JPH06252272A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH06252272A
JPH06252272A JP17919893A JP17919893A JPH06252272A JP H06252272 A JPH06252272 A JP H06252272A JP 17919893 A JP17919893 A JP 17919893A JP 17919893 A JP17919893 A JP 17919893A JP H06252272 A JPH06252272 A JP H06252272A
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JP
Japan
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contact hole
film
layer
aspect ratio
semiconductor device
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Application number
JP17919893A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Kanemura
龍一 金村
Yutaka Okamoto
裕 岡本
Kazuhiko Tani
和彦 谷
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve coverage of a barrier layer in a contact hole having large aspect ratio in which a metal plug is buried. CONSTITUTION:The title semiconductor device has a contact hole 24 whose aspect ratio is large and a contact hole 25 whose aspect ratio is small, and metal plugs 29 are buried in the contact holes. A substratum polycrystalline silicon layer 22 is selectively formed facing to the inner part of the contact hole 24 whose aspect ratio is large.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化、微細化に伴い高
アスペクト比のコンタクト孔の埋込み方法が必要となっ
てきている。現在、量産実現性の高い埋込みプロセスと
して、従来のAl合金スパッタ法、基板を高温に熱した
状態で行う高温Al合金スパッタ法、ブランケットタン
グステンCVD等の金属成膜と全面エッチングを組合せ
金属プラグを形成する方法、選択タングステンCVD法
等のコンタクト部に選択的に金属プラグを形成する方法
等が有望視されている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor device is highly integrated and miniaturized, a method of filling a contact hole having a high aspect ratio is required. Currently, as an embedding process with high mass production feasibility, a conventional Al alloy sputter method, a high temperature Al alloy sputter method in which a substrate is heated to a high temperature, a metal film formation such as blanket tungsten CVD and full surface etching are combined to form a metal plug. And a method of selectively forming a metal plug on a contact portion such as a selective tungsten CVD method are considered promising.

【0003】高温Al合金スパッタ法について図13を
参照して説明する。同図は、半導体装置の多層配線に適
用した場合である。
The high temperature Al alloy sputtering method will be described with reference to FIG. This figure shows a case where the present invention is applied to a multilayer wiring of a semiconductor device.

【0004】まず、図13Aに示すように、半導体基板
の絶縁層1上に下層配線層となる第1層Al合金層2
(Al−1%Si)を形成し、次にCVD法による絶縁
膜、塗布型シリコーン樹脂(SOG)などによる層間平
坦化膜3を形成し、第1層Al合金層2の接続部に対応
する部分にコンタクト孔4を開孔する。
First, as shown in FIG. 13A, a first layer Al alloy layer 2 serving as a lower wiring layer is formed on an insulating layer 1 of a semiconductor substrate.
(Al-1% Si), then an insulating film by a CVD method, an interlayer flattening film 3 by a coating type silicone resin (SOG), etc. are formed to correspond to the connection portion of the first Al alloy layer 2. A contact hole 4 is opened in the portion.

【0005】次に、図13Bに示すように、純チタン膜
5をスパッタ法によりコンタクト孔4内を含む全面に形
成する。
Next, as shown in FIG. 13B, a pure titanium film 5 is formed on the entire surface including the inside of the contact hole 4 by the sputtering method.

【0006】次に、図13Cに示すように、コンタクト
孔4内を含む全面に上層配線となる第2層Al合金層6
(Al−1%Si)を高温スパッタ法により成膜し(成
膜条件:0.26Pa,7.5KW,Ar100%)、
コンタクト孔4を埋込む。
Next, as shown in FIG. 13C, a second layer Al alloy layer 6 to be an upper layer wiring is formed on the entire surface including the inside of the contact hole 4.
(Al-1% Si) is formed into a film by a high temperature sputtering method (film forming conditions: 0.26 Pa, 7.5 KW, Ar 100%),
The contact hole 4 is buried.

【0007】この高温スパッタによる成膜によって純チ
タン膜5とAl合金層2,6とが反応してTiAl3
属間化合物層7が形成され、このTiAl3 金属間化合
物層7を介して下層配線のAl合金層2と上層配線のA
l合金層6がコンタクト孔4内において接続される。
By the film formation by the high temperature sputtering, the pure titanium film 5 and the Al alloy layers 2 and 6 react with each other to form a TiAl 3 intermetallic compound layer 7. The TiAl 3 intermetallic compound layer 7 interposes the lower wiring. Al alloy layer 2 and upper wiring A
The l-alloy layer 6 is connected in the contact hole 4.

