JPH0582518A - コンタクト形成方法 - Google Patents
コンタクト形成方法Info
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- JPH0582518A JPH0582518A JP27201491A JP27201491A JPH0582518A JP H0582518 A JPH0582518 A JP H0582518A JP 27201491 A JP27201491 A JP 27201491A JP 27201491 A JP27201491 A JP 27201491A JP H0582518 A JPH0582518 A JP H0582518A
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- layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上層の配線層とコンタクトの接続状態を良好
にし、かつ微細なパターンルールも実現可能とするコン
タクトの形成方法を提供する。 【構成】 絶縁層に開口部を形成してコンタクトホール
を形成し、そのコンタクトホールに導電性材料を埋め込
むコンタクト形成方法において、開口１２の周囲を形成
する絶縁層の一部を加熱流動性を示す第１の絶縁層で形
成すると共に残部を第１の絶縁層よりも加熱流動性の低
い第２の絶縁層で形成し、加熱により第１の絶縁層のみ
を実質的に流動化させ、その部分にテーパーを付けたコ
ンタクトホールを形成し、このコンタクトホールに導電
性材料を埋め込む。この場合、第１の絶縁層としては、
加熱流動性を示す第１の絶縁材料からなる層８で構成
し、第２の絶縁層としては、第１の絶縁材料からなる層
８上にそれよりも加熱流動性の低い第２の絶縁材料から
なる層９を積層したものから構成することが好ましい。
にし、かつ微細なパターンルールも実現可能とするコン
タクトの形成方法を提供する。 【構成】 絶縁層に開口部を形成してコンタクトホール
を形成し、そのコンタクトホールに導電性材料を埋め込
むコンタクト形成方法において、開口１２の周囲を形成
する絶縁層の一部を加熱流動性を示す第１の絶縁層で形
成すると共に残部を第１の絶縁層よりも加熱流動性の低
い第２の絶縁層で形成し、加熱により第１の絶縁層のみ
を実質的に流動化させ、その部分にテーパーを付けたコ
ンタクトホールを形成し、このコンタクトホールに導電
性材料を埋め込む。この場合、第１の絶縁層としては、
加熱流動性を示す第１の絶縁材料からなる層８で構成
し、第２の絶縁層としては、第１の絶縁材料からなる層
８上にそれよりも加熱流動性の低い第２の絶縁材料から
なる層９を積層したものから構成することが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の 利用分野】この発明は、多層構造体におい
て、層間絶縁層により隔てられた上層の配線層と下層の
配線層とを接続するコンタクトの形成方法に関する。更
に詳しくは、この発明は、微細なデザインルールに適用
でき、かつ上層と下層の配線層間を電気的に安定に接続
するコンタクトの形成方法に関する。
て、層間絶縁層により隔てられた上層の配線層と下層の
配線層とを接続するコンタクトの形成方法に関する。更
に詳しくは、この発明は、微細なデザインルールに適用
でき、かつ上層と下層の配線層間を電気的に安定に接続
するコンタクトの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＵＬＳＩにおいては、その微細化、高集
積化に伴い、複数の配線層を層間絶縁層を挟んで積層す
る多層配線構造が用いられるようになっている。この場
合、上層の配線層と下層の配線層との接続は、従来よ
り、層間絶縁層に開口（コンタクトホール）を形成し、
そのコンタクトホールを介して上層の配線層を下層の配
線層と連接させることによりなされていた。例えば、回
路素子のメモリーとして、電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）を配列させた回路層を有する多層配線構造のＵＬＳ
Ｉにおいては、ＦＥＴの各電極ないしは配線を下層の第
１の配線層とし、この上に層間絶縁層を形成し、その層
間絶縁層にコンタクトホールを形成後、層間絶縁層上に
第２の配線層を形成する。その際、第２の配線層を層間
絶縁層に形成したコンタクトホールに入り込ませてコン
タクトを形成し、上層の第２の配線層と下層の第１の配
線層とを電気的および機械的に接続する。
積化に伴い、複数の配線層を層間絶縁層を挟んで積層す
る多層配線構造が用いられるようになっている。この場
合、上層の配線層と下層の配線層との接続は、従来よ
り、層間絶縁層に開口（コンタクトホール）を形成し、
そのコンタクトホールを介して上層の配線層を下層の配
線層と連接させることによりなされていた。例えば、回
路素子のメモリーとして、電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）を配列させた回路層を有する多層配線構造のＵＬＳ
Ｉにおいては、ＦＥＴの各電極ないしは配線を下層の第
１の配線層とし、この上に層間絶縁層を形成し、その層
間絶縁層にコンタクトホールを形成後、層間絶縁層上に
第２の配線層を形成する。その際、第２の配線層を層間
絶縁層に形成したコンタクトホールに入り込ませてコン
タクトを形成し、上層の第２の配線層と下層の第１の配
線層とを電気的および機械的に接続する。
【０００３】ところで、このような層間絶縁層として
は、これを挟む上下の配線層間で十分な絶縁性および耐
圧性を得るために、相当程度の厚さが必要とされる。こ
のため、層間絶縁層に形成するコンタクトホールも相当
程度深いものとすることが余儀無くされる。また、層間
絶縁層に形成するコンタクトホールとしては、ＵＬＳＩ
の集積密度の向上および大規模集積化の進展に伴い、そ
