の工程図である。
ツチングを併用して、多層膜中にコンタクトホールを形
成する方法の工程図である。
第6A図を参照して、基板17上に、多層膜15が形成
される。多層膜15は、下層膜18、中間膜19および
上層膜20からなる。下層膜18および上層膜20は、
たとえばシリコン酸化膜である。中間膜1つは、たとえ
ばシリコン窒化膜である。
される。多層膜15は、下層膜18、中間膜19および
上層膜20からなる。下層膜18および上層膜20は、
たとえばシリコン酸化膜である。中間膜1つは、たとえ
ばシリコン窒化膜である。
次に、第6B図を参照して、多層膜15の上にレジスト
膜21を形成する。次に、コンタクトホールを形成すべ
き部分に開口部ができるように、レジスト膜21をパタ
ーニングする。次に、レジスト膜21をマスクにして、
フッ化水素系のエツチング液で、多層膜15の等方性の
ウェットエツチングを行なう。コンタクトホール形成時
に、ウェットエツチングを併用するのは、コンタクトホ
ールの上端部をテーバ形状にするためである。しかしな
がら、このウェットエツチングは化学的エツチングであ
るため、エツチングの選択性が高い。
膜21を形成する。次に、コンタクトホールを形成すべ
き部分に開口部ができるように、レジスト膜21をパタ
ーニングする。次に、レジスト膜21をマスクにして、
フッ化水素系のエツチング液で、多層膜15の等方性の
ウェットエツチングを行なう。コンタクトホール形成時
に、ウェットエツチングを併用するのは、コンタクトホ
ールの上端部をテーバ形状にするためである。しかしな
がら、このウェットエツチングは化学的エツチングであ
るため、エツチングの選択性が高い。
そのため、シリコン酸化膜(18,20)はエツチング
され、一方、シリコン窒化膜(19)はエツチングされ
ないという現象が起こり、図のように、シリコン窒化膜
(IQ)の庇状の突起19aが生成する。次に、第6C
図を参照して、レジスト膜21をマスクにして、異方性
プラズマエツチングを行なうことによって、基板17に
達するコンタクトホール22を形成する。
され、一方、シリコン窒化膜(19)はエツチングされ
ないという現象が起こり、図のように、シリコン窒化膜
(IQ)の庇状の突起19aが生成する。次に、第6C
図を参照して、レジスト膜21をマスクにして、異方性
プラズマエツチングを行なうことによって、基板17に
達するコンタクトホール22を形成する。
その後、第6D図を参照して、レジスト膜21を除去す
ると、シリコン窒化膜19の庇状の突起19aがコンタ
クトホール22の側壁面に突出した、コンタクトホール
22が得られる。
ると、シリコン窒化膜19の庇状の突起19aがコンタ
クトホール22の側壁面に突出した、コンタクトホール
22が得られる。
このような庇状の突起19aが存在したまま、A1合金
等のAQ、配線14をスパッタ法により形成すると、図
のように、A駐配線14が庇状の突起19aの下に回り
込まなくなる。その結果、コンタクトホール22の側壁
面において、A(配線14の被覆性が極端に悪化し、ひ
どい場合には、図のように、シリコン窒化膜(19)を
境にして、A〔配線14が断線して、導通不良となる。
等のAQ、配線14をスパッタ法により形成すると、図
のように、A駐配線14が庇状の突起19aの下に回り
込まなくなる。その結果、コンタクトホール22の側壁
面において、A(配線14の被覆性が極端に悪化し、ひ
どい場合には、図のように、シリコン窒化膜(19)を
境にして、A〔配線14が断線して、導通不良となる。
また、断線までいかない場合でも、庇状の突起19aの
部分において、AQ配線14の膜厚が薄(なり、信頼性
上問題となる。
部分において、AQ配線14の膜厚が薄(なり、信頼性
上問題となる。
また、上記従来例では、中間膜が庇状の突起として、コ
ンタクトホールの壁面から突出する場合を例示したが、
第7図を参照して、中間膜19に、ポーラスなスピンオ
ングラス膜(SOG膜)を用いた場合には、AQ、配線
を形成する前のエツチング(自然酸化膜除去のためのエ
ツチング)により、中間膜19が、コンタクトホール2
2の壁面から後退し、コンタクトホール22の側壁に窪
み状の溝19bが生じるという現象が生じる。このよう
な窪み状の溝19bを残したまま、AI配線14をスパ
ッタ法により形成すると、図のようにA俵配線14の断
線が生しる。なお、第7図において、参照番号14.1
7.18,20.22で示す部材または要素は、第5D
図で説明したものと全く同一であるので、ここではその
説明は繰返さない。
ンタクトホールの壁面から突出する場合を例示したが、