【0008】次に、金属プラグを形成する方法について
図14を参照して説明する。この例では、シリコン基板
に形成した所要の拡散層と配線とのコンタクトについて
例を採る。
Next, a method of forming the metal plug will be described with reference to FIG. In this example, a contact between a required diffusion layer formed on a silicon substrate and a wiring is taken as an example.

【0009】まず、図14Aに示すように、拡散層10
が形成されたシリコン基板11上に層間絶縁膜12を被
着形成し、層間絶縁膜12の所要位置にコンタクト孔1
3を形成する。
First, as shown in FIG. 14A, the diffusion layer 10
An interlayer insulating film 12 is deposited on the silicon substrate 11 on which the contact holes 1 are formed, and contact holes 1 are formed at desired positions on the interlayer insulating film 12.
3 is formed.

【0010】次に、図14Bに示すように、コンタクト
孔13を含む全面にバリア層16としてのTi層14と
TiON層15を堆積させ、さらにタングステン層17
を堆積させる。
Next, as shown in FIG. 14B, a Ti layer 14 and a TiON layer 15 as barrier layers 16 are deposited on the entire surface including the contact holes 13, and a tungsten layer 17 is further deposited.
Deposit.

【0011】次に、図14Cに示すように、ウェハ全面
のタングステン層17をエッチバックして取り除く。図
では層間絶縁膜12上のTiON層15及びTi層14
をも同時に除去している。しかし、Ti層14とTiO
N層15は除去しなくてもよい。
Next, as shown in FIG. 14C, the tungsten layer 17 on the entire surface of the wafer is etched back and removed. In the figure, the TiON layer 15 and the Ti layer 14 on the interlayer insulating film 12 are shown.
Are also removed at the same time. However, the Ti layer 14 and the TiO
The N layer 15 may not be removed.

【0012】このようにしてコンタクト孔13内にいわ
ゆるブランケットタングステン等によるメタルプラグ1
8が形成される。
Thus, the metal plug 1 made of so-called blanket tungsten or the like is formed in the contact hole 13.
8 is formed.

【0013】しかる後、図14Dに示すように、メタル
プラグ18に接続するように全面にAlSiCuの合金
層を形成しパターニングして配線層19を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 14D, an AlSiCu alloy layer is formed on the entire surface so as to be connected to the metal plug 18, and patterned to form a wiring layer 19.

【0014】その他、例えば特開昭62−229959
号公報では金属を真空蒸着する工程と、レジスト塗布す
る工程と、全面エッチングする工程とからなる金属プラ
グの形成方法が報告されている。
In addition, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-229959.
The publication discloses a method of forming a metal plug, which includes a step of vacuum-depositing a metal, a step of applying a resist, and a step of etching the entire surface.

【0015】また、特開昭62−186547号公報で
は高融点金属をコンタクト部に選択的に成長させる工程
と、金属膜を全面成膜させる工程とからなる埋込み方法
が報告されている。
Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-186547 reports an embedding method comprising a step of selectively growing a refractory metal on a contact portion and a step of forming a metal film on the entire surface.

【0016】また、特開平1−200648号公報では
シリコン基板上のコンタクト孔に金属膜を全面成膜する
工程と、コンタクト部の金属を熱処理によりシリサイド
化する工程と、未反応分の金属膜を除去する工程からな
る埋込み方法が報告されている。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-200648, a step of forming a metal film on the entire surface of a contact hole on a silicon substrate, a step of silicifying the metal of the contact portion by heat treatment, and a metal film of unreacted portion An embedding method consisting of a removing step has been reported.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図13に説
明した従来例においては、図13Cの工程のときに、ウ
ェハ温度が充分に高温でない場合や、コンタクト孔4の
アスペクト比b/aが大きくなった場合、コンタクト孔
底部にAl合金の入らない領域すなわちボイド8が発生
し、コンタクト抵抗の増大、歩留りの低下を引起こすこ
とが知られている。
By the way, in the conventional example described in FIG. 13, in the step of FIG. 13C, when the wafer temperature is not sufficiently high or the aspect ratio b / a of the contact hole 4 is large. It is known that, in this case, a region where the Al alloy does not enter, that is, a void 8 is generated at the bottom of the contact hole, causing an increase in contact resistance and a decrease in yield.

