JPH0458534A - 微細コンタクトホールの形成方法 - Google Patents

微細コンタクトホールの形成方法

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JPH0458534A
JPH0458534A JP17057690A JP17057690A JPH0458534A JP H0458534 A JPH0458534 A JP H0458534A JP 17057690 A JP17057690 A JP 17057690A JP 17057690 A JP17057690 A JP 17057690A JP H0458534 A JPH0458534 A JP H0458534A
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JP
Japan
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film
insulating film
contact hole
interlayer insulating
bpsg
Prior art date
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Pending
Application number
JP17057690A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Shibuya
司 渋谷
Tomoyuki Hikita
智之 疋田
Takayuki Fukushima
福嶌 孝之
Yasuhiro Koyama
康弘 小山
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、凹凸面での微細コンタクトホールの形成方法
に関する。
(ロ)従来の技術 微細化の進む集積回路の前半工程に於ける重要なポイン
トとして、メタル配線前の集積回路装置表面の平坦性の
向上が挙げられる。これは微細な配線の形成に大きく影
響すると共に、配線の信頼性向上にちかかわる。現在−
船釣には、最終の絶縁膜をB P S G (Boro
n Phosphorus 5ilicate Gla
sss)等のメルト性(熱による流動性)の大きな膜で
形成し、熱処理を加えることにより平坦性を向上してい
る。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかし、前記方法では、第4図(a)に示すように、最
終の絶縁膜を形成する前の凹凸部41,42に対して、
NSC膜43およびBPSG膜44の絶縁膜が熱処理後
凹部41で膜厚d+が1,0μmと厚く、ポリシリコン
層45上の凸部42て膜厚d。
が0.7μmと薄くなり、その後のコンタクトホールエ
ツチング工程[第4図(b)参、照コに於いて、エツチ
ングの対象となる絶縁膜厚が統一されず、さろにBPS
G膜44膜島4動量のバラツキが大きい事から、かなり
のマージンをもったエツチング条件々なり、コンタクト
ホール46,47を形成しても凸部42でのオーバーエ
ッチが避けられない状況であった。これにより、凸部と
なるゲートポリシリコン45の掘れ(図示Hで示す矢印
部分)等、の重大な問題が発生していた。
また、ビット線とワード線間の層間膜をフンタクト形成
後に熱処理などで平らにしたのちコンタクトホールを開
口し、メタル配線のカバレージを良くするためラウンド
エッチを行うようにした方法が提案されている。しかし
、ラウンドエッチはウェット処理で行う場合、制御か難
しく、またコンタクト部のりフロー後の層間膜の形状把
握も困難である。
本発明:よ、良好な平坦性を損なう事なく、前述の問題
点を回避する事を特徴とし1ニ、コンタクトホールの形
成方法を提供する事にある。
(ニ)課題を解決するにめの手段及び作用この発明は、
不純物拡散層およびゲート電極によって全面に形成され
る凹凸面を有する半導体基板上に、全面に、平坦化用の
層間絶縁膜を積層し、その層間絶縁膜を開口して上記不
純物拡散層または/およびゲート電極に至る微細コンタ
クトホールを形成するに際して、(1)半導体基板上に
、全面に、上記平坦化用の層間絶縁膜を実質的に均一な
厚さで積層し、(ii)予めその層間絶縁膜を開口して