第7図を参照して、中間膜19に、ポーラスなスピンオ
ングラス膜(SOG膜)を用いた場合には、AQ、配線
を形成する前のエツチング(自然酸化膜除去のためのエ
ツチング)により、中間膜19が、コンタクトホール2
2の壁面から後退し、コンタクトホール22の側壁に窪
み状の溝19bが生じるという現象が生じる。このよう
な窪み状の溝19bを残したまま、AI配線14をスパ
ッタ法により形成すると、図のようにA俵配線14の断
線が生しる。なお、第7図において、参照番号14.1
7.18,20.22で示す部材または要素は、第5D
図で説明したものと全く同一であるので、ここではその
説明は繰返さない。
上述したコンタクトホール内におけるAI配線の断線と
いう問題は、半導体装置の微細化に伴う膜の多層化およ
びコンタクトホールのアスペクト比の増大に伴う金属配
線膜の被覆性の悪化等によって、今後ますます深刻な問
題となる。
いう問題は、半導体装置の微細化に伴う膜の多層化およ
びコンタクトホールのアスペクト比の増大に伴う金属配
線膜の被覆性の悪化等によって、今後ますます深刻な問
題となる。
上述のような問題点を解決するために、特開昭64−5
7717号公報は、コンタクトホールの側壁面を、多結
晶シリコン膜で保護する技術を開示している。
7717号公報は、コンタクトホールの側壁面を、多結
晶シリコン膜で保護する技術を開示している。
すなわち、第8図を参照して、基板17の上に多層膜1
5が形成されている。多層膜15は上層823と下層膜
24とからなる。多層膜15には、基板17に通じるコ
ンタクトホール22が形成されている。コンタクトホー
ル22の側壁面を覆うように、ポリシリコン膜25が形
成されている。
5が形成されている。多層膜15は上層823と下層膜
24とからなる。多層膜15には、基板17に通じるコ
ンタクトホール22が形成されている。コンタクトホー
ル22の側壁面を覆うように、ポリシリコン膜25が形
成されている。
このように構成することにより、上述した庇状の突起お
よび窪み状の溝の発生は防止される。しかしながら、こ
の方法には、以下の問題点があった。
よび窪み状の溝の発生は防止される。しかしながら、こ
の方法には、以下の問題点があった。
すなわち、多層膜15をエツチングしてコンタクトホー
ル22を形成するときに、基板17の表面がエツチング
時の衝撃を受ける。さらに、ポリシリコン25をコンタ
クトホール22の側壁面に形成するために、基板17の
表面がもう一度エッチング時の衝撃を受ける。2回も基
板17の表面が衝撃を受けるので、基板17が損傷を受
け、リーク電流が発生するという問題点があった。
ル22を形成するときに、基板17の表面がエツチング
時の衝撃を受ける。さらに、ポリシリコン25をコンタ
クトホール22の側壁面に形成するために、基板17の
表面がもう一度エッチング時の衝撃を受ける。2回も基
板17の表面が衝撃を受けるので、基板17が損傷を受
け、リーク電流が発生するという問題点があった。
また、コンタクトホール22の底に多結晶シリコン膜が
残り、All配線14と基板17とのオーミックな接合
がとれないという問題点があった。
残り、All配線14と基板17とのオーミックな接合
がとれないという問題点があった。
さらに、この方法では、基板17上に多結晶シリコン膜
をCVD法により堆積し、これをドライエツチングして
、ポリシリコン膜25をコンタクトホール22の側壁面
に形成する。このドライエツチング時に、ポリシリコン
の破片が異物となって飛散し、半導体装置のいたる所に
付着し、配線間のショートの原因になるという問題点が
あった。
をCVD法により堆積し、これをドライエツチングして
、ポリシリコン膜25をコンタクトホール22の側壁面
に形成する。このドライエツチング時に、ポリシリコン
の破片が異物となって飛散し、半導体装置のいたる所に
付着し、配線間のショートの原因になるという問題点が
あった。
それゆえに、この発明の目的は、金属配線の良好な被覆
性を呈するコンタクトホールを与える、ように改良され
た多層膜構造の半導体装置を提供することにある。
性を呈するコンタクトホールを与える、ように改良され
た多層膜構造の半導体装置を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、金属配線の良好な被覆性
を呈するコンタクトホールを有する、多層膜(■造の半
導体装置を製造する方法を提It、することにある。
を呈するコンタクトホールを有する、多層膜(■造の半
導体装置を製造する方法を提It、することにある。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、この発明に従う半導体装置