【0018】また、特開昭62−229959号公報の
場合には全面エッチングの制御性、均一性が悪くプロセ
ス安定性に欠ける問題点がある。同様にブランケットタ
ングステン等の金属CVDプラグ形成法では、やはり全
面エッチングに起因した問題が多く下地膜との密着性が
悪い点、直径の異なるコンタクト孔への埋込みが困難で
ある点、下地膜の凹凸部に残渣が残り易い点、そのため
エッチング量をふやすとプラグにひげが発生したり密着
性改善のために成膜したバリアメタルが選択的にエッチ
ングされてしまう点、など数多くの課題が残されてい
る。
Further, in the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-229959, there is a problem that the controllability and uniformity of the entire surface etching are poor and the process stability is lacking. Similarly, in the method of forming a metal CVD plug of blanket tungsten, etc., there are many problems due to the entire surface etching, the adhesion to the underlying film is poor, it is difficult to fill the contact holes with different diameters, and the unevenness of the underlying film is present. A lot of problems remain, such as the residue being easily left in the area, and if the etching amount is increased, whiskers will be generated on the plug and the barrier metal film formed to improve adhesion will be selectively etched. There is.

【0019】また、特開昭62−186547号公報で
は下地膜の状態によりCVD膜の選択性が破れる問題や
下地膜との密着性が悪い問題が残されている。また、特
開平1−200648号公報ではシリコンが露出してい
ない金属配線間コンタクト孔では利用できない。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 62-186547, there remains a problem that the selectivity of the CVD film is broken due to the state of the base film and the adhesion with the base film is poor. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 1-200648, it cannot be used in a contact hole between metal wirings in which silicon is not exposed.

【0020】また、図14に示す例では、タングステン
層17とシリコン基板11との反応を抑えるために、バ
リア16としてTi層14とTiON層15が必要であ
るが、コンタクト孔13のアスペクト比が大きくなる
と、このバリア層16のコンタクト底部でのカバレジが
悪化してバリア効果が低下し、タングステン合金スパイ
クによる接合リークの増加を引起こしてしまう。これ
は、特にメモリデバイス等の多層の多結晶シリコン配線
層を有し、コンタクト孔のアスペクト比が大きくなるよ
うなデバイスでは避けられない。
Further, in the example shown in FIG. 14, the Ti layer 14 and the TiON layer 15 are required as the barrier 16 in order to suppress the reaction between the tungsten layer 17 and the silicon substrate 11, but the aspect ratio of the contact hole 13 is small. When it becomes larger, the coverage of the barrier layer 16 at the bottom of the contact is deteriorated, the barrier effect is lowered, and an increase in junction leak due to the tungsten alloy spike is caused. This is unavoidable especially in a device having a multi-layered polycrystalline silicon wiring layer such as a memory device and having a large aspect ratio of the contact hole.

【0021】また、アスペクト比が大きいコンタクト孔
とアスペクト比が小さいコンタクト孔が共存している場
合の該アスペクト比が大きいコンタクト孔内にのみ金属
プラグを埋め込むには、図15に示すようになされる。
即ち、先ず図15Aに示すようにアスペクト比の大きい
コンタクト孔13A内に埋め込まれるように十分な厚み
をもって導電金属層20を堆積する。このとき、導電金
属層20は必ずしも埋込みを必要としないアスペクト比
の小さいコンタクト孔13Bにも埋め込まれる。次い
で、図15Bに示すように、アスペクト比の大きいコン
タクト孔の開孔縁まで、導電金属層20をエッチバック
してアスペクト比の大きいコンタクト孔13A内にのみ
金属プラグ20Aを形成する。しかしながら、導電金属
層20のエッチバック処理に際し、エッチバック量をア
スペクト比の大きいコンタクト孔13Aに合せるように
調整した場合、アスペクト比の小さいコンタクト孔13
B内の導電金属層20が全て除去され、更に下地層、図
示の例では拡散層10にまでダメージを与えてしまう。
Further, when a contact hole having a large aspect ratio and a contact hole having a small aspect ratio coexist, the metal plug is embedded only in the contact hole having a large aspect ratio as shown in FIG. .
That is, first, as shown in FIG. 15A, the conductive metal layer 20 is deposited with a sufficient thickness so as to be embedded in the contact hole 13A having a large aspect ratio. At this time, the conductive metal layer 20 is also buried in the contact hole 13B having a small aspect ratio which does not necessarily need to be buried. Next, as shown in FIG. 15B, the conductive metal layer 20 is etched back to the opening edge of the contact hole having a large aspect ratio to form the metal plug 20A only in the contact hole 13A having a large aspect ratio. However, when the etch back amount of the conductive metal layer 20 is adjusted to match the contact hole 13A having a large aspect ratio, the contact hole 13 having a small aspect ratio is formed.
The conductive metal layer 20 in B is completely removed, and further damages the underlying layer, that is, the diffusion layer 10 in the illustrated example.