の開口径を縮小化することが必要とされるようになって
いる。
は、これを挟む上下の配線層間で十分な絶縁性および耐
圧性を得るために、相当程度の厚さが必要とされる。こ
のため、層間絶縁層に形成するコンタクトホールも相当
程度深いものとすることが余儀無くされる。また、層間
絶縁層に形成するコンタクトホールとしては、ＵＬＳＩ
の集積密度の向上および大規模集積化の進展に伴い、そ
の開口径を縮小化することが必要とされるようになって
いる。
【０００４】一方、上層の第２の配線層は一般にアルミ
ニウムのスパッタリング等により形成されるが、アルミ
ニウムはコンタクトホールのカバレッジが良好でない。
このため、上述のように開口径が小さくかつ相当の深さ
を有するコンタクトホール、即ち、高アスペクト比のコ
ンタクトホールに第２の配線層としてアルミニウムをカ
バレッジよく入り込ませることは非常に難しくなる。し
たがって、上層の第２の配線層を下層の第１の配線層と
電気的および機械的に良好に接続させることが困難とな
り、第１の配線層と第２の配線層との接続部に接触不良
が生じたり、段切れが生じたりして両層間の抵抗が大き
くなり、製品の信頼性が低下することが問題となった。
ニウムのスパッタリング等により形成されるが、アルミ
ニウムはコンタクトホールのカバレッジが良好でない。
このため、上述のように開口径が小さくかつ相当の深さ
を有するコンタクトホール、即ち、高アスペクト比のコ
ンタクトホールに第２の配線層としてアルミニウムをカ
バレッジよく入り込ませることは非常に難しくなる。し
たがって、上層の第２の配線層を下層の第１の配線層と
電気的および機械的に良好に接続させることが困難とな
り、第１の配線層と第２の配線層との接続部に接触不良
が生じたり、段切れが生じたりして両層間の抵抗が大き
くなり、製品の信頼性が低下することが問題となった。
【０００５】そこで、近年ではコンタクトホール内を第
２の配線層を入り込ませることなく、第２の配線層の形
成に先立って、コンタクトホール内にＣＶＤ法（化学的
気相成長法）でタングステンを埋め込み、それによりコ
ンタクトを形成するという方法も採られるようになって
いる。例えば、Ｓｉ基板中に形成した半導体素子の拡散
層とその上方に層間絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトの形成方法としては、図４の（ａ）
に示したように、まず拡散層１が形成されたＳｉ基板２
上に絶縁層３を形成し、その絶縁層３にコンタクトホー
ル４を形成する。次に、同図の（ｂ）に示したようにＣ
ＶＤ法により絶縁層３上に全面的にタングステン層５を
形成してコンタクトホール４を埋め込み、同図の（ｃ）
に示したようにエッチバックしてコンタクトホール４内
のタングステン層５を残し、同図の（ｄ）に示したよう
に上層の配線層６を形成する。
２の配線層を入り込ませることなく、第２の配線層の形
成に先立って、コンタクトホール内にＣＶＤ法（化学的
気相成長法）でタングステンを埋め込み、それによりコ
ンタクトを形成するという方法も採られるようになって
いる。例えば、Ｓｉ基板中に形成した半導体素子の拡散
層とその上方に層間絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトの形成方法としては、図４の（ａ）
に示したように、まず拡散層１が形成されたＳｉ基板２
上に絶縁層３を形成し、その絶縁層３にコンタクトホー
ル４を形成する。次に、同図の（ｂ）に示したようにＣ
ＶＤ法により絶縁層３上に全面的にタングステン層５を
形成してコンタクトホール４を埋め込み、同図の（ｃ）
に示したようにエッチバックしてコンタクトホール４内
のタングステン層５を残し、同図の（ｄ）に示したよう
に上層の配線層６を形成する。
【０００６】また、このようにコンタクトホール内にタ
ングステンを埋め込むことによりコンタクトを形成する
方法において、上層の配線層とコンタクトホール内のタ
ングステンとの電気的および機械的接続を確実なものと
し、接触抵抗も小さくするために、層間絶縁層にコンタ
クトホールを形成するときにすることによりテパーエッ
チングを施して上部の開口面積を一様に広げたコンタク
トホールを形成し、それにより図５に示したように配線
層６とコンタクトホール４内のタングステン５との接触
面積を拡大することもなされている。
ングステンを埋め込むことによりコンタクトを形成する
方法において、上層の配線層とコンタクトホール内のタ
ングステンとの電気的および機械的接続を確実なものと
し、接触抵抗も小さくするために、層間絶縁層にコンタ
クトホールを形成するときにすることによりテパーエッ
チングを施して上部の開口面積を一様に広げたコンタク
トホールを形成し、それにより図５に示したように配線
層６とコンタクトホール４内のタングステン５との接触
面積を拡大することもなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したように上層の配線層６とコンタクトホール４内の
タングステン５との接触面積を拡大すると、上層の配線
層の配線ピッチを広くしなければならなくなり、微細な
デザインルールに形成することができなくなるという問
題があった。すなわち、コンタクトホールの形成時にテ
ーパーエッチングすることなくコンタクトを形成する
と、図６の（ａ）に示したように上層の配線７を微細な
ピッチで形成することができるが、配線７とコンタクト
との接続の信頼性が低下し、一方、上層の配線とコンタ
クトの接続状態を良好にするためにコンタクトホールの
形成時にテーパーエッチングをしてコンタクトを形成す
ると、図６の（ｂ）に示したように配線７を幅広く形成
しなくてはならなくなり、微細なデザインルールを実現
できなくなる。
示したように上層の配線層６とコンタクトホール４内の
タングステン５との接触面積を拡大すると、上層の配線
層の配線ピッチを広くしなければならなくなり、微細な
デザインルールに形成することができなくなるという問