は、基板と金属配線膜とのコンタクトをとるためのコン
タクトホールが形成される予定の部分を存する、多層膜
構造の半導体装置に係るものである。当該半導体装置は
、基板と、上記基板の上に設けられた下層膜と、上記下
層膜の上に設けられた上層膜と、を備えている。上記下
層膜の上記コンタクトホールが形成される予定の部分に
は、上記基板の表面を露出させるための開口部が設けら
れている。上記開口部の径は上記コンタクトホールの径
よりも大きくされている。上記中間膜は、上記コンタク
トホールが形成される予定の部分において、上記開口部
を規定する上記下層膜の側壁面および露出した前記基板
の表面を覆うように、折曲げられている。
は、基板と金属配線膜とのコンタクトをとるためのコン
タクトホールが形成される予定の部分を存する、多層膜
構造の半導体装置に係るものである。当該半導体装置は
、基板と、上記基板の上に設けられた下層膜と、上記下
層膜の上に設けられた上層膜と、を備えている。上記下
層膜の上記コンタクトホールが形成される予定の部分に
は、上記基板の表面を露出させるための開口部が設けら
れている。上記開口部の径は上記コンタクトホールの径
よりも大きくされている。上記中間膜は、上記コンタク
トホールが形成される予定の部分において、上記開口部
を規定する上記下層膜の側壁面および露出した前記基板
の表面を覆うように、折曲げられている。
この発明の他の曲面に従う゛1毛導体装置の製造方法は
、下層膜、中間膜および上層膜を含み、かつ基数と金属
配線膜とのコンタクトをとるためのコンタクトホールを
有する、多層膜構造の半導体装置の製造方法に係るもの
である。まず、基板の上に下層膜が形成される。次に、
上記下層膜の、上記コンタクトホールが形成されるr定
の部分に、上記基板の表面の一部を露出させるように、
該コンタクトホールΩ径よりも大きい径を有する開口部
が形成される。その後、上記開口部を規定する上記下層
膜の側壁および露出した上記基板の表面を上記中間膜で
覆う。次に、中間膜の上に上記上層膜が形成される。そ
の後、上記上層膜および上記中間膜を選択的にエツチン
グすることによって、上記基板に通じる所定の径を有す
るコンタクトホールが形成される。
、下層膜、中間膜および上層膜を含み、かつ基数と金属
配線膜とのコンタクトをとるためのコンタクトホールを
有する、多層膜構造の半導体装置の製造方法に係るもの
である。まず、基板の上に下層膜が形成される。次に、
上記下層膜の、上記コンタクトホールが形成されるr定
の部分に、上記基板の表面の一部を露出させるように、
該コンタクトホールΩ径よりも大きい径を有する開口部
が形成される。その後、上記開口部を規定する上記下層
膜の側壁および露出した上記基板の表面を上記中間膜で
覆う。次に、中間膜の上に上記上層膜が形成される。そ
の後、上記上層膜および上記中間膜を選択的にエツチン
グすることによって、上記基板に通じる所定の径を有す
るコンタクトホールが形成される。
[作用]
この発明に従う、多層膜構造の半導体装置によれば、下
層膜のコンタクトホールが形成される予定の部分には、
基板の表面を露出させるための開口部が設けられており
、この開口部の径は上記コンタクトホールの径よりも大
きくされている。さらに、上記中間膜は、上記コンタク
トホールが形成される予定の部分において、上記開口部
を規定する上記下層膜の側壁および露出した上記基板の
表面を覆うように、折曲げられている。したがって、上
層膜、中間膜および下層膜を含む多層膜にコンタクトホ
ールを形成したとき、中間膜の端部は、コンタクトホー
ルの底部においてのみ露出する。その結果、その後、た
とえばコンタクトホールの底壁部分に生じた自然酸化膜
をエツチングで除去する操作等を行なうと、コンタクト
ホールの底部において突起が生じたり、窪み状の溝が生
じたりする。しかし、この突起または溝は、次工程のス
パッタ法によるAQ配線形成の際の邪魔にはならない。
層膜のコンタクトホールが形成される予定の部分には、
基板の表面を露出させるための開口部が設けられており
、この開口部の径は上記コンタクトホールの径よりも大
きくされている。さらに、上記中間膜は、上記コンタク
トホールが形成される予定の部分において、上記開口部
を規定する上記下層膜の側壁および露出した上記基板の
表面を覆うように、折曲げられている。したがって、上
層膜、中間膜および下層膜を含む多層膜にコンタクトホ
ールを形成したとき、中間膜の端部は、コンタクトホー
ルの底部においてのみ露出する。その結果、その後、た