【0022】一方、全てのコンタクト孔において多結晶
シリコンを配置するという方法も考えられるが、その場
合には周辺回路部での多結晶シリコンの配置の際にプロ
セスや構造の複雑化を生じてしまう。
On the other hand, a method of arranging the polycrystalline silicon in all the contact holes can be considered, but in that case, the process and the structure are complicated when the polycrystalline silicon is arranged in the peripheral circuit portion. .

【0023】本発明は、上述の点に鑑み、従来の問題点
を解決した半導体装置及びその製造方法を提供するもの
である。
In view of the above points, the present invention provides a semiconductor device and a method of manufacturing the same which solve the conventional problems.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、アスペクト比
の大きいコンタクト孔24とアスペクト比の小さいコン
タクト孔25を有し、コンタクト孔24,25内にメタ
ルプラグ29が設けられた半導体装置において、アスペ
クト比の高いコンタクト孔24に臨んで選択的に下地半
導体層22を設けて構成する。
The present invention provides a semiconductor device having a contact hole 24 having a large aspect ratio and a contact hole 25 having a small aspect ratio, and a metal plug 29 provided in each of the contact holes 24, 25. The underlying semiconductor layer 22 is selectively provided so as to face the contact hole 24 having a high aspect ratio.

【0025】本発明に係る半導体装置の製造方法は、ア
スペクト比の大きいコンタクト孔24を形成すべき部分
に下地半導体22を形成した後、層間絶縁膜23を形成
する工程と、この層間絶縁膜23にコンタクト孔24,
25を形成する工程と、コンタクト孔24,25にバリ
ア層28を形成する工程と、コンタクト孔24,25内
に金属29を埋込む工程と、金属29に接続する上部導
体30を形成する工程とを有するものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming an interlayer insulating film 23 after forming a base semiconductor 22 in a portion where a contact hole 24 having a large aspect ratio is to be formed, and the interlayer insulating film 23. Contact hole 24,
25, a step of forming a barrier layer 28 in the contact holes 24, 25, a step of burying a metal 29 in the contact holes 24, 25, and a step of forming an upper conductor 30 connected to the metal 29. Is to have.

【0026】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、下部導体42が臨むコンタクト孔44に高融点金属
膜45をスパッタ法により成膜する工程と、このコンタ
クト孔44の底部に高融点金属膜45と下部導体42と
の化合物46を形成する工程と、高融点金属膜45を選
択的に除去する工程と、上部導体47を形成する工程と
を有するものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a refractory metal film 45 in the contact hole 44 facing the lower conductor 42 by a sputtering method, and a refractory metal film on the bottom of the contact hole 44. It has a step of forming a compound 46 of the film 45 and the lower conductor 42, a step of selectively removing the refractory metal film 45, and a step of forming the upper conductor 47.

【0027】また、本発明に係る半導体装置の製法は、
下部導体51を形成した後にコンタクト孔形成予定領域
にパッド半導体層56を形成し、次いでコンタクト孔5
4を形成する工程と、下部導体51が臨むコンタクト孔
に高融点金属膜45をスパッタ法により成膜する工程
と、コンタクト孔54の底部に高融点金属膜45とパッ
ド半導体層56との化合物58を形成する工程と、高融
点金属膜45を選択的に除去する工程と、上部導体59
を形成する工程とを有するものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
After forming the lower conductor 51, the pad semiconductor layer 56 is formed in the region where the contact hole is to be formed, and then the contact hole 5 is formed.
4, a step of forming a refractory metal film 45 in the contact hole facing the lower conductor 51 by a sputtering method, and a compound 58 of the refractory metal film 45 and the pad semiconductor layer 56 at the bottom of the contact hole 54. , A step of selectively removing the refractory metal film 45, and an upper conductor 59.
And a step of forming.