題があった。すなわち、コンタクトホールの形成時にテ
ーパーエッチングすることなくコンタクトを形成する
と、図６の（ａ）に示したように上層の配線７を微細な
ピッチで形成することができるが、配線７とコンタクト
との接続の信頼性が低下し、一方、上層の配線とコンタ
クトの接続状態を良好にするためにコンタクトホールの
形成時にテーパーエッチングをしてコンタクトを形成す
ると、図６の（ｂ）に示したように配線７を幅広く形成
しなくてはならなくなり、微細なデザインルールを実現
できなくなる。
【０００８】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものであり、上層の配線層とコンタクトの接
続状態を良好にし、かつ微細なパターンルールも実現可
能とするコンタクトの形成方法を提供することを目的と
している。
ようとするものであり、上層の配線層とコンタクトの接
続状態を良好にし、かつ微細なパターンルールも実現可
能とするコンタクトの形成方法を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明者は、上記の目
的を実現するためには、上層の配線層とコンタクトの接
触面積を拡大するに際して、従来のようにコンタクトホ
ールの上部の開口面積を一様に拡大することなく、微細
な配線パターンに影響を及ぼさない領域にのみ開口面積
を拡大すればよいこと、およびそのためにはコンタクト
ホールの形成時に従来のようなテーパーエッチングを施
すことなく、開口部の周囲を加熱流動性の異なる２種の
絶縁層で形成し、加熱により加熱流動性の高い方の絶縁
層のみを実質的に流動化させてテーパーを付けること
が、容易にコンタクトホールの開口面積を所定の領域に
のみ拡大できるので有効であることを見出だし、この発
明を完成させるに至った。
的を実現するためには、上層の配線層とコンタクトの接
触面積を拡大するに際して、従来のようにコンタクトホ
ールの上部の開口面積を一様に拡大することなく、微細
な配線パターンに影響を及ぼさない領域にのみ開口面積
を拡大すればよいこと、およびそのためにはコンタクト
ホールの形成時に従来のようなテーパーエッチングを施
すことなく、開口部の周囲を加熱流動性の異なる２種の
絶縁層で形成し、加熱により加熱流動性の高い方の絶縁
層のみを実質的に流動化させてテーパーを付けること
が、容易にコンタクトホールの開口面積を所定の領域に
のみ拡大できるので有効であることを見出だし、この発
明を完成させるに至った。
【００１０】すなわち、この発明は、絶縁層に開口部を
形成するコンタクトホール形成方法において、開口部の
周囲を形成する絶縁層の一部を加熱流動性を示す第１の
絶縁層で形成すると共に残部を第１の絶縁層よりも加熱
流動性の低い第２の絶縁層で形成し、加熱により第１の
絶縁層のみを実質的に流動化させ、開口部の周囲の第１
の絶縁層で形成される部分にテーパー付けすることを特
徴とするコンタクトホール形成方法を提供する。この場
合、第２の絶縁層としては、第１の絶縁層を構成する第
１の絶縁材料からなる層上にその第１の絶縁材料よりも
加熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる層を積層した
ものとすることが、容易に開口部の周囲を加熱流動性の
異なる２種の絶縁層で形成できるので好ましい。
形成するコンタクトホール形成方法において、開口部の
周囲を形成する絶縁層の一部を加熱流動性を示す第１の
絶縁層で形成すると共に残部を第１の絶縁層よりも加熱
流動性の低い第２の絶縁層で形成し、加熱により第１の
絶縁層のみを実質的に流動化させ、開口部の周囲の第１
の絶縁層で形成される部分にテーパー付けすることを特
徴とするコンタクトホール形成方法を提供する。この場
合、第２の絶縁層としては、第１の絶縁層を構成する第
１の絶縁材料からなる層上にその第１の絶縁材料よりも
加熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる層を積層した
ものとすることが、容易に開口部の周囲を加熱流動性の
異なる２種の絶縁層で形成できるので好ましい。
【００１１】また、この発明は、このようにして形成し
たコンタクトホールに導電性材料を埋め込むことを特徴
とするコンタクト形成方法を提供する。
たコンタクトホールに導電性材料を埋め込むことを特徴
とするコンタクト形成方法を提供する。
【００１２】以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説
明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構
成要素を表している。
明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構
成要素を表している。
【００１３】図１は、Ｓｉ基板中に形成した半導体素子
の拡散層とその上に絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトをこの発明の方法により形成する場
合の工程説明図である。同図（ａ）の断面図に示したよ
うに、この方法においては、まず拡散層１を有するＳｉ
基板２上に加熱流動性を示す第１の絶縁材料からなる絶
縁層８を形成し、その上にこの第１の絶縁材料よりも加
熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる絶縁層９を形成
し、さらにその上にフォトレジスト１０を塗布し、露
光、現像処理を行って拡散層１の上方に開口１１を形成
する。
の拡散層とその上に絶縁層を介して形成した配線層とを
接続するコンタクトをこの発明の方法により形成する場
合の工程説明図である。同図（ａ）の断面図に示したよ
うに、この方法においては、まず拡散層１を有するＳｉ
基板２上に加熱流動性を示す第１の絶縁材料からなる絶
縁層８を形成し、その上にこの第１の絶縁材料よりも加
熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる絶縁層９を形成
し、さらにその上にフォトレジスト１０を塗布し、露
光、現像処理を行って拡散層１の上方に開口１１を形成
する。
【００１４】次に、開口１１を形成したフォトレジスト
１０をエッチングストッパーとして、絶縁層８および絶
縁層９を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等により
開口１２を形成し、その後、同図（ｂ）の断面図に示し
たようにフォトレジスト１０を除去する。なお、開口１
２の開口面の形状は、必要に応じて矩形、円形など種々
の形状とすることができる。
１０をエッチングストッパーとして、絶縁層８および絶
縁層９を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等により
開口１２を形成し、その後、同図（ｂ）の断面図に示し
たようにフォトレジスト１０を除去する。なお、開口１
２の開口面の形状は、必要に応じて矩形、円形など種々
の形状とすることができる。
【００１５】次に、形成しようとするコンタクトの形状
に応じて、加熱流動性の低い絶縁層９を除去する。例え
ば、同図（ｃ）の平面図に示したように、後に上層の配
線層に形成する配線７の長手方向（斜線部分）に添って
加熱流動性の低い絶縁層９を除去して絶縁層８を露出さ
せ、これにより開口１２の周囲を絶縁層８の単層と、絶
縁層８と絶縁層９との積層体とで囲うようにする。な
お、このような絶縁層９の除去は、絶縁層８および絶縁
層９に開口１２を形成する場合と同様に、フォトレジス
トを用いた反応性イオンエッチング法等により行うこと
ができる。
に応じて、加熱流動性の低い絶縁層９を除去する。例え
ば、同図（ｃ）の平面図に示したように、後に上層の配
線層に形成する配線７の長手方向（斜線部分）に添って
加熱流動性の低い絶縁層９を除去して絶縁層８を露出さ
せ、これにより開口１２の周囲を絶縁層８の単層と、絶
縁層８と絶縁層９との積層体とで囲うようにする。な
お、このような絶縁層９の除去は、絶縁層８および絶縁
層９に開口１２を形成する場合と同様に、フォトレジス
トを用いた反応性イオンエッチング法等により行うこと
ができる。
【００１６】次に、絶縁層８は流動化するが絶縁層９は
流動化しない程度に加熱して、開口１２を囲う絶縁層の
うち絶縁層８の単層で形成されている部分、すなわち絶
縁層８が露出している部分のみを実質的に流動化させ、
その部分にテーパーを付け、同図（ｄ２）の断面図に示
したように上層の配線の長手方向に添った開口断面は拡
大しているが、同図（ｄ１）の断面図に示したように上
層の配線の幅方向に添った開口断面は拡大していないコ
ンタクトホール１３を形成する。
流動化しない程度に加熱して、開口１２を囲う絶縁層の
うち絶縁層８の単層で形成されている部分、すなわち絶
縁層８が露出している部分のみを実質的に流動化させ、
その部分にテーパーを付け、同図（ｄ２）の断面図に示
したように上層の配線の長手方向に添った開口断面は拡
大しているが、同図（ｄ１）の断面図に示したように上
層の配線の幅方向に添った開口断面は拡大していないコ
ンタクトホール１３を形成する。
【００１７】その後、コンタクトホール１３内も含めて
絶縁層８および絶縁層９上の全面に常法によりタンスグ
テン層５を形成し、エッチバックして同図（ｅ）の断面
図に示したようにコンタクトホール１３内にのみタンス
グテン層５を残し、この発明のコンタクト１４を形成す
る。そして、この上に上層の配線層を形成し、その配線
層を常法によりパターニングして配線７を形成する。
絶縁層８および絶縁層９上の全面に常法によりタンスグ
テン層５を形成し、エッチバックして同図（ｅ）の断面
図に示したようにコンタクトホール１３内にのみタンス
グテン層５を残し、この発明のコンタクト１４を形成す
る。そして、この上に上層の配線層を形成し、その配線
層を常法によりパターニングして配線７を形成する。
【００１８】こうして得られた多層構造体は，同図（ｆ
２）の断面図に示すように、配線７の長手方向には配線
７とコンタクト１４のタンスグテン層５との接触面積が
拡大したものとなるが、同図（ｆ２）の断面図に示すよ
うに配線７の幅方向には配線７とタンスグテン層５との
接触面積は当初に形成した開口１２の断面積と変わらな
いものとなる。従って、このコンタクト１４によれば、
図３に示したように、配線７のピッチを微細にしつつ、
その配線７とコンタクト１４との接触面積も拡大できる
ので良好な接続状態を確実に得ることが可能となる。
２）の断面図に示すように、配線７の長手方向には配線
７とコンタクト１４のタンスグテン層５との接触面積が
拡大したものとなるが、同図（ｆ２）の断面図に示すよ
うに配線７の幅方向には配線７とタンスグテン層５との
接触面積は当初に形成した開口１２の断面積と変わらな
いものとなる。従って、このコンタクト１４によれば、
図３に示したように、配線７のピッチを微細にしつつ、
その配線７とコンタクト１４との接触面積も拡大できる
ので良好な接続状態を確実に得ることが可能となる。
【００１９】このようなこの発明のコンタクト形成方法
は、上記のようにＳｉ基板中に形成した拡散層とその上
方に形成した配線層とを接続するコンタクトの形成だけ
でなく、複数の配線層からなる多層配線構造体におい
て、第１の配線層と第２の配線層とを接続するコンタク
トの形成にも好適に適用することができる。
は、上記のようにＳｉ基板中に形成した拡散層とその上
方に形成した配線層とを接続するコンタクトの形成だけ
でなく、複数の配線層からなる多層配線構造体におい
て、第１の配線層と第２の配線層とを接続するコンタク
トの形成にも好適に適用することができる。
【００２０】図２は、このようなコンタクトの形成工程
の説明図である。すなわち、同図のコンタクトの形成に
際しては、まず図２（ａ１）の断面図および同図（ａ
２）の平面図に示すように、基板１５上に、所定のパタ