とえばコンタクトホールの底壁部分に生じた自然酸化膜
をエツチングで除去する操作等を行なうと、コンタクト
ホールの底部において突起が生じたり、窪み状の溝が生
じたりする。しかし、この突起または溝は、次工程のス
パッタ法によるAQ配線形成の際の邪魔にはならない。
また、基板に通じるコンタクトホールを形成するための
エツチング(コンタクトホールの底壁を叩くエツチング
)は1回だけ行なえばよいので、基板に与えるダメージ
は少ない。
エツチング(コンタクトホールの底壁を叩くエツチング
)は1回だけ行なえばよいので、基板に与えるダメージ
は少ない。
この発明の他の曲面に従う、コンタクトホールを有する
多層膜構造の半導体装置の製造方法によれば、下層膜、
中間膜および上層膜を含む多層膜に、コンタクトホール
を形成すると、中間膜の端部は、コンタクトホールの底
部において露出する。
多層膜構造の半導体装置の製造方法によれば、下層膜、
中間膜および上層膜を含む多層膜に、コンタクトホール
を形成すると、中間膜の端部は、コンタクトホールの底
部において露出する。
その結果、その後、たとえばコンタクトホールの底壁部
分に生じた自然酸化膜をエツチングで除去する操作を行
なうと、コンタクトホールの底部において突起が生じた
り、窪み状の溝が生じたりするが、この突起または溝は
、次工程のスパッタ法によるAi配線形成の際の邪魔に
はならない。その結果、金属配線の良好な被覆性を呈す
るコンタクトホールが形成される。
分に生じた自然酸化膜をエツチングで除去する操作を行
なうと、コンタクトホールの底部において突起が生じた
り、窪み状の溝が生じたりするが、この突起または溝は
、次工程のスパッタ法によるAi配線形成の際の邪魔に
はならない。その結果、金属配線の良好な被覆性を呈す
るコンタクトホールが形成される。
[実施例]
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る、多層膜構造を有す
る半導体装置のコンタクト部の断面図である。第1図を
参照して、半導体基板1の上にトランスファゲート酸化
膜4か設けられている。トランスファゲート酸化膜4の
上にトランスファゲート5(特許請求の範囲にいう基板
は、このトランスファゲート5を含む。)が設けられて
いる。
る半導体装置のコンタクト部の断面図である。第1図を
参照して、半導体基板1の上にトランスファゲート酸化
膜4か設けられている。トランスファゲート酸化膜4の
上にトランスファゲート5(特許請求の範囲にいう基板
は、このトランスファゲート5を含む。)が設けられて
いる。
トランスファゲート5の土に、第1の層間絶縁膜9(特
、7r請求の範囲にいう下層膜は、この第1の層間絶縁
膜9を含む。)が設けられている。第1の層間絶縁膜9
は、たとえばシリコン酸化膜である。
、7r請求の範囲にいう下層膜は、この第1の層間絶縁
膜9を含む。)が設けられている。第1の層間絶縁膜9
は、たとえばシリコン酸化膜である。
第1の層間絶縁膜9のコンタクトホールが形成される予
定の部分には、トランスファゲート5の表面を露出させ
るための開口部9aが設けられている。開口部9aの径
は、形成される予定のコンタクトホールの径よりも大き
くされている。第1の層間絶縁膜9の上にはキャパシタ
誘電体膜の延長部7aが存在する。キャパシタ誘電体膜
の延長部7aは、コンタクトホールが形成される予定の
部分において、開口部9aを規定する第1の層間絶縁膜
9の側壁9bおよび露出したトランスファゲート5の表
面5aを覆うように、折曲げられている。キャパシタ誘
電体膜の延長部7aの上には、第2の層間絶縁膜10が
設けられている。第2の居間絶縁膜10は、たとえばシ
リコン酸化膜である。
定の部分には、トランスファゲート5の表面を露出させ
るための開口部9aが設けられている。開口部9aの径
は、形成される予定のコンタクトホールの径よりも大き
くされている。第1の層間絶縁膜9の上にはキャパシタ
誘電体膜の延長部7aが存在する。キャパシタ誘電体膜
の延長部7aは、コンタクトホールが形成される予定の
部分において、開口部9aを規定する第1の層間絶縁膜
9の側壁9bおよび露出したトランスファゲート5の表
面5aを覆うように、折曲げられている。キャパシタ誘
電体膜の延長部7aの上には、第2の層間絶縁膜10が
設けられている。第2の居間絶縁膜10は、たとえばシ
リコン酸化膜である。
第2A図〜第2F図は、第1図に示す多層膜構造の半導
体装置を形成し、次に、得られた多層膜にコンタクトホ
ールを形成し、その後A(l配線を施すE[程図である
。
体装置を形成し、次に、得られた多層膜にコンタクトホ