【0028】また、本発明に係る半導体装置の製法は、
アスペクト比の大きいコンタクト孔75とアスペクト比
の小さいコンタクト孔76を有する半導体装置におい
て、アスペクト比の小さいコンタクト孔76内に選択的
に第1の膜77を形成した後、第1の導電材膜79を全
面に形成する工程と、第1の導電材膜79より第1の膜
77のエッチングレートが小さい条件で、第1の導電材
膜79をエッチバックする工程を含むものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is
In a semiconductor device having a contact hole 75 with a large aspect ratio and a contact hole 76 with a small aspect ratio, after the first film 77 is selectively formed in the contact hole 76 with a small aspect ratio, the first conductive material film 79 is formed. And a step of etching back the first conductive material film 79 under the condition that the etching rate of the first film 77 is smaller than that of the first conductive material film 79.

【0029】上記第1の膜77としては絶縁膜を用いる
ことができる。
An insulating film can be used as the first film 77.

【0030】上記第1の膜77としては導電膜を用いる
ことができる。
A conductive film can be used as the first film 77.

【0031】上記エッチバックは異方性エッチングによ
り行うことができる。
The etch back can be performed by anisotropic etching.

【0032】[0032]

【作用】第1の発明の半導体装置においては、アスペク
ト比の大きいコンタクト孔24の底部に選択的に下地半
導体層22を臨ましめるように設け、その上にメタルプ
ラグ29を設けることにより、アスペクト比の大きいコ
ンタクト孔24の底上げが可能となり、メタルプラグ2
9でのバリア層28のカバレジの悪化が改善され、また
メタルプラグ29と基板間のスパイクすなわちバリア能
力の低下を抑えることができる。
In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the underlying semiconductor layer 22 is selectively provided at the bottom of the contact hole 24 having a large aspect ratio, and the metal plug 29 is provided on the underlying semiconductor layer 22, thereby providing the aspect ratio. It is possible to raise the bottom of the contact hole 24 with a large
The deterioration of the coverage of the barrier layer 28 in 9 is improved, and the spike between the metal plug 29 and the substrate, that is, the deterioration of the barrier ability can be suppressed.

【0033】第2の発明の半導体装置の製造方法におい
ては、はじめにアスペクト比の大きいコンタクト孔24
を形成すべき部分に下地半導体22を形成した後、層間
絶縁膜23を形成してコンタクト孔24を形成すること
によって、いわゆるコンタクト孔24の底上げが可能と
なり、その後のバリア層28の形成、金属29の埋込み
等における工程でバリア層28のカバレジの悪化を改善
しバリア能力の低下を抑えることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device of the second invention, first, the contact hole 24 having a large aspect ratio is formed.
By forming the base semiconductor 22 in the portion where the layer is to be formed, and then forming the interlayer insulating film 23 and forming the contact hole 24, it is possible to raise the so-called contact hole 24, and thereafter the barrier layer 28 is formed and metal is formed. In the step of embedding 29 or the like, it is possible to improve deterioration of the coverage of the barrier layer 28 and suppress deterioration of the barrier ability.

【0034】第3の発明の半導体装置の製造方法におい
ては、下部導体42が臨むコンタクト孔44に高融点金
属膜45を成膜し、下部導体42との化合物46を形成
した後、その化合物46を除く高融点金属膜45を選択
的に除去することにより、この化合物46によって実質
的にコンタクト孔44の底上げがなされ、コンタクト孔
44のアスペクト比を低減することができる。したがっ
て、その後の高温スパッタによる金属の埋込みと併用す
るときには、さらに深いコンタクト孔の埋込みを容易に
実現可能となる。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the third invention, a refractory metal film 45 is formed in the contact hole 44 facing the lower conductor 42, a compound 46 with the lower conductor 42 is formed, and then the compound 46 is formed. By selectively removing the high-melting-point metal film 45 except for, the compound 46 substantially raises the bottom of the contact hole 44, and the aspect ratio of the contact hole 44 can be reduced. Therefore, when used together with the subsequent metal burying by high temperature sputtering, it is possible to easily bury a deeper contact hole.

