JPH05283363A - 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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JPH05283363A
JPH05283363A JP8181392A JP8181392A JPH05283363A JP H05283363 A JPH05283363 A JP H05283363A JP 8181392 A JP8181392 A JP 8181392A JP 8181392 A JP8181392 A JP 8181392A JP H05283363 A JPH05283363 A JP H05283363A
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JP
Japan
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film
contact hole
thickness
insulating film
resist
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Application number
JP8181392A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideji Hirao
秀司 平尾
Toyokazu Fujii
豊和 藤居
Tetsuya Ueda
哲也 上田
Susumu Matsumoto
晋 松本
Yuka Terai
由佳 寺井
Tomoyasu Murakami
友康 村上
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 コンタクトホールやスルーホールをWなどの
金属で埋め込む際に、ホール部分の堀れ下がりを生じな
い半導体装置の信頼性高い製造方法を提供する。 【構成】 拡散層11に達する層間絶縁膜12に形成さ
れたコンタクトホール13、TiN密着層15、化学気
相成長法によるW膜14、コンタクトホール13と同じ
パターンのレジスト16を有している。CVD法は段差
被覆性に優れているため、傾斜部分17でのW膜厚T1
は平坦部分でのW膜厚T2より厚くなる。レジスト16
の厚さは、その膜厚差(T1−T2)のW膜をエッチン
グする間にちょうど無くなる膜厚とする。従って、全面
エッチングによってレジストが無くなった時、コンタク
トホール上と傾斜部分でのW膜厚は等しくなり、傾斜部
のW膜を除去するためのオーバーエッチング時にコンタ
クトホール内のW膜が掘れ下がることを防止している。

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
係わり、配線の接続部の電極形成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンタクトホールに電極を形成する場合
において、通常はAl等の金属が用いられ、その堆積方
法としてスパッタ法が採用されている。しかしながら半
導体素子の微細化にともなってコンタクトホールのアス
ペクト比(深さ/径)が1以上になると、スパッタ法で
はカバレッジが悪いためコンタクトの側面にほとんどA
lが付着しなくなる。その結果、側壁の薄いAl配線の
部分では電流密度が大きくなることによるエレクトロマ
イグレーション(EM)耐性、またストレスによるスト
レスマイグレーション(SM)耐性が劣化するために断
線等が起こり、信頼性に重要な問題が発生することにな
る。これを防ぐためにコンタクトホールに金属電極を埋
め込む技術がある。この例を図3を用いて説明する。図
3(a)では、シリコン基板10上に形成されたBPSG
膜12にn+叉はp+拡散層11に達するようにコンタク
トホール13を形成する。続いて図3(b)では絶縁膜
12と密着性の良い金属膜15たとえばTiN膜をスパ
ッタ法で堆積し、次に化学気相成長(CVD)法によっ
て六弗化タングステン(WF6)ガスを用いてタングス
テン(W)膜14を堆積する。しかる後、コンタクトホ
ール以外のW膜、TiN膜15を除去し、電極を形成す
る(図3(c))。ここで19はコンタクトホール内部
のタングステン膜を示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、CVD法は段
差被覆性が良いため、図3(b)に示されるように基板
に段差がある場合、傾斜17の部分でのW膜厚T1が平
坦部の膜厚T2より厚くなる。このW膜の全面エッチン
グを行なう時、平坦部分でのW膜が除去された後も傾斜
17の部分ではW膜が除去されずに残る(図3
(c))。このW膜の残り18は、後工程の配線形成時
に配線ー配線間のショート等の不良を引き起こす。従っ
て、このW膜の残り18を除去する必要があり、引続き
エッチングを行なってこのW膜の残り18を除去する
と、同時にコンタクトホール内のW膜も除去され、掘れ
下がり20が生じる(図3(d))。このようにコンタ
クトホール内にW電極を形成した後は、通常スパッタ法
によってAl配線を形成する。しかし、図3(d)に示
されるようにコンタクトホール上部に掘れ下がり20が
生じていると、段差被覆性の悪いスパッタ法では、図3
(e)のように掘れ下がった部分の側壁でAl21の膜
厚は薄くなり、EM耐性,SM耐性等が劣化し電極を形
成しても十分な信頼性を得ることができなくなるという
問題がある。
【0004】本発明は上記問題点に鑑み、コンタクトホ
ールやスルーホールをタングステン等の金属で埋め込む
際にホール部分の掘れ下がりを生じない半導体装置の製