ールを形成し、その後A(l配線を施すE[程図である
。
第2A図を参照して、シリコン基板1上にトランスファ
ゲート酸化膜4が形成される。次に、トランスファゲー
ト酸化膜4の上に、トランスファゲート5が形成される
。その後、トランスファゲート5の上に、第1の層間絶
縁膜9が形成される。
ゲート酸化膜4が形成される。次に、トランスファゲー
ト酸化膜4の上に、トランスファゲート5が形成される
。その後、トランスファゲート5の上に、第1の層間絶
縁膜9が形成される。
第1の層間絶縁膜9の上にレジスト膜21が形成される
。その後、レジスト膜21をバターニングし、それによ
って、レジスト膜21に実際のコンタクトホールの径よ
りも大きな径を有する開口部21aを形成する。開口部
21aの径は、コンタクトホールの径がたとえば2ミク
ロンならば、3ミクロンに選ばれる。次に、バターニン
グされたレジスト膜21をマスクにして、第1の層間絶
縁膜9を、CF、を用いるプラズマエツチングによって
、エツチングする。これによって、第1の層間絶縁膜9
に、実際のコンタクトホールの径(2ミクロン)よりも
大きい径(3ミクロン)を有する開口部9aが形成され
る。その後、レジスト膜21を除去する。
。その後、レジスト膜21をバターニングし、それによ
って、レジスト膜21に実際のコンタクトホールの径よ
りも大きな径を有する開口部21aを形成する。開口部
21aの径は、コンタクトホールの径がたとえば2ミク
ロンならば、3ミクロンに選ばれる。次に、バターニン
グされたレジスト膜21をマスクにして、第1の層間絶
縁膜9を、CF、を用いるプラズマエツチングによって
、エツチングする。これによって、第1の層間絶縁膜9
に、実際のコンタクトホールの径(2ミクロン)よりも
大きい径(3ミクロン)を有する開口部9aが形成され
る。その後、レジスト膜21を除去する。
次に、第2Bを参照して、開口部9aを規定する第1の
層間絶縁膜9の側壁9bおよび露出したトランスファゲ
ート5の表面5aをキャパシタ誘電体膜の延長部7aで
覆う。
層間絶縁膜9の側壁9bおよび露出したトランスファゲ
ート5の表面5aをキャパシタ誘電体膜の延長部7aで
覆う。
その後、第2C図を参照して、開口部9aに埋込まれる
ように、第2の層間絶縁膜10をキャパシタ誘電体膜の
延長部7aの上に形成する。
ように、第2の層間絶縁膜10をキャパシタ誘電体膜の
延長部7aの上に形成する。
次に、第2D図を参照して、第2の層間絶縁膜10の上
にレジスト膜26を形成する。その後、レジスト膜26
をバターニングし、レジスト膜26に実際に形成される
コンタクトホールの径(2ミクロン)と同一の径を有す
る開口部26aを形成する。次に、バターニングされた
レジスト膜26をマスクにして、第2の層間絶縁膜10
およびキャパシタ誘電体膜の延長部7aを、−気に、異
方性の強いプラズマエツチングによってエツチングする
。これによって、所定の径を有するコンタクトホール2
2が、多層II!115中に形成される。
にレジスト膜26を形成する。その後、レジスト膜26
をバターニングし、レジスト膜26に実際に形成される
コンタクトホールの径(2ミクロン)と同一の径を有す
る開口部26aを形成する。次に、バターニングされた
レジスト膜26をマスクにして、第2の層間絶縁膜10
およびキャパシタ誘電体膜の延長部7aを、−気に、異
方性の強いプラズマエツチングによってエツチングする
。これによって、所定の径を有するコンタクトホール2
2が、多層II!115中に形成される。
その後、レジスト膜26を除去する。
次に、第2E図を参照して、シリコン基板1を薄いフッ
酸またはフッ化アンモニウム水溶液に短時間浸漬するこ
とによって、トランスファゲート5の表面に存在する数
10人程度の極薄い自然酸化膜の除去を行なう。
酸またはフッ化アンモニウム水溶液に短時間浸漬するこ
とによって、トランスファゲート5の表面に存在する数
10人程度の極薄い自然酸化膜の除去を行なう。
このとき、第2F図を参照して、コンタクトホール22
の側壁(第2の層間絶縁膜10で形成される。)も多少
エツチングされ、後方に後退する。
の側壁(第2の層間絶縁膜10で形成される。)も多少
エツチングされ、後方に後退する。
この際、キャパシタ誘電体膜の延長部7aは、フッ酸ま
たはフッ化アンモニウム水溶液によってはエツチングを
受けないので、突起7cとしてコンタクトホールの底部
に残る。しかしながら、この突起7cは、次の工程であ
るスパッタ法によるA愛配線14の形成(All−3t
−Cu合金をスパッタすることによって行なわれる。)
の際の邪魔にはならない。この結果、コンタクトホール