【0035】第4の発明に係る半導体装置の製造方法で
は、第3の発明の製法において、さらにコンタクト孔5
4の下部にパッド半導体層56を形成しておくことによ
って、コンタクト孔54の底上げがさらに増しアスペク
ト比を低減することができる。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the method of manufacturing the semiconductor device according to the third aspect, further including a contact hole 5.
By forming the pad semiconductor layer 56 in the lower portion of the contact hole 4, the bottom of the contact hole 54 can be further raised and the aspect ratio can be reduced.

【0036】第5の発明に係る半導体装置の製造方法に
おいては、アスペクト比の小さいコンタクト孔76に選
択的に第1の膜77を形成した後、全面に第1の導電材
膜79を形成し、次いで第1の導電材膜79より第1の
膜77のエッチングレートが小さい条件で第1の導電材
膜79をエッチバックすることにより、アスペクト比の
小さいコンタクト孔76内では第1の膜77によりエッ
チバックが終了し、下地73にダメージを与えることな
く、アスペクト比の大きいコンタクト孔75内にのみ導
電プラグ81埋め込みが可能となる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, after the first film 77 is selectively formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio, the first conductive material film 79 is formed on the entire surface. Then, by etching back the first conductive material film 79 under the condition that the etching rate of the first film 77 is smaller than that of the first conductive material film 79, the first film 77 is formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio. As a result, the etch back is completed, and the conductive plug 81 can be embedded only in the contact hole 75 having a large aspect ratio without damaging the base 73.

【0037】第1の膜77として絶縁膜を用いるときは
第1の導電材膜79とのエッチングの選択比が容易に得
られる。
When an insulating film is used as the first film 77, the etching selection ratio with the first conductive material film 79 can be easily obtained.

【0038】第1の膜77として導電膜を用いるとき
は、アスペクト比の小さいコンタクト孔76側では第1
の膜77と下地73との導通が得られるので、その後、
第1の膜77を除去する工程を省略することができる。
When a conductive film is used as the first film 77, the first film is formed on the side of the contact hole 76 having a small aspect ratio.
Since conduction between the film 77 of No. 3 and the base 73 can be obtained, after that,
The step of removing the first film 77 can be omitted.

【0039】また、異方性エッチングによりエッチバッ
クを行うときは、アスペクト比の小さいコンタクト孔7
6内に第1の導電材層79によるサイドウォール79A
が形成され、その後の配線形成に際してのコンタクト孔
76でのステップカバレッジが良好となる。
When etching back is performed by anisotropic etching, the contact hole 7 having a small aspect ratio is used.
Side wall 79A formed by the first conductive material layer 79
Are formed, and the step coverage in the contact hole 76 at the time of subsequent wiring formation becomes good.

【0040】[0040]

【実施例】以下、図面を参照して本発明による半導体装
置及びその製造方法の実施例を説明する。
Embodiments of the semiconductor device and the method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0041】図1は本発明の半導体装置の一例を示す。
本例は、例えば半導体メモリに適用した場合である。図
1において領域aはメモリ部、領域bは周辺回路部をそ
れぞれ示す。本例においては、同一の半導体基板21上
に図示せざるもそのメモリ部には所要の半導体メモリが
形成され、周辺回路部には例えばMOS型周辺回路が形
成される。
FIG. 1 shows an example of the semiconductor device of the present invention.
This example is applied to, for example, a semiconductor memory. In FIG. 1, an area a indicates a memory section and an area b indicates a peripheral circuit section. In this example, although not shown, a required semiconductor memory is formed on the same semiconductor substrate 21, and a MOS type peripheral circuit, for example, is formed on the peripheral circuit portion.

【0042】そして、半導体基板21のメモリ部側のア
スペクト比の大きいコンタクト孔を形成すべき部分に予
め多結晶シリコン層22が選択的に形成され、その後形
成した層間絶縁膜23のメモリ部a及び周辺回路部bの
それぞれに対応する位置に、コンタクト孔24及び25
が夫々形成される。ここで、メモリ部aのコンタクト孔
24は、本来、周辺回路部bのコンタクト孔25よりア
スペクト比が大きいも、多結晶シリコン層22によって
底上げされた形となる。周辺回路部bでのコンタクト孔
25のアスペクト比は小さい。そして、各コンタクト孔
24及び25にバリア層28となるTi層26とTiO
N層27がそれぞれ被着形成され、さらに、ブランケッ
トタングステンによるメタルプラグ29が各コンタクト
孔24及び25内に埋込まれ、このコンタクト孔24及
び25に埋込まれたメタルプラグ29に接続するように
例えばAlSiCu合金による配線層30が形成されて
成る。
Then, the polycrystalline silicon layer 22 is selectively formed in advance in a portion of the semiconductor substrate 21 where a contact hole having a large aspect ratio is to be formed on the memory portion side. The contact holes 24 and 25 are provided at the positions corresponding to the respective peripheral circuit parts b.
Are formed respectively. Here, although the contact hole 24 of the memory portion a originally has a larger aspect ratio than the contact hole 25 of the peripheral circuit portion b, the contact hole 24 is raised by the polycrystalline silicon layer 22. The aspect ratio of the contact hole 25 in the peripheral circuit portion b is small. Then, the Ti layer 26 and the TiO that will become the barrier layer 28 are formed in the respective contact holes 24 and 25.
An N layer 27 is formed by deposition, and a blanket tungsten metal plug 29 is embedded in each contact hole 24 and 25 so as to be connected to the metal plug 29 embedded in each contact hole 24 and 25. For example, the wiring layer 30 made of AlSiCu alloy is formed.

【0043】かかる構成の半導体装置31によれば、メ
モリセル部a側のアスペクト比の大きいコンタクト孔2
4下に多結晶シリコン層22を形成することにより、コ
ンタクト孔24の底上げがなされ、実質的なアスペクト
比が小さくなり、バリア層28のカバレジが良好とな
り、そのバリア能力が優れる。同時に多結晶シリコン層
22によりタングステンスパイクが防止され、接合リー
ク等の不都合は生じない。
According to the semiconductor device 31 having such a configuration, the contact hole 2 having a large aspect ratio on the side of the memory cell portion a.
By forming the polycrystalline silicon layer 22 below the contact hole 24, the bottom of the contact hole 24 is raised, the substantial aspect ratio is reduced, the coverage of the barrier layer 28 is improved, and the barrier ability thereof is excellent. At the same time, the polycrystalline silicon layer 22 prevents tungsten spikes, and no inconvenience such as junction leak occurs.

【0044】次に、上述した半導体装置31を得るため
の製法を図2及び図3を参照して説明する。
Next, a manufacturing method for obtaining the above-mentioned semiconductor device 31 will be described with reference to FIGS.

【0045】まず、図2Aに示すようにメモリセル部a
及び周辺回路部bがそれぞれ形成された半導体基板21
上のメモリセル部a側のコンタクト形成部分に、予め例
えば厚さ100nmの多結晶シリコン層22を選択的に
形成した後、全面にわたって層間絶縁膜23を被着形成
し、それぞれメモリセル部a及び周辺回路部bにコンタ
クト孔24及び25を形成する。32及び33は例えば
MOSトランジスタの一方の拡散層である。メモリセル
部a側のコンタクト孔24は丁度多結晶シリコンが臨む
ように形成される。ここで、メモリセル部a側のコンタ
クト孔24は前述した如くアスペクト比は大きいも、多
結晶シリコン層22により底上げされた形となる。周辺
回路部bでのコンタクト孔25のアスペクト比は小さ
い。また、メモリセル部a側のコンタクト孔24の幅w
1 よりも多結晶シリコン層22の幅w2 を大きく形成す
る。
First, as shown in FIG. 2A, the memory cell portion a
And the semiconductor substrate 21 on which the peripheral circuit section b is formed
A polycrystalline silicon layer 22 having a thickness of 100 nm, for example, is selectively formed in advance on the contact formation portion on the side of the upper memory cell portion a, and then an interlayer insulating film 23 is deposited over the entire surface to form the memory cell portion a and Contact holes 24 and 25 are formed in the peripheral circuit portion b. 32 and 33 are, for example, one diffusion layer of a MOS transistor. The contact hole 24 on the memory cell portion a side is formed so that the polycrystalline silicon is just exposed. Here, the contact hole 24 on the side of the memory cell portion a has a large aspect ratio as described above, but has a shape raised by the polycrystalline silicon layer 22. The aspect ratio of the contact hole 25 in the peripheral circuit portion b is small. Further, the width w of the contact hole 24 on the side of the memory cell portion a
The width w 2 of the polycrystalline silicon layer 22 is formed larger than 1 .

