JPH04137731A - 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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JPH04137731A
JPH04137731A JP26231290A JP26231290A JPH04137731A JP H04137731 A JPH04137731 A JP H04137731A JP 26231290 A JP26231290 A JP 26231290A JP 26231290 A JP26231290 A JP 26231290A JP H04137731 A JPH04137731 A JP H04137731A
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JP
Japan
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film
contact hole
silicon nitride
etching
tungsten silicide
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JP26231290A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Saito
勉 齋藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に係り、特にコンタクトホールを
埋込む方法に関し。
コンタクトホールをカバレッジよく埋込61表面を平坦
化する方法の提供を目的とし。
半導体基板上の酸化膜にシリコン窒化膜を被着する工程
と、マスクを用いて該シリコン窒化膜と該酸化膜をエツ
チングしてコンタクトホール形成後 を成長して、該コンタクトホールを完全に埋込む工程と
、該タングステンシリサイド膜をエッチバックして、該
シリコン窒化膜を露出する工程とを含む半導体装置の製
造方法により構成する。
また、半導体基板上の酸化膜にコンタクトホールを形成
した後、全面にシリコン窒化膜或いはSi膜を成長する
工程と、該シリコン窒化膜或いはSi層を異方性エツチ
ングによりエツチングして、該コンタクトホール側面に
シリコン窒化膜の側壁或いはSi膜の側壁を形成した後
、全面にタングステンシリサイド膜を成長して、該コン
タクトホールを完全に埋込む工程と、該タングステンシ
リサイド膜をエッチバックして、該酸化膜を露出する工
程とを含む半導体装置の製造方法により構成する。また
コンタクトホールに高融点金属膜を選択的に成長して埋
込む半導体装置の製造方法により構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にコンタクト
ホールを埋込む方法に関する。
半導体デバイスの高集積化、微細化、多層化に伴い、半
導体基板上に形成する膜の段差に対する要求が厳しくな
り、各膜のカバレッジが問題となっている。特に、スパ
ッタによるAI配線の場合。
コンタクトホール内のカバレッジが悪く、信頼性が乏し
くなってきている。
このため、コンタクトホール内をカバレッジ良く導電物
で埋込む方法が必要となる。
〔従来の技術〕
従来、コンタクトホールの埋込みにおいては。
コンタクトホール内及び絶縁膜上にSiを成長し。
それをエッチバックして平坦化するという技術があった
。しかし、コンタクト部がN型あるいはP型いずれかの
場合はいいが、CMO3のような両型共存の場合は埋込
むSi層も両型ドープしなければならなくなり、フォト
工程が増えてしまい好ましくない。
一方、最近ではタングステンシリサイドのような導電物
の埋込みも試みられているが1通常用いられるPSGや
SOG等の酸化膜系の膜との密着性が悪く、コンタクト
ホール形成後にタングステンシリサイドを成長しても剥
がれてしまう。
また、コンタクトホールにポリStを成長しその上にタ
ングステンシリサイドのような導電物を成長することも
試みられているが、CMO3のような両型共存の場合は
、前述のようにフォト工程が増えてしまい好ましくない
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の問題に鑑み、タングステンシリサイド膜
やその他の導電膜をコンタクトホール内に剥がれること
なくカバレンジよく成長し、しかも表面を平坦にする方
法を捉供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題は、半導体基板1上の酸化膜2にシリコン窒化
膜3を被着する工程と、マスク4aを用いて該シリコン
窒化膜3と該酸化膜2をエツチングしてコンタクトホー
ル4を形成する工程と1全面にタングステンシリサイド
膜5を成長して、該コンタクトホール4を完全に埋込む
工程と、該タングステンシリサイド膜5をエッチバック
して、該シリコン窒化膜3を露出する工程とを含む半導
体装置の製造方法によって解決される。
また、半導体基板1上の酸化膜2にコンタクトホール4
を形成した後、全面にシリコン窒化膜3を成長する工程
と、該シリコン窒化膜3を異方性エツチングによりエツ
