JPH0541457A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0541457A JPH0541457A JP3196345A JP19634591A JPH0541457A JP H0541457 A JPH0541457 A JP H0541457A JP 3196345 A JP3196345 A JP 3196345A JP 19634591 A JP19634591 A JP 19634591A JP H0541457 A JPH0541457 A JP H0541457A
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
(57)【要約】
【構成】n+ 拡散層12、ゲート電極15を設けた半導
体チップ上に第1の絶縁膜13を形成し、等方性エッチ
ングと異方性エッチングを順次に行なってコンタクトホ
ールを形成し、リフローを行なった後、第2の絶縁膜1
7をコンタクトホール側壁に形成する。 【効果】コンタクトホールのエッジをなめらかにでき配
線層の断線を防止できる。
体チップ上に第1の絶縁膜13を形成し、等方性エッチ
ングと異方性エッチングを順次に行なってコンタクトホ
ールを形成し、リフローを行なった後、第2の絶縁膜1
7をコンタクトホール側壁に形成する。 【効果】コンタクトホールのエッジをなめらかにでき配
線層の断線を防止できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、コンタクトホールに形成方法に関する。
に関し、特に、コンタクトホールに形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置におけるコンタクトホ
ールの形成方法の代表例について、図面を参照して説明
する。
ールの形成方法の代表例について、図面を参照して説明
する。
【0003】図8から図11は、従来の製造工程をn型
MOSFETに適用した場合の例であり、工程毎の縦断
面図を示している。
MOSFETに適用した場合の例であり、工程毎の縦断
面図を示している。
【0004】まず、図8に示す如く、表面領域内にn+
拡散層22が形成され、表面上にゲート絶縁膜24を介
してゲート電極25が形成されたP型半導体基板21を
準備し、この半導体基板上にボロンリンガラス(以下B
PSGという)をCVD法により堆積して、BPSG絶
縁膜23aを形成する。このままでは、配線材料のカバ
レッジが悪くなるので、BPSG絶縁膜23aを加熱し
て流動化処理(以下、リフロー処理という)を行ない、
図9に示すように平滑化されたBPSG絶縁膜23を形
成する。
拡散層22が形成され、表面上にゲート絶縁膜24を介
してゲート電極25が形成されたP型半導体基板21を
準備し、この半導体基板上にボロンリンガラス(以下B
PSGという)をCVD法により堆積して、BPSG絶
縁膜23aを形成する。このままでは、配線材料のカバ
レッジが悪くなるので、BPSG絶縁膜23aを加熱し
て流動化処理(以下、リフロー処理という)を行ない、
図9に示すように平滑化されたBPSG絶縁膜23を形
成する。
【0005】次にリソグラフィー工程を経てBPSG絶
縁膜の所望の個所にコンタクトホールを形成する。まず
フッ酸を用いた等方性のエッチング(ウエットエッチ)
によりエッチングしてコンタクトホールの上部を形成し
たのち、リアクティブイオンエッチ(ドライエッチ)技
術を用いた異方性のエッチングによりそれぞれn+ 拡散
層22上とゲート電極25上へ達する孔を形成してコン
タクトホールの下部を形成する。次に、アルミニウム配
線のステップカバレッジ改善の為に、図10に示すよう
に、コンタクトのエッジ26をリフロー処理し、アルミ
ニウム膜を堆積した後、これをパターニングして、アル
ミニウム配線28を形成する。
縁膜の所望の個所にコンタクトホールを形成する。まず
フッ酸を用いた等方性のエッチング(ウエットエッチ)
によりエッチングしてコンタクトホールの上部を形成し
たのち、リアクティブイオンエッチ(ドライエッチ)技
術を用いた異方性のエッチングによりそれぞれn+ 拡散
層22上とゲート電極25上へ達する孔を形成してコン
タクトホールの下部を形成する。次に、アルミニウム配
線のステップカバレッジ改善の為に、図10に示すよう
に、コンタクトのエッジ26をリフロー処理し、アルミ