コンタクトホールを形成し、(iii)そのコンタクト
ホールを含む半導体基板上に、全面に、絶縁膜を積層し
、(iv)少なくとも上記層間絶縁膜に対する選択性の
高い異方性エツチングをおこなって上記コンタクトホー
ルの側壁のみに上記絶縁膜を残存させ、(V)熱処理を
付して上記層間絶縁膜の平坦化をおこなうことを特徴と
する微細コンタクトホールの形成方法である。
すなわち、この発明は、コンタクトエッチ時の対象絶縁
膜厚を均一にする為、絶縁膜のメルトをコンタクトエッ
チ後に行う事を可能にしfニちのである。
具体的には、第1図に示すように、凹凸のある面に絶縁
膜を形成し、その絶縁膜を通して下地半導体導電層及び
導電膜に電極を設ける為、絶縁膜を開口する工程に於い
て、凹凸面に均一な厚さでNSGM8.BpSc膜9か
らなる第1の絶縁膜を形成した後、絶縁膜を異方的に垂
直に開口し、全面にンリコン窒化膜の第2の絶縁膜を形
成し、第1の絶縁膜に対する選択性の高い異方性のプラ
ズマエツチング法により第1の絶縁膜の開口部側面にの
み選択的に第2の絶縁膜13を残存させ、全面を第2の
絶縁膜に対する選択性の高い等方性のプラズマエツチン
グを行い、第1の絶縁膜を膜減りにさせ、開孔部表面に
第2の絶縁膜を筒状に突出させた後、所定の熱処理を行
い、最終的に凹凸面を平坦化する事を特徴とした、コン
タクトホールの形成方法が提供される。
また、第2図に示すように、凹凸のある面に絶縁膜を形
成し、その絶縁膜を通して下地半導体導電層及び導電膜
に電極を設ける為、絶縁膜を開口する工程に於いて、凹
凸面に均一な厚さで第1の絶縁膜8,9を形成した後、
絶縁膜上方を等方的に広く、下方を異方的に狭く2段階
に開口し、全面に第2の絶縁膜を形成し、異方性のプラ
ズマエツチング法により第1の絶縁膜下方の狭い開孔部
にのみ選択的に第2の絶縁膜13を残存させた後、所定
の熱処理を行い、凹凸面に均一であった第1の絶縁膜を
凹部で厚く、凸部で薄くなる様に流動させ、最終的に凹
凸面を平坦化する事を特徴としに、コンタクトホールの
形成方法が提供される。
さろには、第3図に示すように、ピント線19、ワード
線間のSi○、膜20、BPSG膜21膜層1膜をリフ
ローさせる前にコンタクトホール22を形成し、その部
分にCVD膜23を堆積させておき、コンタクトホール
の側壁の形状を保ちながらリフローさせ、カバレーノ性
の良好なコンタクトホールを形成するようにしたものか
提案されこの発明における層間絶縁膜としては、下層に
NSC膜、上層にBPSG膜を有する2層構造のものが
挙げられる。
この発明における絶縁膜としては、上記層間絶縁膜上に
堆積中に、その層間絶縁膜を大幅にリフローしないよう
な材料のものが選択されるのか好ましく、例えばSiN
3膜やLTO(S i Oz)膜などの周知の膜が挙げ
られる。これらは公知のCVD法などで容易に形成でき
る。
そして、この絶縁膜は、例えば層間絶縁膜のBPSG膜
のみならず、NSC膜やS iO2膜、さらにはゲート
酸化膜及び下地シリコン・ゲートポリシリコンとの選択
性の高い異方性エツチングによりコンタクトホール側壁
に残存される。
(ホ)実施例 本実施例では、CMO9半導体集積回路装置を例に説明
するが、コンタクトホール形成前に凹凸面を有し、後に
平坦化を必要とする半導体集積回路装置であれば、全て
に適用される。
第1図はこの発明の第1の実施例を示す。
まず、第1図(a)において、P型ンリコン基板1に選
択的にN型拡散領域(Nウェル)2を形成し、選択酸化
(LOCO5法)等により分離領域5を形成しfコ後、
活性領域にゲート酸化膜3を形成し、ゲート酸化膜上に
ポリシリコン等の導電膜によりゲート電極4を形成する
。次に、分離の酸化膜5とゲート電極3をマスクに、N
ウェル2上にPチャネルトランジスタのソース・ドレイ
ンとなるP゛拡散領域6.6を、P基板上にNチャネル
トランジスタのソース・ドレインとなるN゛拡散領域7
,7をイオン注入等により形成する。
次に、全面にN S C(Nondope 5ilic
ate Glass)8を形成し、続いて全面にBPS
G9を形成する[第1図(b)参照]。
この時点での各領域上の絶縁膜厚は均一となっている。
次に、所定フォト技術により、レジストにより絶縁膜9
上にコンタクトホールパターンIOを形成し「第1図(