ーンを有する第１の配線層１６を形成する。なお、この
ような基板１５としては、例えば、ＦＥＴ等を有するメ
モリーセル等が形成された半導体素子のように、ＳｉＯ
２等の表面絶縁層を有する半導体素子を形成した基板と
することができる。
の説明図である。すなわち、同図のコンタクトの形成に
際しては、まず図２（ａ１）の断面図および同図（ａ
２）の平面図に示すように、基板１５上に、所定のパタ
ーンを有する第１の配線層１６を形成する。なお、この
ような基板１５としては、例えば、ＦＥＴ等を有するメ
モリーセル等が形成された半導体素子のように、ＳｉＯ
２等の表面絶縁層を有する半導体素子を形成した基板と
することができる。
【００２１】次に前述の図１と同様にして、層間絶縁層
として、第１の配線層１６を覆うように加熱流動性を示
す絶縁層８およびこの絶縁層８よりも加熱流動性の低い
絶縁層９を形成し、さらにその上にフォトレジスト１０
を形成し、このフォトレジスト１０の配線層１６上に位
置する部分に開口１１を形成する。
として、第１の配線層１６を覆うように加熱流動性を示
す絶縁層８およびこの絶縁層８よりも加熱流動性の低い
絶縁層９を形成し、さらにその上にフォトレジスト１０
を形成し、このフォトレジスト１０の配線層１６上に位
置する部分に開口１１を形成する。
【００２２】そして、開口１１を形成したフォトレジス
ト１０をエッチングストッパーとして絶縁層８および絶
縁層９をエッチングすることにより、絶縁層８および絶
縁層９に開口１２を形成し、さらに同図（ｂ）の断面図
に示すようにフォトレジスト１０を除去する。
ト１０をエッチングストッパーとして絶縁層８および絶
縁層９をエッチングすることにより、絶縁層８および絶
縁層９に開口１２を形成し、さらに同図（ｂ）の断面図
に示すようにフォトレジスト１０を除去する。
【００２３】次いで、同図（ｃ）の平面図に示すよう
に、後に上層の配線層に形成する配線７の長手方向（斜
線部分）に添って加熱流動性の低い絶縁層９を除去して
絶縁層８を露出させる。
に、後に上層の配線層に形成する配線７の長手方向（斜
線部分）に添って加熱流動性の低い絶縁層９を除去して
絶縁層８を露出させる。
【００２４】その後、加熱処理して絶縁層８を露出させ
た部分にテーパーを付け、コンタクトホールを形成す
る。そしてこのコンタクトホールにタングステンを埋め
込み、コンタクトを形成する。次いで、その上に上層の
配線層６を形成し、その配線層６をパターニングして配
線７を形成する。
た部分にテーパーを付け、コンタクトホールを形成す
る。そしてこのコンタクトホールにタングステンを埋め
込み、コンタクトを形成する。次いで、その上に上層の
配線層６を形成し、その配線層６をパターニングして配
線７を形成する。
【００２５】こうして得られた多層配線構造体も，同図
（ｄ１）の断面図に示すように、配線７の長手方向には
配線７とタングステン層５との接触面積が拡大したもの
となるが、同図（ｄ２）の断面図に示すように配線７の
幅方向には配線７とタングステン層５との接触面積は当
初に形成した開口１２の断面積と変わらないものとな
る。
（ｄ１）の断面図に示すように、配線７の長手方向には
配線７とタングステン層５との接触面積が拡大したもの
となるが、同図（ｄ２）の断面図に示すように配線７の
幅方向には配線７とタングステン層５との接触面積は当
初に形成した開口１２の断面積と変わらないものとな
る。
【００２６】以上のようなこの発明のコンタクトホール
およびコンタクトの形成方法において、加熱流動性を示
す第１の絶縁材料としては、不純物として硼素とリンを
含有した二酸化ケイ素（ＢＰＳＧ）、リンを含有した二
酸化ケイ素（ＰＳＧ）、硼素を含有した二酸化ケイ素
（ＢＳＧ）、ヒ素を含有した二酸化ケイ素（ＡｓＳ
Ｇ）、硼素、リンおよびヒ素を含有した二酸化ケイ素、
二酸化鉛を含有した二酸化ケイ素等を使用することがで
き、特に、汎用性の点からリン、硼素およびヒ素の少く
とも１つを含有する二酸化ケイ素を使用することが好ま
しい。
およびコンタクトの形成方法において、加熱流動性を示
す第１の絶縁材料としては、不純物として硼素とリンを
含有した二酸化ケイ素（ＢＰＳＧ）、リンを含有した二
酸化ケイ素（ＰＳＧ）、硼素を含有した二酸化ケイ素
（ＢＳＧ）、ヒ素を含有した二酸化ケイ素（ＡｓＳ
Ｇ）、硼素、リンおよびヒ素を含有した二酸化ケイ素、
二酸化鉛を含有した二酸化ケイ素等を使用することがで
き、特に、汎用性の点からリン、硼素およびヒ素の少く
とも１つを含有する二酸化ケイ素を使用することが好ま
しい。
【００２７】また、第１の絶縁材料よりも加熱流動性の
低い第２の絶縁材料としては、不純物として少くとも硼
素、リンあるいはヒ素を含有する二酸化ケイ素であっ
て、第１の絶縁材料よりもそれら不純物の濃度が低いも
の、二酸化ケイ素（ＮＳＧ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ
４、Ｐ−ＳｉＮ）、ポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）等を
使用することができ、特に、絶縁性の点から二酸化ケイ
素又は窒化シリコンを使用することが好ましい。
低い第２の絶縁材料としては、不純物として少くとも硼
素、リンあるいはヒ素を含有する二酸化ケイ素であっ
て、第１の絶縁材料よりもそれら不純物の濃度が低いも
の、二酸化ケイ素（ＮＳＧ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ
４、Ｐ−ＳｉＮ）、ポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）等を
使用することができ、特に、絶縁性の点から二酸化ケイ
素又は窒化シリコンを使用することが好ましい。
【００２８】なお、これらの絶縁材料から形成する絶縁
層の形成方法については特に制限はなく、種々の方法で
形成することができる。
層の形成方法については特に制限はなく、種々の方法で
形成することができる。
