JPH0521615A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH0521615A
JPH0521615A JP19709491A JP19709491A JPH0521615A JP H0521615 A JPH0521615 A JP H0521615A JP 19709491 A JP19709491 A JP 19709491A JP 19709491 A JP19709491 A JP 19709491A JP H0521615 A JPH0521615 A JP H0521615A
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JP
Japan
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hole
metal wiring
insulating film
contact hole
interlayer insulating
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JP19709491A
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English (en)
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Shunichi Inagi
俊一 稲木
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトホールやスルーホールでのメタル
カバレッジを向上させる。 【構成】 基板2上に層間絶縁膜4が形成され、層間絶
縁膜4にはコンタクトホール6が形成され、コンタクト
ホール6の側面には絶縁物の側壁8が形成されている。
側壁8の内側面は上方に向かって開くように傾斜してい
る。層間絶縁膜4上にはメタル配線10が形成され、コ
ンタクトホール6を経て基板2と接続されている。 【効果】 側壁8によりメタル配線のカバレッジが向上
する。また、コンタクトホールやスルーホールを写真製
版の解像力よりも小さく形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多層メタル配線を有する
半導体装置とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】メタル配線を有する半導体装置ではメタ
ル配線を形成するために、半導体基板の拡散領域、ゲー
ト電極又は下層メタル配線などの下地上に層間絶縁膜を
形成し、その層間絶縁膜にコンタクトホールやスルーホ
ールを設け、層間絶縁膜上のメタル配線と下地とをその
コンタクトホール又はスルーホールを経て接続させる。
半導体装置全体の集積度が大きくなり、素子が更に微細
化されていくに従って、層間絶縁膜に形成されるコンタ
クトホールやスルーホールの寸法も小さくなっていき、
メタルカバレッジも悪くなってくる。そのため、メタル
配線のカバレッジを向上するためにいくつかの手法が提
案されている。
【0003】例えば、コンタクトホールやスルーホール
用の開口を有するレジストをマスクとして層間絶縁膜の
膜厚の一部をウエットエッチング法により等方的にエッ
チングし、次にドライエッチングを行なって層間絶縁膜
に開口を設け、断面形状が上方で開いたテーパをもつよ
うにする方法が行なわれている。その方法と類似の方法
として、コンタクトホールに対応する開口を有するとと
もにその開口が穴の内方に向けてテーパをもつレジスト
裾部を形成し、まず層間絶縁膜に等方性エッチング処理
を施し、更にレジスト裾部が徐々に後退的にエッチング
される条件で異方性エッチングすることにより、やはり
断面形状がテーパ状になったコンタクトホールを形成す
る方法が提案されている(特開平2−125427号公
報参照)。
【0004】他の方法としては、コンタクトホールがほ
ぼ垂直な形状をもつような条件で層間絶縁膜にエッチン
グを施した後に、コンタクトホール上部のみを側面がテ
ーパ状になるように、エッチングガスに例えば六フッ化
イオウを加えるようなエッチング条件の制御を行なう方
法も提案されている(特開平2−122628号公報参
照)。更に他の方法としては、コンタクトホール内の周
辺に沿って金属の側壁を形成した後に、改めて金属配線
を形成してコンタクトホールを埋めることによりコンタ
クトホールの傾きを滑らかにする方法も提案されている
(特開平2−119139号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ウエットエッチングと
ドライエッチングを組み合わせる方法ではウエットエッ
チング時のばらつきが大きく、安定してコンタクトホー
ルやスルーホールを形成できないという欠点がある。エ
ッチングガスの条件を制御してドライエッチング時にコ
ンタクトホールやスルーホールにテーパをつける方法で
は、エッチングに時間がかかり、テーパのつき方も一定
しないという欠点をもっている。コンタクトホールにメ
タルの側壁を形成する方法では、メタル配線のカバレッ
ジに対しては有効であるが、微細化に関しては問題があ
る。本発明はコンタクトホールやスルーホールでのメタ
ルカバレッジを向上させた半導体装置を提供することを
目的とするものである。本発明はまた、そのような半導
体装置の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体基板