チングして、該コンタクトホール4側面にシリコン窒化
膜の側壁3aを形成した後、全面にタングステンシリサ
イド膜5を成長して、該コンタクトホール4を完全に埋
込む工程と、該タングステンシリサイド5をエツチバ、
、りして、該酸化膜2を露出する工程とを含む半導体装
置の製造方法によって解決される。
また、半導体基板1上の酸化膜2をマスク4aを用いて
エツチングし、該酸化膜2の一部を底部に残すコンタク
トホール4を形成する工程と、全面にSi膜6を成長し
た後異方性エツチングにより該Si膜6をエツチングし
て該コンタクトホール4側面にSi膜の側壁6aを形成
する工程と、該コンタクトホール4底部の酸化膜2をエ
ツチングして除去し半導体基板1を露出した後、全面に
タングステンシリサイド膜5を成長して、該コンタクト
ホール4を完全に埋込む工程と、該タングステンシリサ
イド膜5をエッチバックして、該酸化膜2を露出する工
程とを含む半導体装置の製造方法によって解決される。
また、半導体基板1上の酸化膜2をマスク4aを用いて
エツチングし、該酸化膜2の一部を底部に残すコンタク
トホール4を形成する工程と、全面にSi膜6を成長し
た後異方性エツチングにより該Si膜6をエツチングし
て該コンタクトホール4側面にSi膜の側壁6aを形成
する工程と、該コンタクトホール4底部の酸化膜2をエ
ツチングして除去し半導体基板1を露出した後、該半導
体基板1上及び該Si膜の側壁6a上に高融点金属膜7
を選択的に成長して、該コンタクトホール4を埋込む工
程とを含む半導体装置の製造方法によって解決される。
〔作用〕
本発明では酸化膜2の上にシリコン窒化膜3を被着して
いるので、コンタクトホール4内に形成するタングステ
ンシリサイド膜5はシリコン窒化膜3側面に密着し、剥
がれることがなくなる。
さらに、タングステンシリサイド膜5を成長してコンタ
クトホール4を完全に埋込んでから、エッチバックして
シリコン窒化膜3を露出するので。
コンタクトホール4を埋込む平坦な埋込み層が形成され
る。
また、コンタクトホール4側面にシリコン窒化膜の側壁
3aを形成すれば、この側壁はタングステンシリサイド
膜5と密着する。したがって、コンタクトホール4内に
成長するタングステンシリサイド膜5は剥がれることが
なくなる。
また、コンタクトホール4側面にSi膜の側壁を形成す
れば、この側壁は酸化膜2ともタングステンシリサイド
膜5とも密着する。したがって。
この場合もコンタクトホール4内のタングステンシリサ
イド膜5は剥がれることがな(成長する。
Si膜の側壁6aを形成する時、コンタクトホール4底
部に酸化膜2を一部残している。そうすれば残された酸
化膜2はSi膜の異方性エツチングの際、ストッパとし
て作用し、半導体基板1が異方性エツチングによりダメ
ージを受けることがなくなる。
また、コンタクトホール4側面にSi膜の側壁6aを形
成し、コンタクトホール4底部の酸化膜2をエツチング
除去して半導体基板1を露出した後。
半導体基板1上及びSi膜の側壁6a上に高融点金属膜
7を選択的に成長するようにすれば、密着性も平坦性も
よい埋込み層を形成することができる。
〔実施例〕
第1図(a)〜(d)は実施例Iを示す工程順断面図で
ある。以下、これらの図を参照しながら実施例Iについ
て説明する。
第1図(a)参照 Si基板1上に、厚さが9例えば0.8μmのDPSG
膜2が形成されている。
D P S (42の上に、厚さ0.1μmのシリコン
窒化膜(SiJa)3を2例えばCVD法により形成す
る。
第1図(b)参照 シリコン窒化膜3の上に、コンタクトホール4形成用の
開口を有するレジストマスク4aを形成し。
その開口からシリコン窒化膜3とDPSG膜2を反応性
イオンエツチング(Ri E)によりエツチングして、
直径が1例えば1.0μmのコンタクトホール4を形成
する。エツチングガスは1例えばCHF、/CF、であ
る。
その後、レジストマスク4aを除去する。
第1図(c)参照 CVD法により全面にタングステンシリサイド(WSi
z)膜5を0.8011mの厚さに気相成長する。
コンタクトホール4は完全に埋込まれる。
第1図(d)参照 タングステンシリサイド膜5をエッチバックする。エツ
チングガスとして1例えばSF、/C12を使用し、シ
リコン窒化膜3が露出したところでエツチングを止める
このようにして、コンタクトホール4を埋込み。
剥がれることがなく1表面がほぼ平坦な埋込み層を形成
することができた。
第2図(a)〜(e)は実施例■を示す工程順断面図で
ある。以下、これらの図を参照しながら実施例■につい
て説明する。
第2図(a)参照 Si基板1上に、厚さが2例えば1.0μmのDPSG
膜2が形成されている。
DPSG膜2の上にコンタクトホール4形成用の開口を
有するレジストマスク4aを形成し、その開口からDP
SG膜2をRIEによりエツチングして、直径が9例え
ば1.0μmのコンタクトボール4を形成する。
その後、レジストマスク4aを除去する。
第2図(b)参照 CVD法により全面に厚さ500人のシリコン窒化(S
isNa) FI13を形成する。
第2図(c)参照 RIEによりシリコン窒化膜3をエツチングし。
シリコン窒化膜の側壁3aを形成する。この側壁の厚さ
は約500人であり、コンタクトホールの直径は約0.