ニウム膜を堆積した後、これをパターニングして、アル
ミニウム配線28を形成する。
【0006】つまり従来のコンタクトホールの形成方法
は、ウェットエッチングとコンタクトリフロー処理を組
合せて、導体配線のステップカバレッジを改善しようと
している。しかし、この方法ではコンタクトのエッジ2
6の丸め効果は確認できるものの、コンタクトリフロー
なしの場合のステップカバレッジが約10%で、コンタ
クトリフローを行っても約13%で約3%しか導体配線
のステップカバレッジ改善に効果を示していない。その
結果、ゲート電極25上のような比較的深いコンタクト
では、アルミニウム配線28が断線する可能性をもって
いる。
は、ウェットエッチングとコンタクトリフロー処理を組
合せて、導体配線のステップカバレッジを改善しようと
している。しかし、この方法ではコンタクトのエッジ2
6の丸め効果は確認できるものの、コンタクトリフロー
なしの場合のステップカバレッジが約10%で、コンタ
クトリフローを行っても約13%で約3%しか導体配線
のステップカバレッジ改善に効果を示していない。その
結果、ゲート電極25上のような比較的深いコンタクト
では、アルミニウム配線28が断線する可能性をもって
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の製造方
法では、ゲート電極25上などに形成する深いコンタク
トホールでは、導体膜のステップカバレッジが悪く、断
線する可能性をもっている。そこで、従来は、カバレッ
ジ改善の方法としてコンタクトホール形成後、コンタク
トリフロー処理を行い、コンタクトのエッジ26に丸み
をもたせている。しかし、コンタクトリフロー処理は、
開口部のエッジ26の丸め効果はあるが、コンタクトリ
フロー処理なしの場合と比較して、約3%しか改善され
ておらず、ステップカバレッジの改善にはあまり効果を
示さない。また、スタック型キャパシタを有するMOS
メモリ等では、その構造上、上層部へストレージキャパ
シタが形成され、かつ、スタック電極の膜厚を厚くして
ストレージ容量をできるだけ多く稼ぐ方法を用いている
為、絶縁層間膜の膜厚が厚くなり、さらにコンタクトの
アスペクト比(コンタクトの深さと底面寸法の比)が高
くなり、コンタクトのステップカバレッジはさらに悪
く、コンタクトリフローだけでは、配線層が断線する危
険性を有している。
法では、ゲート電極25上などに形成する深いコンタク
トホールでは、導体膜のステップカバレッジが悪く、断
線する可能性をもっている。そこで、従来は、カバレッ
ジ改善の方法としてコンタクトホール形成後、コンタク
トリフロー処理を行い、コンタクトのエッジ26に丸み
をもたせている。しかし、コンタクトリフロー処理は、
開口部のエッジ26の丸め効果はあるが、コンタクトリ
フロー処理なしの場合と比較して、約3%しか改善され
ておらず、ステップカバレッジの改善にはあまり効果を
示さない。また、スタック型キャパシタを有するMOS
メモリ等では、その構造上、上層部へストレージキャパ
シタが形成され、かつ、スタック電極の膜厚を厚くして
ストレージ容量をできるだけ多く稼ぐ方法を用いている
為、絶縁層間膜の膜厚が厚くなり、さらにコンタクトの
アスペクト比(コンタクトの深さと底面寸法の比)が高
くなり、コンタクトのステップカバレッジはさらに悪
く、コンタクトリフローだけでは、配線層が断線する危
険性を有している。
【0008】本発明の目的は、導体膜のステップカバレ
ッジを改善した信頼性の高い半導体装置を実現できる製
造方法を提供することにある。
ッジを改善した信頼性の高い半導体装置を実現できる製
造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体チップの所定の導電層上に、リン又は
ボロンを含有する酸化シリコン膜よりなる第1の絶縁膜
を被着し、加熱してリフローする工程と、前記第1の絶
縁膜の所望の個所に、等方性エッチングと、異方性のエ
ッチングを順次行うことにより、コンタクトホールを形
成する工程と、前記コンタクトホール周辺の前記第1の
絶縁膜を加熱してリフローする工程と、第2の絶縁膜を
形成する工程と、異方性のエッチバック工程により、前
記コンタクトホールの側壁部のみに前記第2の絶縁膜を
残留させる工程と、導体膜を被着しパターニングして配
線層を形成する工程とを含むというものである。
造方法は、半導体チップの所定の導電層上に、リン又は