の拡散領域、ゲート電極又は下層メタル配線などの下地
に接続されたメタル配線を有し、このメタル配線と前記
下地とを結ぶコンタクトホール又はスルーホールの側面
には内側面が上方に向かって開くように傾斜した絶縁物
の側壁が設けられている。上記の半導体装置を製造する
ために、本発明の方法ではメタル配線と接続される下地
上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜にコンタクト
ホール又はスルーホールを形成し、そのコンタクトホー
ル又はスルーホールの側面に上方に向かって開くように
傾斜した絶縁物の側壁を形成した後にメタル膜を堆積
し、そのメタル膜にパターン化を施してメタル配線を形
成する。コンタクトホール又はスルーホールの側面の絶
縁物の側壁は、例えばコンタクトホール又はスルーホー
ルを形成した後、全面に絶縁膜を堆積し、その絶縁膜に
対してコンタクトホール又はスルーホールの底部に下地
が露出するまで全面エッチングを施すことにより形成す
る。本発明ではまた、多層メタル配線を有する半導体装
置において、下層メタル配線の全てのコンタクト部上に
スルーホールが形成され、各スルーホールでは下層メタ
ル配線のコンタクト上に上層メタル配線のメタルが埋め
込まれている。
【0007】
【実施例】図1は一実施例を表わす。2はシリコン基板
であり、MOSトランジスタなどの素子が形成されてい
る。基板2上に層間絶縁膜4が形成され、層間絶縁膜4
にはコンタクトホール6が形成されてメタル配線と基板
2の素子の拡散層などが接続されるようになっている。
コンタクトホール6の側面には絶縁物の側壁8が形成さ
れ、その側壁8の内側面は上方に向かって開くように傾
斜した形状に形成されている。層間絶縁膜4上にはメタ
ル配線10が形成され、コンタクトホール6を経て基板
2と接続されている。下地2はシリコン基板に限らずゲ
ート電極であってもよく、あるいは下層のメタル配線で
あってもよい。
【0008】図1の実施例によれば、コンタクトホール
6やスルーホールの側面に絶縁物の側壁8が形成されて
いるので、コンタクトホール6やスルーホールにおける
メタル配線10のカバレッジが向上して配線の信頼性が
高くなる。また、図1の実施例ではコンタクトホールや
スルーホールの内側に絶縁物の側壁8が形成されること
によりコンタクトホールやスルーホールが実質的に小さ
くなっている。例えばコンタクトホール6やスルーホー
ルのサイズが1μm×1μmの正方形であるとした場
合、側壁8が設けられることによってコンタクトホール
6やスルーホールの大きさが0.7〜0.8μmという
ように小さくなる。これにより、写真製版とエッチング
によりコンタクトホールやスルーホールを形成する際の
解像力が1μmであるとしても絶縁物の側壁8を設ける
ことにより解像力以上の小さいコンタクトホールやスル
ーホールを形成することができることを意味する。コン
タクトホールやスルーホールが小さくなるほど素子を微
細化する上で有利である。
【0009】図2により一実施例の製造方法を説明す
る。 (A)下地2は例えばシリコン基板にトランジスタやダ
イオード、抵抗などの素子が形成されたものとする。下
地2上に層間絶縁膜として例えばNSG膜4aを約30
00Åの厚さにCVD法により堆積し、その上に厚さが
約6000ÅのBPSG膜4bをCVD法により堆積す
る。この2層の層間絶縁膜4a,4bで層間絶縁膜4を
構成する。 (B)層間絶縁膜4上にレジスト膜12を塗布し、ベー
キングを行なった後、写真製版を施して、コンタクトホ
ールを形成する部分に開口を有するレジストパターンを
形成する。このレジスト膜12をマスクとして層間絶縁
膜4にドライエッチングを施してコンタクトホール6を
形成する。このとき、コンタクトホール6の寸法は最終
的に得ようとするコンタクトホールのサイズよりも例え
ば片側で0.2μm程度大きくしたマスクを用いて写真
製版を行なう。その結果、形成されるコンタクトホール
6のサイズも片側の寸法で0.2μm程度大きくなって
いる。
【0010】(C)レジスト膜12を除去した後、全面
にCVD法で絶縁膜としてNSG膜14を約2000Å
厚さに堆積する。 (D)絶縁膜14に対してドライエッチングによる異方
性エッチングを施し、コンタクトホール6の底部に下地
2が露出するまでエッチングを施す。これによりコンタ
クトホール6の内壁面に絶縁物の側壁8が形成される。
側壁8の形状は内側面が上方向に向って開くように傾斜
した形状である。絶縁膜14のエッチングではエンドポ
イントをきかせる。層間絶縁膜4は約8000Åが残
る。 (E)その後、通常の方法により全面にメタル膜10a
を堆積し、写真製版とエッチングによりパターン化を施
してしメタル配線を形成すると、図1に示された状態と
なる。図2の工程をメタル配線間のスルーホールの形成
に適用する場合も同じである。
【0011】図3は他の実施例を表わしている。シリコ
ン基板の拡散領域、ゲート電極又は下層メタル配線など
の下地20上に層間絶縁膜として例えばBPSG膜22
が形成され、写真製版とエッチングによりパターン化が
施されてコンタクトホール(又はスルーホール)24が
形成されている。層間絶縁膜22上からメタル配線26
が形成されてコンタクトホール24を介して下地20と
接続している。メタル配線26上には2層目の層間絶縁
膜28が形成され、層間絶縁膜28では全てのコンタク
ト部にスルーホール29が設けられる。層間絶縁膜28