22の側壁において、良好な被覆性を示すAfl配線1
4が得られる。また、この実施例では、コンタクトホー
ル22の底部に段差が存在するので、コンタクトホール
の底部とAU配線14との密着性も向上する。
たはフッ化アンモニウム水溶液によってはエツチングを
受けないので、突起7cとしてコンタクトホールの底部
に残る。しかしながら、この突起7cは、次の工程であ
るスパッタ法によるA愛配線14の形成(All−3t
−Cu合金をスパッタすることによって行なわれる。)
の際の邪魔にはならない。この結果、コンタクトホール
22の側壁において、良好な被覆性を示すAfl配線1
4が得られる。また、この実施例では、コンタクトホー
ル22の底部に段差が存在するので、コンタクトホール
の底部とAU配線14との密着性も向上する。
また、この実施例の場合、トランスフ7ゲート5の表面
に通じるコンタクトホール22を形成するためのエツチ
ング(コンタクトホールの底壁を叩くエツチング)を1
回だけ行なえばよいので、トランスファゲート5に与え
るダメージは少ない。
に通じるコンタクトホール22を形成するためのエツチ
ング(コンタクトホールの底壁を叩くエツチング)を1
回だけ行なえばよいので、トランスファゲート5に与え
るダメージは少ない。
なお、上記実施例では、第1図に示す多層膜構造の半導
体装置を用いて、第2A図〜第2F図に示す工程で、コ
ンタクトホールを形成し、引き続きAα配線を行なう方
法を例示した。しかし、この発明はこれに限られるもの
でなく、第1図に示す多層膜構造の半導体装置を用いて
、第6A図〜第6E図に示すような、コンタクトホール
を形成し、引き続きAQ配線を形成する方法に適用して
も、同様の効果を奏する。
体装置を用いて、第2A図〜第2F図に示す工程で、コ
ンタクトホールを形成し、引き続きAα配線を行なう方
法を例示した。しかし、この発明はこれに限られるもの
でなく、第1図に示す多層膜構造の半導体装置を用いて
、第6A図〜第6E図に示すような、コンタクトホール
を形成し、引き続きAQ配線を形成する方法に適用して
も、同様の効果を奏する。
また、上記実施例では中間膜として、シリコン窒化膜を
例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、第
7図の説明のところで述べた5OGWkであっても、実
施例と同様の効果を奏する。
例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、第
7図の説明のところで述べた5OGWkであっても、実
施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では3層膜構造の半導体装置を例に
したが、4層以上の多層膜を有する半導体装置であって
もよい。
したが、4層以上の多層膜を有する半導体装置であって
もよい。
また、上記実施例では、基板の例としてトランスファゲ
ートを例示したが、この発明はこれに限られるものでな
く、半導体基板であってもよい。
ートを例示したが、この発明はこれに限られるものでな
く、半導体基板であってもよい。
以上、本発明を要約すると、次のとおりである。
(1) 特許請求の範囲第1項に記載の多層膜構造を有
する半導体装置であって、 前記中間膜は、成るエツチング液に対し、前記上層膜と
異なる反応性を示す材料で形成されている。
する半導体装置であって、 前記中間膜は、成るエツチング液に対し、前記上層膜と
異なる反応性を示す材料で形成されている。
(2、特許請求の範囲第2項に記載される方法であって
、前記コンタクトホールの底壁を、自然酸化膜を除去す
るためのエツチング液で処理する工程を、さらに備える
。
、前記コンタクトホールの底壁を、自然酸化膜を除去す
るためのエツチング液で処理する工程を、さらに備える
。
(4) 特許請求の範囲第2項に記載の方法であって、
前記コンタクトホールを埋めるように、前記上層膜の上
に金属配線膜を堆積する工程を、さらに備える。
に金属配線膜を堆積する工程を、さらに備える。
[発明の効果]
以上説明したとおり、この発明に従う、多層膜構造の半
導体装置によれば、下層膜のコンタクトホールが形成さ
れる予定の部分には、基板の表面を露出させるための開
口部が設けられており、この開口部の径はコンタクトホ
ールの径よりも大きくされている。さらに、中間膜は、
コンタクトホールが形成される予定の部分において、上
記開口部を規定する上記下層膜の側壁および露出した上
記基板の表面を覆うように、折曲げられている。
導体装置によれば、下層膜のコンタクトホールが形成さ