【００２９】また、上述の図１および図２に示した例で
は、開口１２の周囲の所定部分が加熱流動性を示す絶縁
層８で形成されており、開口１２の周囲の残部が絶縁層
８と絶縁層８よりも加熱流動性の低い絶縁層９との積層
体で形成されているという構造を得るために、まず絶縁
層８の全面に絶縁層９を積層し、次いで開口１２を形成
し、その後絶縁層９を部分的に除去するという工程にし
たがったが、開口１２の周囲の所定部分が絶縁層８で形
成され、残部が絶縁層８と絶縁層９との積層体で形成さ
れるかぎり必ずしも上述のような工程によらなくともよ
い。
は、開口１２の周囲の所定部分が加熱流動性を示す絶縁
層８で形成されており、開口１２の周囲の残部が絶縁層
８と絶縁層８よりも加熱流動性の低い絶縁層９との積層
体で形成されているという構造を得るために、まず絶縁
層８の全面に絶縁層９を積層し、次いで開口１２を形成
し、その後絶縁層９を部分的に除去するという工程にし
たがったが、開口１２の周囲の所定部分が絶縁層８で形
成され、残部が絶縁層８と絶縁層９との積層体で形成さ
れるかぎり必ずしも上述のような工程によらなくともよ
い。
【００３０】また、この発明のコンタクト形成方法にお
いて、コンタクトホールに埋め込む導電性材料として
は、上述のタングステンの他に、例えば、Ｍｏ、Ｃｕ、
ＰｏｌｙＳｉおよびＷＳｉ、ＭｏＳｉ等のシリサイド化
合物を使用することができる。
いて、コンタクトホールに埋め込む導電性材料として
は、上述のタングステンの他に、例えば、Ｍｏ、Ｃｕ、
ＰｏｌｙＳｉおよびＷＳｉ、ＭｏＳｉ等のシリサイド化
合物を使用することができる。
【００３１】この発明のコンタクトで接続する上層ある
いは下層の配線層としても、これらのコンタクトを形成
する導電性材料を使用することができ、あるいはこれら
に加えて、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｔ
ｉ、ＴｉＯＮ等の所謂バリアメタルを積層したバリアメ
タル構造とすることもできる。
いは下層の配線層としても、これらのコンタクトを形成
する導電性材料を使用することができ、あるいはこれら
に加えて、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｔ
ｉ、ＴｉＯＮ等の所謂バリアメタルを積層したバリアメ
タル構造とすることもできる。
【００３２】
【作用】この発明のコンタクトホール形成方法において
は、開口部の周囲を形成する絶縁層のうち所定部分を加
熱流動性を示す第１の絶縁層で形成すると共に残部を第
１の絶縁層よりも加熱流動性の低い第２の絶縁層で形成
し、加熱により第１の絶縁層のみを実質的に流動化させ
るので、開口部の周囲のうち第１の絶縁層で形成した部
分のみにテーパーを付けることが可能となり、その部分
で開口部を拡大させたコンタクトホールを形成すること
が可能となる。
は、開口部の周囲を形成する絶縁層のうち所定部分を加
熱流動性を示す第１の絶縁層で形成すると共に残部を第
１の絶縁層よりも加熱流動性の低い第２の絶縁層で形成
し、加熱により第１の絶縁層のみを実質的に流動化させ
るので、開口部の周囲のうち第１の絶縁層で形成した部
分のみにテーパーを付けることが可能となり、その部分
で開口部を拡大させたコンタクトホールを形成すること
が可能となる。
【００３３】このようにコンタクトホールを形成するに
際して、特に、第２の絶縁層を、第１の絶縁層を構成す
る第１の絶縁材料からなる層上にその第１の絶縁材料よ
りも加熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる層を積層
したものとすると、容易に開口部の周囲を加熱流動性の
異なる２種の絶縁層で形成できるので好ましい。
際して、特に、第２の絶縁層を、第１の絶縁層を構成す
る第１の絶縁材料からなる層上にその第１の絶縁材料よ
りも加熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる層を積層
したものとすると、容易に開口部の周囲を加熱流動性の
異なる２種の絶縁層で形成できるので好ましい。
【００３４】また、この発明のコンタクト形成方法にお
いては、このようなコンタクトホールに導電性材料を埋
め込むことによりコンタクトを形成するので、コンタク
トと上層の配線層との接触面積を、開口部の周囲のうち
第１の絶縁層で形成した部分に拡大させることが可能と
なる。
いては、このようなコンタクトホールに導電性材料を埋
め込むことによりコンタクトを形成するので、コンタク
トと上層の配線層との接触面積を、開口部の周囲のうち
第１の絶縁層で形成した部分に拡大させることが可能と
なる。
【００３５】したがって、コンタクトホールの形成に際
して、開口部を囲う絶縁層のうち第１の絶縁層で形成す
る部分を適宜定め、コンタクトと上層の配線層との接触
面積を拡大させる部分を、コンタクトの形成が上層の配
線層の配線ピッチに影響を及ぼさない領域に設定するこ
とにより、微細なピッチの配線に対してもそのピッチを
維持しつつ配線とコンタクトとの接触面積を拡大させる
ことができ、配線とコンタクトとを信頼性高く接続する
ことが可能となる。
して、開口部を囲う絶縁層のうち第１の絶縁層で形成す
る部分を適宜定め、コンタクトと上層の配線層との接触
面積を拡大させる部分を、コンタクトの形成が上層の配
線層の配線ピッチに影響を及ぼさない領域に設定するこ
とにより、微細なピッチの配線に対してもそのピッチを
維持しつつ配線とコンタクトとの接触面積を拡大させる
ことができ、配線とコンタクトとを信頼性高く接続する
ことが可能となる。
【００３６】
【実施例】以下、実施例によりこの発明を具体的に説明
する。
する。
【００３７】図１に示したように、Ｓｉ基板中に形成し
た半導体素子の拡散層とその上層の配線層とを接続する
コンタクトを形成した。この場合、加熱流動性を示す絶
縁層８としては、硼素とリンを含有した二酸化ケイ素
（ＢＰＳＧ）からなる絶縁膜を６０００オングストロー