c)参照コ、異方性エッチ(リアクティブ イオン エ
ツチングetc )により、BPSG膜9とNSC膜8
とゲート酸化膜3をは:マ゛垂直に開口してコンタクト
ホール11,12を形成する(第1図(d)参照)。
この際、各領域上の絶縁膜厚は均一である為、局部的な
オーバーエッチは、起こり得ない。訂記レジストパター
ン10を除去した後、全面にノリコン窒化膜をデボジン
コンし、BPSG−NSC・ゲート酸化膜及び、下地シ
リコン・ゲートポリシリコンとの選択性の高い異方性エ
ッチを行い、BPSG膜9とNSC膜8とゲート酸化膜
3の垂直に開口されfこコンタクトホール11,12の
各側面にのみノリコン窒化膜13を残存させる(第1図
(e)参照)。
次に、全面をシリコン窒化膜に対する選択性の高い等方
性のプラズマエツチングを行い、BPSG膜9を膜減り
させ、開孔部表面にシリコン窒化膜13を筒状に突出さ
せる(第1図(f)参照)。
次に、全面を所定の温度でBPSG膜9のメルトを行い
表面の平坦化を行う(第1図(g)参照)。
この際、微細コンタクトホール11.12へのBPSG
の流れ込みが懸念されるか、ホール表面に残存させた筒
状のシリコン窒化膜13がブロックとなる為、問題無い
次に、全面をBPSG−NSC・ゲート酸化膜及び、下
地シリコン・ゲートポリシリコンとの選択性の高い等方
性エッチを行い、シリコン窒化膜13を除去し、コンタ
クトホール11.12の形成を完了する[第1図(h)
参照)。
このように本実施例では、微細のコンタクトホール11
.12を最終絶縁膜9の平坦化(メルト)以前に開口す
る事が出来る為、コンタクトホールエッチの際の、局部
的なオーバーエッチを回避出来、しかも、従来の平坦性
を全く損なう事が無い。
第2図はこの発明の第2の実施例を示す。
まず、第2図(a)に示すように、P型ンリコン基板l
に選択的にN型拡散領域(Nウェル)2を形成し、選択
酸化(LOCOS法)等により分離領域5を形成した後
、活性領域にゲート酸化膜3を形成し、ゲート酸化膜上
にポリソリコン等の導t@によりゲート電極4を形成す
る。次に、分離の酸化膜とゲート電極をマスクに、Nウ
ェル上にPチャンネルトランジスタのソ・ドレインとな
るP°拡散領域6を、P基板上にNチャンネルトランジ
スタのソース・トレインとなるN゛拡散領域7をイオン
注入等により形成する。
次に、全面にN S C(Nondope 5ilic
ate Glass)8を形威し、続いて全面にRPS
G9を形成する。
「第2図(b)参照コ。
この時点での各領域上の絶縁膜厚は均一となっている。
続いて、所定のフォト技術により、レジストにより絶縁
膜上にコンタクトホールパターン10を形成しく第2図
(c)参照)、等方性エッチ(フッ酸系エッチャントに
よるウェットエッチetc )により、BPSG膜上方
を等方的にエツチングし、同レジストパターンを用いて
、異方性エッチ(リアクティブ イオン エツチングe
tc)により、下方のBPSG膜とNSC膜とゲート酸
化膜をほぼ垂直に開口してコンタクトホール1112を
形成する[第2図(d)参照:。
この際、各領域上の絶縁膜厚は均一である為、局部的な
オーバーエッチは、起こり得ない。
次に、前記レジストパターンを除去し1こ後、全面にシ
リコン窒化膜をデポノノヨンし、前記BPSG−NSG
・ゲート酸化膜及び、下地シリコン・ゲートポリシリコ
ンに対し選択性の高い異方性エッチを行い、BPSG膜
とNSC膜とゲート酸化膜の垂直に開口されたコンタク
トホール11,12の便j面にのみシリコン窒化膜13
を残存させる(第2図(e)参照)。
次に、所定の温度でBPSG膜9のメルトを行い表面の
平坦化を行う[第2図(f)参照コ。
この際、微細コンタクトホール11,12へのBPSG
9の流れ込みが懸念されるが、BPSG膜上方の等方性
の開口領域がバッファとなり、ホール側面に残存させた
シリコン窒化膜13がブロックとなる為、問題無い。
第3図は、コンタクト部はBPSG膜のデポ後の形状を
維持でき、その開口部のトップはラウンド エッチを行
った場合と同様にテーパーを有し、かつコンタクトのな
い部分をメルトががかりなめらかな形状に作成できるよ
うにしたこの発明の第3の実施例を示す。
まず、第3図(a)に示すように、5iC1y膜2゜及