造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに請求項1記載の本発明の半導体装置の製造方法は、
コンタクトホール部及び絶縁膜上に金属膜を堆積し、前
記金属膜上に前記開孔部と同じ位置に同形状のレジスト
膜を形成後、金属膜をレジスト膜と同時に除去を行な
う。
【0006】また請求項2記載の本発明の半導体装置
は、半導体基板の所定の位置に形成された能動素子を形
成する工程と、該能動素子を覆い隠すように前記基板上
の全面に第一の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第一
の層間絶縁膜上に第二の層間絶縁膜を形成する工程と、
所定の位置にコンタクトホールを開孔する工程と前記コ
ンタクトホールを埋め込むために全面に金属膜を形成す
る工程と、前記コンタクトホール以外の部分の不要な金
属膜を第二の層間絶縁膜とともにエッチングで取り除く
工程を備えたものである。
【0007】
【作用】請求項1記載の本発明は上記した方法を用いれ
ば、絶縁膜に開孔されたコンタクトホール部及び絶縁膜
上に例えばタングステン(W)等の金属膜を堆積した
後、コンタクトホールと同位置に同形状のレジスト膜を
形成する。しかる後、コンタクトホール内部以外のW膜
をレジストとともに除去する。CVD法で形成したW膜
は段差被覆性に優れるため、傾斜部分でのW膜厚は平坦
部分での膜厚よりも厚くなり膜厚差を生じるのである
が、コンタクトホール上部のレジスト膜厚を前記膜厚差
のW膜を除去する間にちょうど除去される厚さに選ぶ
と、段差部のW膜を除去する間にコンタクトホール内部
のW膜が除去されることがなくなる。従って、平坦部及
び段差部でのW膜の除去を行っても、コンタクトホール
内にはW膜が除去されずに残り、次工程のスパッタ法に
よるAl配線形成時のコンタクトホール部分で段差被覆
性を損なうことがない。このようにして、金属膜除去時
の掘れ下がりを抑制し、開孔部での配線の段差被覆性を
改善し配線の信頼性を向上させる効果がある。
【0008】請求項2記載の本発明は上記した方法によ
り、不要部分の金属膜の残さを充分取り除くように充分
にオーバーエッチングを行ったためにコンタクトホール
内部の金属が掘れ下がったとしても、第二の層間絶縁膜
をエッチングして、掘れ下がった金属膜の表面と絶縁膜
の表面を面一にあわすことができるから、コンタクトホ
ール内に埋め込んだ金属の掘れ下がりを起こすことな
く、不要部分の金属膜を残さなく、きれいに取り除くこ
とができることとなる。
【0009】
【実施例】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例を
示す半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。以
下、本発明の半導体装置の製造方法の第1の実施例につ
いて、図1を参照しながら説明する。
【0010】図1(a)では、能動素子が形成されたシ
リコン基板10上のn+もしくはp+拡散層11に達する
ようにBPSG膜12にコンタクトホール13を形成す
る。
【0011】続いて図1(b)では、スパッタ法にてT
iN膜15を堆積し、WF6の水素還元反応によるCV
D法によってタングステン(W)膜14を堆積する。こ
の時、CVD法は段差被覆性が良いため段差部分17で
のW膜厚T1は平坦部でのW膜厚T2よりも厚くなる。
【0012】次に図1(c)では、コンタクトホール1
3上部にコンタクトホールと同位置に同径のレジスト1
6を、段差部17と平坦部18のW膜厚の差(T1−T
2)のW膜がエッチングされる間でエッチングされる膜
厚に形成する。例えば、レジストのエッチング速度がW
膜のエッチング速度と等しい時は、レジストの膜厚は
(T1−T2)に設定する。このような状態でW膜を全
面エッチングするとレジスト膜も同時にエッチングさ
れ、レジストが完全に除去された時には段差部とコンタ
クトホール上(レジストで覆われたていた部分)のW膜
の膜厚は等しくなる。従って、さらにエッチングを段差
部でのW膜が無くなるまで行うと、図1(d)に示され
るように掘れ下がりの無いWプラグを形成することがで
きる。
【0013】次に図1(e)では、スパッタ法で全面に
Al21を堆積させ、電極を形成する。
【0014】以上のように本実施例によれば、絶縁膜の
開孔部13をタングステン等の金属膜14で埋め込む際
に、絶縁膜及び開孔部に形成した第1の金属膜14上に
開孔部13と同じ形状のレジスト膜16を形成し、開孔
部内部以外の第1の金属膜13をレジスト膜16と同時
に除去することによって開孔部13での金属膜14の掘
れ下がりを抑制し、開孔部13での配線の段差被覆性の
劣化をなくし、開孔部13での配線の信頼性を向上させ
る効果がある。
【0015】なお、本実施例において、第1の金属膜を
TiNとWの積層膜を用いたが、本発明はこれらに限定
されるものでなくTi/TiNとW、TiとW、Tiと
Al、TiWとW、TiWとAl等の金属積層膜でもよ
く、また絶縁膜との密着性が得られる物であれば第1の
金属膜は単層膜でもよい。また、絶縁膜の下地をn+
しくはp+ 拡散層としたが、多結晶シリコン叉はAl、
W等の金属膜でもよい。
【0016】(実施例2)図2は本発明の第2の実施例
における半導体装置の製造方法の実施例を示すものであ
る。以下、本発明の半導体装置の製造方法の第2の実施
例について、図2を参照しながら説明する。
【0017】図2aでは、シリコン基板10内部にn+
もしくはp+拡散層11及び能動素子を形成し、その後
シリコン基板10上に1μm程度の第一の層間絶縁膜
(例えばBPSG膜)12,第二の層間絶縁膜22を3
00nm順次堆積する。第二の層間絶縁膜8は第一の層
間絶縁膜2と同じ膜でもよいし、異なった膜でも良い。
【0018】図2bでは、シリコン基板10上の拡散層
11に達するようにBPSG膜12にコンタクトホール
13を開孔する。
【0019】図2cでは、Ti、TiNやTiWなどの
密着層15をスパッタ法あるいはCVD法で堆積した
後、タングステン等の金属膜14(Cu,Ag,Al等
でも良い)をブランケットCVD法で堆積する。
【0020】図2dでは、エッチバックを行い、コンタ
クトホール外部の金属膜14,15を取り除く。大部分
のタングステン15と密着層14を異方性のドライエッ
チングで取り除いた後、等方性のドライエッチングを十
分行い、残さが無いようにする。
【0021】その後図2eでは、コンタクトホール13
の内部の掘れ下がったタングステン19の上面と第二の
層間絶縁膜22が面一になるまで、第二の層間絶縁膜2
2をドライエッチングでエッチングを行う。
【0022】図2fでは、その後、上層Al配線21を
形成する。以上のように本実施例によれば、あらかじ
め、第二の層間絶縁膜22を形成しておくことにより、
コンタクトホール内に埋め込んだ金属の掘れ下がりを起
こすことなく、不要部分の金属膜を残さなくきれいに取
り除くことができる。
【0023】なお、本実施例において、残さ部分を取り
除くエッチングはドライエッチングを用いたが、ウエッ
トエッチングを用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、絶縁膜の
開孔部をタングステン等の金属膜で埋め込む際に、絶縁
膜及び開孔部に形成した第1の金属膜上に開孔部と同じ
形状のレジスト膜を形成し、開孔部内部以外の第1の金
属膜をレジスト膜と同時に除去することによって開孔部
での金属膜の掘れ下がりを抑制し、開孔部での配線の段
差被覆性の劣化をなくし、開孔部での配線の信頼性を向
上させる効果がある。
【0025】また本発明によれば、半導体基板の所定の
位置に形成された能動素子を形成する工程と、該能動素
子を覆い隠すように前記基板上の全面に第一の層間絶縁
膜を形成する工程と、前記第一の層間絶縁膜上に第二の
層間絶縁膜を形成する工程と、所定の位置にコンタクト
ホールを開孔する工程と、前記コンタクトホールを埋め
込むために全面に金属膜を形成する工程と、コンタクト
ホール以外の部分の不要な金属膜を第二の層間絶縁膜と
ともにエッチングで取り除く工程を備えることにより、
コンタクトホール内に埋め込んだ金属の掘れ下がりを起
こすことなく、不要部分の金属膜を残さなく、きれいに
取り除くことができることとなる。そのため、上層の金
属配線がコンタクト上部でくぼむことなく形成できるの
で、半導体装置の配線のエレクトロマイグレーションや
ストレスマイグレーションに対する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す半導体装置の製造
方法を示す工程断面図
【図2】本発明の第2の実施例における半導体装置の製
造方法を示す工程断面図
【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
10 シリコン基板 11 n+もしくはp+拡散層 12 BPSG膜(第1の層間絶縁膜) 13 コンタクトホール 14 タングステン膜 15 TiN膜 16 レジスト 17 基板段差による傾斜部分 18 傾斜部分に残ったW膜 19 コンタクトホール内部のタングステン膜 20 コンタクトホール部分の掘れ下がり 21 スパッタ法によるAl配線 22 第2の層間絶縁膜 T1 段差部分でのW膜の膜厚 T2 平坦部分でのW膜の膜厚
フロントページの続き (72)発明者 松本 晋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 寺井 由佳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 友康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体もしくは金属膜上の絶縁膜に前記半
    導体もしくは金属膜に達する開孔部を設ける工程と、前
    記絶縁膜及び開孔部に第1の金属膜を形成する工程と、
    前記第1の金属膜上に前記開孔部と同じ形状のレジスト
    膜を形成するる工程と、前記開孔部以外の前記第1の金
    属膜とレジスト膜を除去する工程とを備えた半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板の所定の位置に形成された能動
    素子を形成する工程と、該能動素子を覆い隠すように前
    記基板上の全面に第一の層間絶縁膜を形成する工程と、
    前記第一の層間絶縁膜上に第二の層間絶縁膜を形成する
    工程と、所定の位置にコンタクトホールを開孔する工程
    と、前記コンタクトホールを埋め込むために全面に金属
    膜を形成する工程と、前記コンタクトホール以外の部分
    の不要な金属膜を第二の層間絶縁膜とともにエッチング
    で取り除く工程を備えた半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09167801A (ja) * 1995-11-15 1997-06-24 Hyundai Electron Ind Co Ltd 半導体素子のタングステンプラグ形成方法
KR100367694B1 (ko) * 1995-06-30 2003-02-26 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의콘택제조방법

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