ム形成し、絶縁層８よりも加熱流動性の低い絶縁層９と
しては、不純物を含有しない二酸化ケイ素からなる絶縁
膜を５００オングストローム形成した。そして、絶縁層
８および絶縁層９の積層体上に常法によりフォトレジス
ト１０を形成し、そのフォトレジスト１０をパターニン
グして開口１１を形成した後、ＲＩＥ装置（Ｏ２／ＣＨ
Ｆ３＝８／７５ｓｃｃｍ、５０ｍｔｏｒｒ、１０００
Ｗ）にて異方性エッチングすることにより絶縁層８およ
び絶縁層９に開口１２を形成した。次いで開口１２の周
囲の絶縁層９を部分的に除去した後、Ｎ２雰囲気で９０
０℃、３０分間熱処理した。この熱処理により、絶縁層
９を除去して表面が絶縁層８となった部分は流動性を示
し、その部分の開口１２はテーパー付けされたが、表面
が絶縁層９となっている部分はほとんど流動性を示さな
かった。こうして、この発明のコンタクトホールを形成
した。
た半導体素子の拡散層とその上層の配線層とを接続する
コンタクトを形成した。この場合、加熱流動性を示す絶
縁層８としては、硼素とリンを含有した二酸化ケイ素
（ＢＰＳＧ）からなる絶縁膜を６０００オングストロー
ム形成し、絶縁層８よりも加熱流動性の低い絶縁層９と
しては、不純物を含有しない二酸化ケイ素からなる絶縁
膜を５００オングストローム形成した。そして、絶縁層
８および絶縁層９の積層体上に常法によりフォトレジス
ト１０を形成し、そのフォトレジスト１０をパターニン
グして開口１１を形成した後、ＲＩＥ装置（Ｏ２／ＣＨ
Ｆ３＝８／７５ｓｃｃｍ、５０ｍｔｏｒｒ、１０００
Ｗ）にて異方性エッチングすることにより絶縁層８およ
び絶縁層９に開口１２を形成した。次いで開口１２の周
囲の絶縁層９を部分的に除去した後、Ｎ２雰囲気で９０
０℃、３０分間熱処理した。この熱処理により、絶縁層
９を除去して表面が絶縁層８となった部分は流動性を示
し、その部分の開口１２はテーパー付けされたが、表面
が絶縁層９となっている部分はほとんど流動性を示さな
かった。こうして、この発明のコンタクトホールを形成
した。
【００３８】次に、所謂ブランケットＷＣＶＤ法により
全面にＷ層５を形成し、エッチバックし、コンタクトホ
ール内にのみＷ層５を残し、この発明のコンタクト１４
を形成した。その後、上層の配線層としてＡｌ層を形成
し、フォトリソグラフィにより配線７を形成した。
全面にＷ層５を形成し、エッチバックし、コンタクトホ
ール内にのみＷ層５を残し、この発明のコンタクト１４
を形成した。その後、上層の配線層としてＡｌ層を形成
し、フォトリソグラフィにより配線７を形成した。
【００３９】その結果、配線７とコンタクト１４とは、
配線７の幅方向には配線７と同一幅で接触していたが、
配線７の長手方向には広く接触しており、両者の電気的
接続状態は良好であった。
配線７の幅方向には配線７と同一幅で接触していたが、
配線７の長手方向には広く接触しており、両者の電気的
接続状態は良好であった。
【００４０】
【発明の効果】この発明のコンタクト形成方法によれ
ば、上層の配線層を微細なデザインルールで形成する場
合でも、その配線層とコンタクトの接続状態を良好にす
ることが可能となる。
ば、上層の配線層を微細なデザインルールで形成する場
合でも、その配線層とコンタクトの接続状態を良好にす
ることが可能となる。
【図１】この発明のコンタクト形成方法の工程説明図で
ある。
ある。
【図２】この発明の他のコンタクト形成方法の工程説明
図である。
図である。
【図３】この発明の方法によりコンタクトを形成した多
層構造体の平面図である。
層構造体の平面図である。
【図４】従来のコンタクト形成方法の工程説明図であ
る。
る。
【図５】従来の方法により形成したコンタクトの断面図
である。
である。
【図６】従来の方法によりコンタクトを形成した多層構
造体の平面図である。
造体の平面図である。
１ 拡散層 ２ Ｓｉ基板 ３ 絶縁層 ４ 開口 ５ タングステン層 ６ 配線層 ７ 配線 ８ 加熱流動性を示す絶縁層 ９ 絶縁層８よりも加熱流動性の低い絶縁層 １０ フォトレジスト １１ 開口 １２ 開口 １３ コンタクトホール １４ コンタクト １５ 基板 １６ 配線層
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁層に開口部を形成するコンタクトホ
ール形成方法において、開口部の周囲を形成する絶縁層
の一部を加熱流動性を示す第１の絶縁層で形成すると共
に残部を第１の絶縁層よりも加熱流動性の低い第２の絶
縁層で形成し、加熱により第１の絶縁層のみを実質的に
流動化させ、開口部の周囲の第１の絶縁層で形成される
部分にテーパー付けすることを特徴とするコンタクトホ
ール形成方法。 - 【請求項２】 第２の絶縁層が、第１の絶縁層を構成す
る第１の絶縁材料からなる層上にその第１の絶縁材料よ
りも加熱流動性の低い第２の絶縁材料からなる層を積層
したものである請求項１記載のコンタクトホール形成方
法。 - 【請求項３】 第１の絶縁材料が、不純物として、リ
ン、硼素およびヒ素の少くとも１つを含有する二酸化ケ
イ素であり、第２の絶縁材料が、第１の絶縁材料よりも
不純物濃度の低い二酸化ケイ素である請求項２記載のコ
ンタクトホール形成方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法により形成したコン
タクトホールに導電性材料を埋め込むことを特徴とする