ボロンを含有する酸化シリコン膜よりなる第1の絶縁膜
を被着し、加熱してリフローする工程と、前記第1の絶
縁膜の所望の個所に、等方性エッチングと、異方性のエ
ッチングを順次行うことにより、コンタクトホールを形
成する工程と、前記コンタクトホール周辺の前記第1の
絶縁膜を加熱してリフローする工程と、第2の絶縁膜を
形成する工程と、異方性のエッチバック工程により、前
記コンタクトホールの側壁部のみに前記第2の絶縁膜を
残留させる工程と、導体膜を被着しパターニングして配
線層を形成する工程とを含むというものである。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0011】図1〜図8は、本発明の一実施例の説明に
使用する工程順断面図で、n型MOSFETに適用した
場合のものである。
使用する工程順断面図で、n型MOSFETに適用した
場合のものである。
【0012】まず、図1に示す如く、p型半導体基板1
1の主表面にヒ素を拡散して形成したn+ 拡散層12
と、熱酸化法によりp型半導体基板11の主表面を酸化
して形成したゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上
にCVD法により堆積したポリシリコンをフォトリソグ
ラフィ技術を用いてパターニングして、ゲート電極15
を形成した半導体チップを準備する。次に、この半導体
チップ上に、リン、ボロンをそれぞれ5〜10モル%の
濃度で含むBPSGを、CVD法により1.0μmの膜
厚で被着し、BPSG絶縁膜13aを形成する。
1の主表面にヒ素を拡散して形成したn+ 拡散層12
と、熱酸化法によりp型半導体基板11の主表面を酸化
して形成したゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上
にCVD法により堆積したポリシリコンをフォトリソグ
ラフィ技術を用いてパターニングして、ゲート電極15
を形成した半導体チップを準備する。次に、この半導体
チップ上に、リン、ボロンをそれぞれ5〜10モル%の
濃度で含むBPSGを、CVD法により1.0μmの膜
厚で被着し、BPSG絶縁膜13aを形成する。
【0013】このBPSG絶縁膜13aに900℃のN
2 ガス雰囲気中で10分間リフロー処理を施して、図2
に示すように表面がなめらかな第1の絶縁膜13を形成
する。
2 ガス雰囲気中で10分間リフロー処理を施して、図2
に示すように表面がなめらかな第1の絶縁膜13を形成
する。
【0014】次に、図3に示すように、リソグラフィー
工程を経て、第1の絶縁膜13の所望の個所にコンタク
トホールを形成する。コンタクトのエッチングは、まず
希フッ酸を用いた等方性のエッチングにより深さ約30
0nmエッチングし、引き続きリアクティブイオンエッ
チ技術を用いた異方性エッチングを行い上方で広がった
コンタクトホールを形成する。
工程を経て、第1の絶縁膜13の所望の個所にコンタク
トホールを形成する。コンタクトのエッチングは、まず
希フッ酸を用いた等方性のエッチングにより深さ約30
0nmエッチングし、引き続きリアクティブイオンエッ
チ技術を用いた異方性エッチングを行い上方で広がった
コンタクトホールを形成する。
【0015】次に、図4に示すように、コンタクトホー
ル上部のエッジ16に丸みを持たせる為に、再びリフロ
ー処理を行なう。すなわち、850℃のN2ガス雰囲気
中で10分間熱処理を行なう。
ル上部のエッジ16に丸みを持たせる為に、再びリフロ
ー処理を行なう。すなわち、850℃のN2ガス雰囲気
中で10分間熱処理を行なう。
【0016】次に、図5に示すように、CVD技術を用
い、条件を850℃の減圧雰囲気に設定し、第2の絶縁
膜17として、良好なカバレッジの酸化シリコン膜(S
iO2 )を厚さ150nm被着する。また、第2の絶縁
膜17の形成は前述のような減圧CVD法にかぎられる
ものではなく、カバレッジに優れたものであればSi
(OC2 H5 )4 ガスを用いたCVD法等、他の被着方
法を用いてもよい。
い、条件を850℃の減圧雰囲気に設定し、第2の絶縁
膜17として、良好なカバレッジの酸化シリコン膜(S
iO2 )を厚さ150nm被着する。また、第2の絶縁
膜17の形成は前述のような減圧CVD法にかぎられる
ものではなく、カバレッジに優れたものであればSi
(OC2 H5 )4 ガスを用いたCVD法等、他の被着方
法を用いてもよい。
【0017】次に図6に示すようにリアクティブイオン
エッチング法を用いて全面エッチバックを、コンタクト
部の半導体基板11のn+ 拡散層12が露出するまで行
う。これにより、コンタクトホールの側壁面のみに第2
の絶縁膜17を残留させることができ、コンタクトリフ
ローによって形成されたエッジ16の丸みを反映し、か
つ、コンタクトリフローによるエッジ16の丸みよりさ
らになだらかなテーパーを得ることができる。
エッチング法を用いて全面エッチバックを、コンタクト
部の半導体基板11のn+ 拡散層12が露出するまで行
う。これにより、コンタクトホールの側壁面のみに第2
の絶縁膜17を残留させることができ、コンタクトリフ
ローによって形成されたエッジ16の丸みを反映し、か
つ、コンタクトリフローによるエッジ16の丸みよりさ
らになだらかなテーパーを得ることができる。
【0018】次に、シリコン,銅を0.5〜2%含むア
ルミニウム膜をスパッタ法で厚さ500nm被着し、図
7に示すように、リソグラフィー技術、及び塩素ガスを
用いた異方性ドライエッチの技術を用い、レジストマス
クと概略等しい寸法のアルミニウム配線18を形成す
る。
ルミニウム膜をスパッタ法で厚さ500nm被着し、図
7に示すように、リソグラフィー技術、及び塩素ガスを
用いた異方性ドライエッチの技術を用い、レジストマス
クと概略等しい寸法のアルミニウム配線18を形成す
る。
【0019】以上のように、コンタクトリフローによる
開口のエッジ16の丸め効果と第2の絶縁膜17のエッ
チバックを組合せることにより良好なテーパーコンタク
トの形成を得ることができた。これにより、コンタクト
側面のテーパーの角度が水平面より90°から55°程
度まで所望の角度を設定できるのでコンタクトのステッ
パカバレッジが20%〜50%に改善できた。従って、
導体膜のステップカバレッジの悪さによる配線層の断線
が著しく改善される。
開口のエッジ16の丸め効果と第2の絶縁膜17のエッ
チバックを組合せることにより良好なテーパーコンタク
トの形成を得ることができた。これにより、コンタクト
側面のテーパーの角度が水平面より90°から55°程
度まで所望の角度を設定できるのでコンタクトのステッ
パカバレッジが20%〜50%に改善できた。従って、
導体膜のステップカバレッジの悪さによる配線層の断線
が著しく改善される。
【0020】なお、以上の実施例では、第1の絶縁膜形
成材料としてBPSGを用いていたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他のリフロー性のよいガラス
材料、たとえばリンガラス(PSG)、ボロンガラス
(BSG)等を用いることができる。また、1つの材料
による単相構造にする必要もなく、多層構造を用いてよ
もい。ただし、この場合、最上層はリフロー性のよいガ
ラス材料である必要がある。
成材料としてBPSGを用いていたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他のリフロー性のよいガラス
材料、たとえばリンガラス(PSG)、ボロンガラス
(BSG)等を用いることができる。また、1つの材料
による単相構造にする必要もなく、多層構造を用いてよ
もい。ただし、この場合、最上層はリフロー性のよいガ
ラス材料である必要がある。
【0021】また、上述の実施例では第2の絶縁膜材料
として酸化シリコンを用いたが本発明はこれに限定され
ず、かつリフロー性の有無も問わない。
として酸化シリコンを用いたが本発明はこれに限定され
ず、かつリフロー性の有無も問わない。
【0022】また、コンタクト開口時の等方性エッチン
グの量を変化させることにより、コンタクト開口上部の
エッジ16のリフロー処理にて形成されるテーパーの角
度を変化させることが可能である。従って、最終形状
は、この形状を反映することから、コンタクトのテーパ
ー角度の調整は主にコンタクト開口時の等方性エッチン
グの量により制御できる。
グの量を変化させることにより、コンタクト開口上部の
エッジ16のリフロー処理にて形成されるテーパーの角
度を変化させることが可能である。従って、最終形状
は、この形状を反映することから、コンタクトのテーパ
ー角度の調整は主にコンタクト開口時の等方性エッチン
グの量により制御できる。
【0023】本実施例では、希フッ酸によるウエットエ
ッチングを使用し、この時のエッチング量を変化させる
ことにより、コンタクトのテーパー角度を変化させて、
使用条件に応じて形成した。
ッチングを使用し、この時のエッチング量を変化させる
ことにより、コンタクトのテーパー角度を変化させて、
使用条件に応じて形成した。
【0024】また、導電層として拡散層とゲート電極を
例にあげたが、多層配線における下層配線と上層配線間
の接続に本発明を適用することができる。
例にあげたが、多層配線における下層配線と上層配線間
の接続に本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップの導体層上に第1の絶縁膜を堆積し、等方
性エッチングと異方性エッチングを順次に行なってコン
タクトホールを形成し、リフローを行なったのちに、第
2の絶縁膜を堆積し異方性のエッチバックを行なって前
述のコンタクトホールの側壁にのみ第2の絶縁膜を残す
ことにより、良好なテーパーコンタクトの形成が可能な
ので、コンタクトホール部において、配線形成材料のス
テップカバレッジの悪さによる配線層の断線等がなくな
る。したがって、本発明によれば、製造工程における歩
留りを向上させ、製品の信頼性を高めることができる。
半導体チップの導体層上に第1の絶縁膜を堆積し、等方
性エッチングと異方性エッチングを順次に行なってコン
タクトホールを形成し、リフローを行なったのちに、第
2の絶縁膜を堆積し異方性のエッチバックを行なって前
述のコンタクトホールの側壁にのみ第2の絶縁膜を残す
ことにより、良好なテーパーコンタクトの形成が可能な
ので、コンタクトホール部において、配線形成材料のス
テップカバレッジの悪さによる配線層の断線等がなくな
る。したがって、本発明によれば、製造工程における歩
留りを向上させ、製品の信頼性を高めることができる。
【図1】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図2】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図3】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図4】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図5】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図6】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図7】本発明の一実施例の説明に使用する断面図であ
る。
る。
【図8】従来技術の説明に使用する断面図である。
【図9】従来技術の説明に使用する断面図である。
【図10】従来技術の説明に使用する断面図である。
11,21 P型半導体基板 12,22 n+ 拡散層 13,23 第1の絶縁膜 13a,23a BPSG絶縁膜 14,24 ゲート絶縁膜 15,25 ゲート電極 16,26 エッジ 17 第2の絶縁膜 18,28 アルミニウム配線層
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体チップの所定の導電層上に、リン
又はボロンを含有する酸化シリコン膜よりなる第1の絶
縁膜を被着し、加熱してリフローする工程と、前記第1
の絶縁膜の所望の個所に、等方性エッチングと、異方性
のエッチングを順次行うことにより、コンタクトホール
を形成する工程と、前記コンタクトホール周辺の前記第
1の絶縁膜を加熱してリフローする工程と、第2の絶縁
膜を形成する工程と、異方性のエッチバック工程によ
り、前記コンタクトホールの側壁部のみに前記第2の絶
縁膜を残留させる工程と、導体膜を被着しパターニング
して配線層を形成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。 - 【請求項2】 減圧CVD法により酸化シリコン膜を第
2の絶縁膜として形成する請求項1記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3196345A JPH0541457A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
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