びBPSG膜21をデポし、第3図(b)に示すように
コンタクトホール22を開口し、例えば、SiN、膜を
CVD法により全面に積層する。このCVD膜は堆積中
に層間絶縁膜21を大幅にフローさせないものを選ぶ。
そしてコンタクト周辺を除いてCVD膜23を取り去り
[第3図(b)参照]、CVD膜23をストッパーにし
て、他の部分の層間絶縁膜21をリフローシ(第3図(
c)参照)、その後、コンタクト部22に残っているC
VD膜23を取り去る。
上記の方法を用いると、コンタクトホール22を形成後
、側壁にCVD膜23を堆積したので、コンタクト部2
2の形状は堆積されたままの形状を保ちなだらかである
。すなわち、カバレージ性のきわめて良好な形状のコン
タクト孔22が形成される。これに対しCVD膜を取り
去りf二部分は、リフローがかかりメタル配線の加工は
容易になる。
このように、本方法は、堆積時のコンタクト部の形状さ
え把握すればよいので制御しやすくてきる。
(へ)発明の効果 本発明によれば、微細なコンタクトホールを最終絶縁膜
の平坦化(メルト)以前に開口する事が出来る為、コン
タクトホールエッチの際の、局部的なオーバーエッチを
回避出来、しかも、従来の平坦性を全く損なう事が無く
、高信頼性な集積回路の微細な電極形成に大きく寄与で
き、大容量DRAM等のメモリキャバンタの製造に、多
大の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図はそれぞれこの発明の第1〜第3の各実施例
を説明するための製造工程説明図、第4図は従来例の製
造工程説明図である。 1・・・・・・P型シリコン基板、 4・・・・・・ゲート電極、5・・・・・分離酸化膜、
8 ・・・NSC膜(層間絶縁膜)、 9・・・・・・BPSG膜(層間絶縁膜)、10・・・
・・・コンタクトホールlくターン、11.12・・・
・・・コンタクトホール、I3・・・・・・シリコン窒
化膜(絶縁膜)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、不純物拡散層およびゲート電極によって全面に形成
    される凹凸面を有する半導体基板上に、全面に、平坦化
    用の層間絶縁膜を積層し、その層間絶縁膜を開口して上
    記不純物拡散層または/およびゲート電極に至る微細コ
    ンタクトホールを形成するに際して、 (i)半導体基板上に、全面に、上記平坦化用の層間絶
    縁膜を実質的に均一な厚さで積層し、(ii)予めその
    層間絶縁膜を開口してコンタクトホールを形成し、 (iii)そのコンタクトホールを含む半導体基板上に
    、全面に、絶縁膜を積層し、 (iv)少なくとも上記層間絶縁膜に対する選択性の高
    い異方性エッチングをおこなって上記コンタクトホール
    の側壁のみに上記絶縁膜を残存させ、(v)熱処理を付
    して上記層間絶縁膜の平坦化をおこなうことを特徴とす
    る微細コンタクトホールの形成方法。
JP17057690A 1990-06-27 1990-06-27 微細コンタクトホールの形成方法 Pending JPH0458534A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5552342A (en) * 1993-08-20 1996-09-03 Nippondenso Co., Ltd. Method for producing a contact hole in a semiconductor device using reflow and etch
CN1079578C (zh) * 1995-03-04 2002-02-20 现代电子产业株式会社 半导体器件中接触的形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5552342A (en) * 1993-08-20 1996-09-03 Nippondenso Co., Ltd. Method for producing a contact hole in a semiconductor device using reflow and etch
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