9pmとなる。
第2図(d)参照 CVD法により全面にタングステンシリサイド(WSi
z)膜5を0.60μmの厚さに気相成長する。
コンタクトホール4は完全に埋込まれる。
第2図(e) タングステンシリサイド膜5をエッチバックする。エツ
チングガスとして2例えばSF、/Ctzを使用し、D
PSG膜2が露出したところでエツチングを止める。
このようにして、コンタクトホール4をカバレッジよく
埋込み1表面がほぼ平坦な埋込み層を形成することがで
きた。
第3図(a)〜(f)は実施例■を示す工程順断面図で
ある。以下、これらの図を参照しながら実施例■につい
て説明する。
第3図(a)参照 Si基板1上に、厚さが1例えば1.0amのPSG膜
2aが形成されている。
PSG膜2a上にコンタクトホール4形成用の開口を有
するレジストマスク4aを形成し、その開口からPSG
膜2aをRIEによりエツチングしてコンタクトホール
4を形成する。コンタクトホール4の直径は3例えば1
.0.czmである。エツチングはSi基板1上にPS
GM2aを500人の厚さに残す時点で止める。
その後、レジストマスク4aを除去する。
第3図(b)参照 CVD法により全面に厚さ100OAのポリSi膜6を
成長する。
第3図(c)参照 例えば、塩素ガス(CI□)を使用するRIEによりポ
リSi膜6をエツチングし、ポリSi膜の側壁6aを形
成する。この側壁の厚さは約1000人である。したが
って、コンタクトホール4の直径は約0.8 μmとな
る。
第3図(d)参照 コンタクトホール4の底部に残るPSG膜2aを。
例えば、 CHFz/CF4のRIBによりエツチング
して除去し、Si基板1を露出する。
第3図(e)参照 CVD法により全面にタングステンシリサイド(WSi
z)膜5を0.60μmの厚さに気相成長する。
コンタクトホール4は完全に埋込まれる。
第3図(f”)参照 タングステンシリサイド膜5をエッチバックする。エッ
チバックはPSG膜2aが露出したところで止める。
このようにして、コンタクトホール4を理込み表面がほ
ぼ平坦な埋込み層が形成できた。
実施例■〜■において成長するタングステンシリサイド
膜5の厚さは、コンタクトホール4を埋込むためには、
コンタクトホール4の直径の50%以上であればよいが
、n実に埋込むためには、ばらつきも考慮に入れて、6
0%以上、さらに安全を見込んで、75%以上であれば
全く問題がない。
第4図(a)〜(e)は実施例■を示す工程順断面図で
ある。以下、これらの図を参照しながら実施例■につい
て説明する。
第4図(a)参照 Si基板1上に、厚さが1例えば1.0μmのPSG膜
2aが形成されている。
PSG膜2a上にコンタクトホール4形成用の開口を有
するレジストマスク4aを形成し、その開口からPSG
膜2aをRIEによりエツチングして。
コンタクトホール4を形成する。コンタクトホール4の
直径は1例えば1.0μmである。エツチングはSi基
板1上にPSC膜2aを500人の厚さに残す時点で止
める。
その後、レジストマスク4aを除去する。
第4図(b)参照 CVD法により全面に厚さ500人のポリSi膜6を形
成する。
第4図(c)参照 塩素ガス(CIりを使用するRIEによりポリSi膜6
をエツチングし、ポリSi膜の側壁6aを形成する。こ
の側壁の厚さは約500人であり、コンタクトホール4
の直径は約0.9μmとなる。
第4図(d)参照 コンタクトホール4の底部に残るPSG膜2aを。
例えば、 CHFz/CF4のRIEによりエツチング
して除去し、Si基板1を露出する。
第4図(e)参照 CVD法によりタングステン(W)をコンタクトホール
4底面のSi基板1上と側面のポリSi膜の側壁6a上
に選択成長し、コンタクトホール4をタングステン膜7
で埋込む。
このようにして、コンタクトホール4を完全に埋込み9
表面をほぼ平坦にすることができた。
タングステン膜に替えて1例えば、モリブデン膜、モリ
ブデンチタン膜のような高融点金属膜を選択成長しても
よい。
実施例■、■において、コンタクトホール4形成時に底
部にPSG膜2aを一部残すのは2次の工程でポリ5i
llの側壁6aを形成する時、Si基板にRIEによる
ダメージが生じないようにするためである。
なお、ポリSi膜の側壁6aの厚さが、 1000Å以
上と厚い場合は、ポリSi膜の側壁6aの上部方向にも
選択成長が生じて、平坦性が悪くなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように9本発明によれば、コンタクトホー
ル内をカバレッジよく埋込み、剥がれることもなく1表
面の平坦性もよい導電層を形成することができる。
本発明は半導体デバイスの高集積化、多層化に大きく寄
与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は実施例■を示す断面図。 第2図(a)〜(e)は実施例■を示す断面図第3図(
a)〜(f)は実施例■を示す断面図。 第4図(a)〜(e)は実施例■を示す断面図である。 図において。 1は半導体基板であってSt基板。 2は酸化膜であってDPSG膜 2aは酸化膜であってPSG膜。 3はシリコン窒化膜。 3aはシリコン窒化膜の側壁。 4はコンタクトホール。 4aはマスクであってレジストマスク 5はタングステンシリサイド膜。 6はSi膜であってポリSi膜。 6aはSi膜の側壁であってポリSi膜の側壁7は高融
点金属膜であってタングステン膜実杷例■震す工背順酋
面旧 霊 1 ロ 惰 図 r千剖■玄示す工程順1反 第 3 旧

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔1〕半導体基板(1)上の酸化膜(2)にシリコン窒
    化膜(3)を被着する工程と、 マスク(4a)を用いて該シリコン窒化膜(3)と該酸
    化膜(2)をエッチングしてコンタクトホール(4)を
    形成する工程と、 全面にタングステンシリサイド膜(5)を成長して、該
    コンタクトホール(4)を完全に埋込む工程と、 該タングステンシリサイド膜(5)をエッチバックして
    、該シリコン窒化膜(3)を露出する工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。 〔2〕半導体基板(1)上の酸化膜(2)にコンタクト
    ホール(4)を形成した後、全面にシリコン窒化膜(3
    )を成長する工程と、 該シリコン窒化膜(3)を異方性エッチングによりエッ
    チングして、該コンタクトホール(4)側面にシリコン
    窒化膜の側壁(3a)を形成した後、全面にタングステ
    ンシリサイド膜(5)を成長して、該コンタクトホール
    (4)を完全に埋込む工程と、該タングステンシリサイ
    ド膜(5)をエッチバックして、該酸化膜(2)を露出
    する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 〔3〕半導体基板(1)上の酸化膜(2)をマスク(4
    a)を用いてエッチングし、該酸化膜(2)の一部を底
    部に残すコンタクトホール(4)を形成する工程と、 全面にSi膜(6)を成長した後異方性エッチングによ
    り該Si膜(6)をエッチングして該コンタクトホール
    (4)側面にSi膜の側壁(6a)を形成する工程と、 該コンタクトホール(4)底部の酸化膜(2)をエッチ
    ングして除去し半導体基板(1)を露出した後、全面に
    タングステンシリサイド膜(5)を成長して、該コンタ
    クトホール(4)を完全に埋込む工程と、該タングステ
    ンシリサイド膜(5)をエッチバックして、該酸化膜(
    2)を露出する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。 〔4〕半導体基板(1)上の酸化膜(2)をマスク(4
    a)を用いてエッチングし、該酸化膜(2)の一部を底
    部に残すコンタクトホール(4)を形成する工程と、 全面にSi膜(6)を成長した後異方性エッチングによ
    り該Si膜(6)をエッチングして該コンタクトホール
    (4)側面にSi膜の側壁(6a)を形成する工程と、 該コンタクトホール(4)底部の酸化膜(2)をエッチ
    ングして除去し半導体基板(1)を露出した後、該半導
    体基板(1)上及び該Si膜の側壁(6a)上に高融点
    金属膜(7)を選択的に成長して、該コンタクトホール
    (4)を埋込む工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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