れる予定の部分には、基板の表面を露出させるための開
口部が設けられており、この開口部の径はコンタクトホ
ールの径よりも大きくされている。さらに、中間膜は、
コンタクトホールが形成される予定の部分において、上
記開口部を規定する上記下層膜の側壁および露出した上
記基板の表面を覆うように、折曲げられている。
したがって、上層膜、中間膜および下層膜を含む多層膜
にコンタクトホールを形成したとき、中間膜の端部はコ
ンタクトホールの底部において露出する。その結果、そ
の後、たとえばコンタクトホールの底壁部分に生じた自
然酸化膜をエツチングで除去する操作を行なうと、コン
タクトホールの底部において突起が生じたり、窪み状の
溝が生じたりする。しかし、この突起または溝は次工程
のスパッタ法によるAu配線形成の際の邪魔にはならな
い。その結果、コンタクトホールの側壁に良好な被覆性
を呈する金属配線が形成される。
にコンタクトホールを形成したとき、中間膜の端部はコ
ンタクトホールの底部において露出する。その結果、そ
の後、たとえばコンタクトホールの底壁部分に生じた自
然酸化膜をエツチングで除去する操作を行なうと、コン
タクトホールの底部において突起が生じたり、窪み状の
溝が生じたりする。しかし、この突起または溝は次工程
のスパッタ法によるAu配線形成の際の邪魔にはならな
い。その結果、コンタクトホールの側壁に良好な被覆性
を呈する金属配線が形成される。
また、この発明の他の曲面に従う、コンタクトホールを
有する多層膜構造の半導体装置の製造方法によれば、下
層膜、中間膜および上層膜を含む多層膜にコンタクトホ
ールを形成すると、中間膜の端部はコンタクトホールの
底部において露出する。その結果、その後、たとえばコ
ンタクトホールの底壁部分に生じた自然酸化膜をエツチ
ングで除去する操作を行なうと、コンタクトホールの底
部において突起が生じたり、窪み状の溝が生じたりする
。しかし、この突起または溝は次工程のスパッタ法によ
るA(配線形成の際の邪魔にはならない。その結果、金
属配線の良好な被覆性を呈するコンタクトホールが得ら
れる。
有する多層膜構造の半導体装置の製造方法によれば、下
層膜、中間膜および上層膜を含む多層膜にコンタクトホ
ールを形成すると、中間膜の端部はコンタクトホールの
底部において露出する。その結果、その後、たとえばコ
ンタクトホールの底壁部分に生じた自然酸化膜をエツチ
ングで除去する操作を行なうと、コンタクトホールの底
部において突起が生じたり、窪み状の溝が生じたりする
。しかし、この突起または溝は次工程のスパッタ法によ
るA(配線形成の際の邪魔にはならない。その結果、金
属配線の良好な被覆性を呈するコンタクトホールが得ら
れる。
第1図は、この発明の一実施例に係る、多層膜構造の半
導体装置の、コンタクト部の断面図である。 第2A図〜第2F図は、この発明の他の実施例に係る、
コンタクトホールを何する多層膜構造の半導体装置の製
造方法を示す工程図であり、断面図で表わされている。 第3図は、従来の、多層膜構造を有するダイナミックラ
ンダムアクセスメモリの断面図である。 第4図は、第3図に示すダイナミックランダムアクセス
メモリのコンタクト部の断面図である。 第5A図〜第5D図は、従来の多層膜構造を有する半導
体装置にコンタクトホールを形成する、従来の方法を工
程順に示した断面図である。 第6A図〜第6E図は、多層膜構造の半導体装置にコン
タクトホールを形成する、他の従来例を示す工程図であ
る。 第7図は、SOG膜を有する多層膜構造の半導体装置に
、コンタクトホールを形成する場合の、問題点を示した
断面図である。 第8図は、コンタクトホールの側壁が多結晶シリコン膜
で保護された、従来の半導体装置のコンタクト部の断面
図である。 図において、5はトランスファゲート、5aはトランス
ファゲートの表面、7aはキャパシタ誘電体膜の延長部
、9は第1の層間絶縁膜、9aは開口部、9bは側壁、
10は第2の層間絶縁膜、14はAD配線、22はコン
タクトホールである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
導体装置の、コンタクト部の断面図である。 第2A図〜第2F図は、この発明の他の実施例に係る、
コンタクトホールを何する多層膜構造の半導体装置の製
造方法を示す工程図であり、断面図で表わされている。 第3図は、従来の、多層膜構造を有するダイナミックラ
ンダムアクセスメモリの断面図である。 第4図は、第3図に示すダイナミックランダムアクセス
メモリのコンタクト部の断面図である。 第5A図〜第5D図は、従来の多層膜構造を有する半導