コンタクト形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27201491A JP3256946B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | コンタクト形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27201491A JP3256946B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | コンタクト形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582518A true JPH0582518A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3256946B2 JP3256946B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=17507932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27201491A Expired - Fee Related JP3256946B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | コンタクト形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256946B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217445A (ja) * | 1996-12-04 | 2005-08-11 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7183189B2 (en) | 1996-12-04 | 2007-02-27 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device, circuit board, and electronic instrument |
| US7470979B2 (en) | 1996-12-04 | 2008-12-30 | Seiko Epson Corporation | Electronic component and semiconductor device, method of making the same and method of mounting the same, circuit board, and electronic instrument |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP27201491A patent/JP3256946B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217445A (ja) * | 1996-12-04 | 2005-08-11 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7183189B2 (en) | 1996-12-04 | 2007-02-27 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device, circuit board, and electronic instrument |
| US7470979B2 (en) | 1996-12-04 | 2008-12-30 | Seiko Epson Corporation | Electronic component and semiconductor device, method of making the same and method of mounting the same, circuit board, and electronic instrument |
| US7521796B2 (en) | 1996-12-04 | 2009-04-21 | Seiko Epson Corporation | Method of making the semiconductor device, circuit board, and electronic instrument |
| JP4513973B2 (ja) * | 1996-12-04 | 2010-07-28 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US7842598B2 (en) | 1996-12-04 | 2010-11-30 | Seiko Epson Corporation | Electronic component and semiconductor device, method of making the same and method of mounting the same, circuit board, and electronic instrument |
| US7888260B2 (en) | 1996-12-04 | 2011-02-15 | Seiko Epson Corporation | Method of making electronic device |
| US8115284B2 (en) | 1996-12-04 | 2012-02-14 | Seiko Epson Corporation | Electronic component and semiconductor device, method of making the same and method of mounting the same, circuit board and electronic instrument |
| US8384213B2 (en) | 1996-12-04 | 2013-02-26 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device, circuit board, and electronic instrument |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3256946B2 (ja) | 2002-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |