JPH05275543A - 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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JPH05275543A
JPH05275543A JP4068933A JP6893392A JPH05275543A JP H05275543 A JPH05275543 A JP H05275543A JP 4068933 A JP4068933 A JP 4068933A JP 6893392 A JP6893392 A JP 6893392A JP H05275543 A JPH05275543 A JP H05275543A
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JP
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layer
film
layers
wiring
wiring layer
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JP4068933A
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Toshio Taniguchi
敏雄 谷口
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に関し,複数のコンタ
クトホールの深さをそろえる方法を目的とする。 【構成】 半導体基板1上に積層されたn(n≧3)層
の配線層を有する半導体装置の製造において,第(n−
1)層目の配線層10a を形成する際, 第(n−2)層目
以下の配線層3a, 5aを露出する第1のコンタクトホール
を形成し,全面に第1の導体膜を堆積した後パターニン
グして第(n−1)層目の配線層10a を形成しかつ第
(n−2)層目以下の配線層に接続する接続層10b, 10c
を形成し, 次いで,全面に絶縁膜11, 12を堆積した後,
第(n−1)層目の配線層10a 及び接続層10b, 10cを露
出する第2のコンタクトホール13a, 13b, 13cを形成
し,次いで,全面に第2の導体膜を堆積した後パターニ
ングして該第(n−1)層目の配線層10a 及び接続層10
b, 10cに接続する第n層目の配線層14a, 14b, 14c を形
成するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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,半導体基板上に複数のコンタクトホールを
形成する方法に関する。
【0002】近年,LSIの高集積化の要求に伴い,配
線層の高密度化,多層配線化が要求されている。このた
め,最上層の配線層は半導体基板をはじめ,複数の配線
層とコンタクトをとる必要がある。
【0003】
【従来の技術】従来のLSIにおいて,最上層のAl配
線層がコンタクトをとる相手は,Si基板以外では1層
のポリSi層か多くても2層のポリSi層であることが
多かった。
【0004】ところが,近年のLSIにおいては,Si
基板は勿論,その他に3層,4層のポリSi層とコンタ
クトをとる必要が多くなってきている。図4(a) 〜(d)
は3層の中間配線層を有する半導体装置を製造する従来
例を示す工程順断面図であり,シールデッドビット線構
造をとるスタックトキャパシタDRAMの製造工程を示
している。以下,これらの図を参照しながら,従来例の
工程の概略を説明する。
【0005】図4(a) 参照 Si基板1にフィールド酸化膜2を形成する。絶縁膜を
介して全面にポリSiを堆積し,それをパターニングし
て第1層目の配線層3a, 3b, 3cを形成する。これらの配
線層はワード線となるものである。全面に絶縁膜4を形
成する。
【0006】次いで,素子領域に開口した後,全面にポ
リSiを堆積し,それをパターニングして第2層目の配
線層5a, 5bを形成する。これらの配線層はビット線とな
るものである。全面に絶縁膜6を形成する。
【0007】次いで,素子領域に絶縁膜7を形成しその
一部に開口した後,ポリSiを堆積し,それをパターニ
ングして蓄積電極8を形成する。 図4(b) 参照 絶縁膜7をエッチングして除去した後,蓄積電極8表面
を酸化して酸化膜9を形成する。酸化膜9はキャパシタ
用絶縁膜である。次いで,全面にポリSiを堆積し,そ
れをパターニングして第3層目の配線層10a 及びセルプ
レート10e を形成する。
【0008】図4(c) 参照 全面にCVD−SiO2 膜11及びCVD−BPSG膜12
を形成する。レジストマスクをマスクにして絶縁膜4,
6,11, 12をエッチングし,Si基板1,第1層目の配
線層3a, 第2層目の配線層5a, 第3層目の配線層10a を
それぞれ露出するコンタクトホール23d, 23c, 23b, 23a
を形成する。
【0009】図4(d) 参照 全面にAl膜を堆積し,そのAl膜をパターニングし
て,Si基板1,第1層目の配線層3a, 第2層目の配線
層5a, 第3層目の配線層10a にそれぞれ接続する最上層
の配線層24d, 24c, 24b, 24aを形成する。
【0010】このようにしてSi基板1及び3層の配線
層3a, 5a, 10a に接続する最上層の配線層が形成され
る。ところで,この従来の製造方法では,形成されたコ
ンタクトホール23d, 23c,23b, 23aの深さが各配線層の
深さに応じて互いに異なり,そのためコンタクトホール
形成に要する時間が互いに異なり,形状制御がうまくで
きないという問題が生じる。
【0011】さらに,深いコンタクトホールは,最上層
の配線層を形成する時,カバレッジ不良を起こしやすい
といった問題も生じる。
【0012】
【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,多層配線層の形成の際,最上層の配線層を形成す
る前にコンタクトホールの深さをそろえておく方法を提
供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜 (d)及び図2
(e) 〜(g) は,それぞれ,実施例を示す工程順断面図
(その1),(その2)を示し,図3(a) 〜(c) は接続
層の形成例を示す断面図である。
【0014】上記課題は,半導体基板1上に積層された
n(n≧3)層の配線層を有する半導体装置の製造にお
いて,第(n−1)層目の配線層10a を形成する際, 第
(n−2)層目以下の配線層3a, 5aを露出する第1のコ
ンタクトホールを形成し,全面に第1の導体膜を堆積し
た後パターニングして第(n−1)層目の配線層10aを
形成しかつ第(n−2)層目以下の配線層に接続する接
続層10b, 10cを形成し, 次いで,全面に絶縁膜11, 12を
堆積した後,該第(n−1)層目の配線層10a及び該接
続層10b, 10cを露出する第2のコンタクトホール13a, 1
3b, 13c を形成し,次いで,全面に第2の導体膜を堆積
した後パターニングして該第(n−1)層目の配線層10
a 及び該接続層10b, 10cに接続する第n層目の配線層14
a, 14b,14c を形成する半導体装置の製造方法によって
解決される。
【0015】また,前記第1の導体膜は前記第1のコン
タクトホールを完全に埋め込む厚さに堆積する半導体装
置の製造方法によって解決される。また,前記第1の導
体膜は下層膜15と上層膜16を順次堆積する半導体装置の
製造方法によって解決される。
【0016】
【作用】本発明によれば,第n層目の配線層を形成する
時,第(n−1)層目の配線層10a を露出する第2のコ
ンタクトホール13a の深さと,第(n−2)層目以下の
配線層に接続する接続層10b, 10cを露出する第2のコン
タクトホール13b, 13cの深さが等しくなる。したがっ
て,第2のコンタクトホールの形成に要する時間が等し
くなり形状制御が容易になる。また,深い所に形成され
ている第(n−2)層目以下の配線層に接続する接続層
10b, 10cがあるから,第2のコンタクトホール13b, 13
c の深さはその分浅くてもよくなり,そこを埋め込む第
n層目の配線層のカバレッジがよくなる。
【0017】また,第1のコンタクトホールを完全に埋
め込む厚さに第1の導体膜を堆積すれば,その後形成さ
れる第2のコンタクトホールの深さを均一にすることが
できる。また,その時,第1の導体膜は下層膜15と上層
膜16を順次堆積するようにすれば,上層膜16を下層膜15
より低抵抗の膜とすることにより,低抵抗の接続層を形
成することができる。
【0018】
【実施例】図1(a) 〜 (d)及び図2(e) 〜(g) は,それ
ぞれ,実施例を示す工程順断面図(その1),(その
2)であり,シールデッドビット線構造をとるスタック
トキャパシタDRAMの製造工程を示している。図3
(a) 〜(c) は接続層の形成例を示す断面図である。
【0019】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。 図1(a) 参照 Si基板1に厚さが例えば3000Åのフィールド酸化膜2
を形成する。厚さが例えば 150Åの絶縁膜を介して,全
面に厚さが例えば1000ÅのポリSi膜を堆積し,それを
パターニングして第1層目の配線層3a, 3b, 3cを形成す
る。これらの配線層はワード線となる。全面に厚さが例
えば 500〜1000ÅのCVD−SiO2 膜4を形成する。
【0020】図1(b) 参照 素子領域のCVD−SiO2 膜4に開孔を形成した後,
全面に厚さが例えば1000ÅのポリSi膜を堆積し,それ
をパターニングして第2層目の配線層5a, 5bを形成す
る。これらの配線層はビット線となるものである。次い
で,全面に厚さが例えば1000ÅのCVD−SiO2 膜と
CVD−SiN膜の2層絶縁膜6を形成する。
【0021】図1(c) 参照 素子領域にCVD−SiO2 膜7を形成しその一部に開
孔を形成した後,厚さが例えば 500ÅのポリSiを堆積
し,それをパターニングして蓄積電極8を形成する。
【0022】図1(d) 参照 CVD−SiO2 膜7をエッチングして除去する。この
時,2層絶縁膜6の上層のCVD−SiN膜はストッパ
として作用する。その後,蓄積電極8表面を酸化して酸
化膜9を形成する。酸化膜9はキャパシタ用絶縁膜とな
る。
【0023】図2(e) 参照 マスクを用いて(図示せず)第2層目の配線層5a,第1
層目の配線層3a,Si基板1を露出するコンタクトホー
ル(第1のコンタクトホール)を形成した後,全面に厚
さが例えば1000〜1500ÅのポリSi膜を堆積し,それを
パターニングして第3層目の配線層10a ,第2層目の配
線層5aに接続する接続層10b, 第1層目の配線層3aに接
続する接続層10c, Si基板1に接続する接続層10d,及
びセルプレート10e を形成する。
【0024】図2(f) 参照 全面に厚さが例えば 500ÅのCVD−SiO2 膜11及び
厚さが例えば3000ÅのCVD−BPSG膜12を形成す
る。
【0025】レジストマスクをマスクにして(図示せ
ず)CVD−SiO2 膜11及びCVD−BPSG膜12を
ドライエッチングし,第3層目の配線層10a を露出する
コンタクトホール(第2のコンタクトホール)13a 及び
接続層10b ,10c ,10d をそれぞれ露出するコンタクト
ホール(第2のコンタクトホール)13b, 13c, 13d を形
成する。エッチャントとして,例えばCHF3 / CF4/
Arの混合ガスのプラズマを用いる。
【0026】図2(g) 参照 全面に厚さが例えば3000〜4000ÅのAl膜を堆積し,そ
のAl膜をパターニングして,第3層目の配線層10a に
接続する最上層の配線層14a 及び接続層10b ,10c ,10
d にそれぞれ接続する最上層の配線層14b, 14c, 14d を
形成する。
【0027】このようにしてSi基板1及び3層の配線
層3a, 5a, 10a に接続する最上層の配線層が形成され
る。コンタクトホール13a, 13b, 13c, 13dの深さは等し
く,最上層の配線層14a, 14b, 14c, 14dのカバレッジは
良好であった。
【0028】実施例に示したようにシールデッドビット
線構造をとるスタックトキャパシタDRAMの製造の際
本発明を適用すると,接続層10b, 10c, 10d の形成はセ
ルプレート10e の形成と同時にできるから便利である。
セルプレート10e はセル上にしかなく,最上層のAl膜
がコンタクトをとるSi基板や多層配線層の形成される
周辺回路部分にはセルプレート10e のパターンはないか
ら,接続層10b, 10c,10d の形成はセルプレート10e の
形成と同時にできる。
【0029】また,セルプレートに限らず,素子領域の
最上層にあるパターンを形成する時に同時に接続層を形
成することができる。図3(a) 〜(c) は接続層の形成例
を示す断面図である。
【0030】接続層10b, 10c,10d の表面を平坦に形成
することにより第2のコンタクトホールの底を平坦にす
る。それからAl膜を堆積すれば,第2のコンタクトホ
ールのAl膜のカバレッジをさらに良くすることができ
る。
【0031】図3(a) 〜(c) は,第1層目の配線層3a上
の接続層を例として示している。 図3(a) 参照 例えばCVD法により第1のコンタクトホールを埋め込
むポリSi膜の厚さを, 第1のコンタクトホールの幅ま
たは径の1/2以上とする。このようにして第1のコン
タクトホールを完全に埋め込み,表面を平坦にした後,
パターニングして接続層10c を形成する。
【0032】図3(b) 参照 例えばCVD法により第1のコンタクトホールを埋め込
むポリSi膜15を薄く形成し,その上に例えばWSix
膜16を例えばCVD法により成長して, 第1のコンタク
トホールを完全に埋め込み,表面を平坦にした後,パタ
ーニングしてポリサイド膜の接続層15, 16を形成する。
接続層が厚い場合,全部をポリSi膜で形成するより
も,ポリSi膜の一部をWSix 膜のようなシリサイド
膜で置き換えることにより接続層の抵抗を下げることが
できる。
【0033】図3(c) 参照 接続層となる複合膜の別の形成方法を示す。例えばCV
D法により第1のコンタクトホールを埋め込むポリSi
膜を薄く形成した後,パターニングして接続層の下部10
c を形成する。その上に抵抗の低い金属膜として例えば
WSix 膜17を選択成長して, 第1のコンタクトホール
を完全に埋め込み,表面を平坦にする。このようにすれ
ば,セルフアラインで低抵抗の接続層が形成できる。
【0034】なお,実施例は積層された3層の下層配線
層に接続する最上層の配線層を形成する例について述べ
たが,本発明の方法は最上層の配線層を加えて3層以上
の配線層を有する半導体装置の製造に適用できる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
複数の下層配線層に接続する最上層の配線層を形成する
時,下層配線層に接続するコンタクトホールの深さをそ
ろえることができる。その結果,コンタクトホールの形
状制御が容易になる。
【0036】また,複数の下層配線層に接続する接続層
の形成によりコンタクトホールの深さが浅くなるから,
最上層の配線層のコンタクトホール内のカバレッジが良
好となる。
【0037】本発明は半導体装置の高集積化,高性能化
に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面図(その
1)である。
【図2】(e) 〜(g) は実施例を示す工程順断面図(その
2)である。
【図3】(a) 〜(c) は接続層の形成例を示す断面図であ
る。
【図4】(a) 〜(d) は従来例を示す工程順断面図
【符号の説明】
1は半導体基板であってSi基板 2はフィールド酸化膜 3a〜3cは第1の配線層であってポリSi膜 4は絶縁膜であってCVD−SiO2 膜 5a, 5bは第2の配線層であってポリSi膜 6は絶縁膜であって2層絶縁膜 7は絶縁膜であってCVD−SiO2 膜 8は蓄積電極であってポリSi膜 9はキャパシタ用絶縁膜であって酸化膜 10a は第3の配線層であってポリSi膜 10b, 10c, 10d は接続層であってポリSi膜 10e はセルプレートであってポリSi膜 11は絶縁膜であってCVD−SiO2 膜 12は絶縁膜であってCVD−BPSG膜 13a 〜13d はコンタクトホールであって第2のコンタク
トホール 14a 〜14d は配線であり最上層の配線層であってAl膜 15は接続層であってポリSi膜 16, 17は接続層でありシリサイド膜であってWSix 膜 23a 〜23d はコンタクトホール 24a 〜24d は配線であり最上層の配線層であってAl膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 E 8427−4M 27/108

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(1) 上に積層されたn(n≧
    3)層の配線層を有する半導体装置の製造において, 第(n−1)層目の配線層(10a) を形成する際, 第(n
    −2)層目以下の配線層(3a, 5a)を露出する第1のコン
    タクトホールを形成し,全面に第1の導体膜を堆積した
    後パターニングして第(n−1)層目の配線層(10a) を
    形成しかつ第(n−2)層目以下の配線層に接続する接
    続層(10b, 10c)を形成し, 次いで,全面に絶縁膜(11, 12)を堆積した後,該第(n
    −1)層目の配線層(10a) 及び該接続層(10b, 10c)を露
    出する第2のコンタクトホール(13a, 13b,13c)を形成
    し,次いで,全面に第2の導体膜を堆積した後パターニ
    ングして該第(n−1)層目の配線層(10a) 及び該接続
    層(10b, 10c)に接続する第n層目の配線層(14a, 14b, 1
    4c) を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第1の導体膜は前記第1のコンタク
    トホールを完全に埋め込む厚さに堆積することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の導体膜は下層膜(15)と上層膜
    (16)を順次堆積することを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005252279A (ja) * 2005-03-30 2005-09-15 Fujitsu Ltd 半導体装置とその製造方法
US7649261B2 (en) 1996-07-18 2010-01-19 Fujitsu Microelectronics Limited Highly integrated and reliable DRAM and its manufacture
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