体装置にコンタクトホールを形成する、従来の方法を工
程順に示した断面図である。 第6A図〜第6E図は、多層膜構造の半導体装置にコン
タクトホールを形成する、他の従来例を示す工程図であ
る。 第7図は、SOG膜を有する多層膜構造の半導体装置に
、コンタクトホールを形成する場合の、問題点を示した
断面図である。 第8図は、コンタクトホールの側壁が多結晶シリコン膜
で保護された、従来の半導体装置のコンタクト部の断面
図である。 図において、5はトランスファゲート、5aはトランス
ファゲートの表面、7aはキャパシタ誘電体膜の延長部
、9は第1の層間絶縁膜、9aは開口部、9bは側壁、
10は第2の層間絶縁膜、14はAD配線、22はコン
タクトホールである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)基板と金属配線膜とのコンタクトをとるためのコ
ンタクトホールが形成される予定の部分を有する、多層
膜構造の半導体装置であって、基板と、 前記基板の上に設けられた下層膜と、 前記下層膜の上に設けられた中間膜と、 前記中間膜の上に設けられた上層膜と、を備え、前記下
層膜の前記コンタクトホールが形成される予定の部分に
は、前記基板の表面を露出させるための開口部が設けら
れており、 前記開口部の径は前記コンタクトホールの径よりも大き
くされており、 前記中間膜は、前記コンタクトホールが形成される予定
の部分において、前記開口部を規定する前記下層膜の側
壁および露出した前記基板の表面を覆うように、折曲げ
られている、多層膜構造の半導体装置。 - (2)下層膜、中間膜および上層膜を含み、かつ基板と
金属配線膜とのコンタクトをとるためのコンタクトホー
ルを有する、多層膜構造の半導体装置の製造方法であっ
て、 基板の上に前記下層膜を形成する工程と、 前記下層膜の、前記コンタクトホールが形成される予定
の部分に、前記基板の表面の一部を露出させるように、
該コンタクトホールの径よりも大きい径を有する開口部
を形成する工程と、 前記開口部を規定する前記下層膜の側壁および露出した
前記基板の表面を前記中間膜で覆う工程と、 前記中間膜の上に前記上層膜を形成する工程と、前記上
層膜および前記中間膜を選択的にエッチングすることに
よって、前記基板に通じる所定の径を有する前記コンタ
クトホールを形成する工程と、 を備えた、多層膜構造の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1313863A JPH03173126A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法 |
US07/937,453 US5319246A (en) | 1989-11-30 | 1992-08-31 | Semiconductor device having multi-layer film structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1313863A JPH03173126A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03173126A true JPH03173126A (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=18046413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1313863A Pending JPH03173126A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5319246A (ja) |
JP (1) | JPH03173126A (ja) |
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-
1989
- 1989-11-30 JP JP1313863A patent/JPH03173126A/ja active Pending
-
1992
- 1992-08-31 US US07/937,453 patent/US5319246A/en not_active Expired - Lifetime
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US5319246A (en) | 1994-06-07 |
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