の開口を経てメタル配線26と接続するように2層目の
メタル層30が形成されている。層間絶縁膜22のコン
タクトホール24と2層目の層間絶縁膜28のスルーホ
ール29は重なっており、その2つのホール24,29
でメタル配線26と2層目のメタル層30とが接続し、
コンタクトホール24におけるメタル配線26のカバレ
ッジを改善している。
【0012】2層目のメタル層30は配線を構成するこ
ともあるが、単に下層のメタル配線26のカバレッジを
向上させるためにコンタクト部のみ形成されたものであ
ることもある。層間絶縁膜28に形成されるスルーホー
ル29の大きさはコンタクトホール24よりも大きく設
定されている。コンタクトホール24とスルーホール2
9は従来の改善された方法により上方向に開くようなテ
ーパが付けられていてもよく、テーパのないほぼ垂直な
側面をもつホールであってもよい。
【0013】図3の実施例を製造する方法では、通常の
プロセスに従って下地20上に層間絶縁膜22を堆積
し、写真製版とエッチングによりコンタクトホール24
を形成し、メタル膜を堆積して写真製版とエッチングで
パターン化を施すことによりメタル配線26を形成す
る。その後、メタル配線26上から2層目の層間絶縁膜
28を堆積し、通常のメタル配線間のオーミックコンタ
クトをとるためのスルーホールとは別に全てのコンタク
トホール上にスルーホール29を形成する。その後、層
間絶縁膜上から全面にメタル膜をスパッタリング法など
により堆積し、写真製版とエッチングによりスルーホー
ル29を埋めるメタル層30を形成する。メタル層30
は通常の配線となるべき領域以外に下層メタル配線26
のコンタクト部にメタル層が残るようにパターン化を行
なう。メタル配線が更に多層構造になっても同様にして
コンタクト部に上層のメタル層を埋め込んでいけば、更
にメタルカバレッジが向上する。
【0014】
【発明の効果】請求項1の発明ではコンタクトホール又
はスルーホールの側面に絶縁物の側壁を形成したので、
メタル配線のカバレッジが向上して信頼性が高まる。ま
た、コンタクトホールやスルーホールで側面に絶縁物の
側壁を形成することによりコンタクトホールやスルーホ
ールのサイズが小さくなり、写真製版工程での解像度よ
りも小さいコンタクトホールやスルーホールを形成する
ことができて微細化に有利である。請求項2及び3の製
造方法によれば、コンタクトホール又はスルーホールの
側面の絶縁物の側壁を、全面に形成した絶縁膜をエッチ
バックすることにより形成しているので、コンタクトホ
ールやスルーホールの側面にテーパをつけるのが容易に
なり、ばらつきが小さく、量産性に適している。請求項
4の発明では下層メタル配線の全てのコンタクト上にス
ルーホールが形成されて上層メタル層が設けられるの
で、コンタクトでのメタルカバレッジが向上して信頼性
が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す概略断面図である。
【図2】図1の実施例の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図3】他の実施例を示すコンタクト部の端面図であ
る。
【符号の説明】
2,20 下地 4,22,28 層間絶縁膜 6,24 コンタクトホール 8 絶縁物の側壁 10,26,30 メタル層 29 スルーホール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の拡散領域、ゲート電極又は
    下層メタル配線などの下地に接続されたメタル配線を有
    し、このメタル配線と前記下地とを結ぶコンタクトホー
    ル又はスルーホールの側面には内側面が上方に向かって
    開くように傾斜した絶縁物の側壁が設けられている半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 メタル配線と接続される下地上に層間絶
    縁膜を形成し、この層間絶縁膜にコンタクトホール又は
    スルーホールを形成し、そのコンタクトホール又はスル
    ーホールの側面に上方に向かって開くように傾斜した絶
    縁物の側壁を形成した後にメタル膜を堆積し、そのメタ
    ル膜にパターン化を施してメタル配線を形成する半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 コンタクトホール又はスルーホールを形
    成した後、全面に絶縁膜を堆積し、その絶縁膜に対して
    コンタクトホール又はスルーホールの底部に前記下地が
    露出するまで全面エッチングを施すことにより前記絶縁
    膜の側壁を形成する請求項2に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 多層メタル配線を有する半導体装置にお
    いて、下層メタル配線の全てのコンタクト部上にスルー
    ホールが形成され、各スルーホールでは下層メタル配線
    のコンタクト上に上層メタル配線のメタルが埋め込まれ
    ている半導体装置。
JP19709491A 1991-07-10 1991-07-10 半導体装置とその製造方法 Pending JPH0521615A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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