【0046】次に、図2Bに示すように、各コンタクト
孔24及び25を含んで全面にTi層26及びTiON
層27を順次被着してバリア層28を形成し、さらに、
コンタクト孔24及び25を埋めるようにブランケット
タングステン層29Aを被着形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a Ti layer 26 and a TiON layer are formed on the entire surface including the contact holes 24 and 25.
Layers 27 are sequentially deposited to form barrier layer 28, and
A blanket tungsten layer 29A is deposited to fill the contact holes 24 and 25.

【0047】次に、図3Cに示すように、各コンタクト
孔24及び25に埋込まれたタングステン層が層間絶縁
膜23の上面と面一となるようにエッチバックを行い、
各コンタクト孔24及び25内にタングステン層による
メタルプラグ29を形成する。このとき、タングステン
下層のTiON層27及びTi層26も同時にエッチバ
ックする。尚、Ti層26とTiON層27は除去しな
くてもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, etch back is performed so that the tungsten layer embedded in each contact hole 24 and 25 is flush with the upper surface of the interlayer insulating film 23.
A metal plug 29 made of a tungsten layer is formed in each of the contact holes 24 and 25. At this time, the TiON layer 27 and the Ti layer 26 under the tungsten are also etched back at the same time. The Ti layer 26 and the TiON layer 27 do not have to be removed.

【0048】次に、図3Dに示すように、全面に例えば
AlSiCu合金を被着形成した後、これをパターニン
グしてAlSiCu合金による配線層30を形成し、目
的とする半導体装置31を得る。
Next, as shown in FIG. 3D, for example, an AlSiCu alloy is deposited on the entire surface and then patterned to form a wiring layer 30 of the AlSiCu alloy to obtain the intended semiconductor device 31.

【0049】斯る製法によれば、アスペクト比の高いコ
ンタクト孔24には下地に多結晶シリコン層22を配置
し、アスペクト比が小さいコンタクト孔25に多結晶シ
リコン層22を配置しないように作り分けることによっ
て、バリア層28のカバレジの悪化によるバリア能力の
低下を抑えることができる。特に半導体メモリ装置にお
いて、そのメモリセル部aでは多結晶シリコン層22を
配置し周辺回路部では多結晶シリコン層22を配置しな
いようにすることによってプロセスや構造を簡単にする
ことが可能となる。
According to such a manufacturing method, the polycrystalline silicon layer 22 is arranged as a base in the contact hole 24 having a high aspect ratio, and the polycrystalline silicon layer 22 is not formed in the contact hole 25 having a small aspect ratio. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the barrier ability due to the deterioration of the coverage of the barrier layer 28. Particularly, in the semiconductor memory device, by arranging the polycrystalline silicon layer 22 in the memory cell portion a and not arranging the polycrystalline silicon layer 22 in the peripheral circuit portion, the process and the structure can be simplified.

【0050】半導体メモリセルに応用した場合には、ア
スペクト比の高いコンタクト孔下に形成する多結晶シリ
コン膜22はメモリセル部aの他の導体層として用いる
多結晶シリコン膜と同時工程で形成することができる。
また、周辺回路部bでは多結晶シリコン膜を形成しない
ので周辺回路部のMOSトランジスタの高密度化が可能
となる。
When applied to a semiconductor memory cell, the polycrystalline silicon film 22 formed under the contact hole having a high aspect ratio is formed simultaneously with the polycrystalline silicon film used as another conductor layer of the memory cell portion a. be able to.
Further, since the polycrystalline silicon film is not formed in the peripheral circuit section b, the density of the MOS transistors in the peripheral circuit section can be increased.

【0051】図4及び図5は本発明の半導体装置の製法
の他の実施例を示す。本例は、まず図4Aに示すよう
に、半導体基板上の絶縁層41上に下層配線となる第1
層Al合金(Al−1%Si)層42を選択的に形成し
た後、例えばCVD絶縁膜、塗布型シリコーン樹脂(S
OG)等による平坦化層間絶縁膜43を形成し、第1層
Al合金層42の接続部が臨むようにこの層間絶縁膜4
3にコンタクト孔44を形成する。
4 and 5 show another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In this example, first, as shown in FIG. 4A, a first lower layer wiring is formed on an insulating layer 41 on a semiconductor substrate.
After selectively forming the layer Al alloy (Al-1% Si) layer 42, for example, a CVD insulating film, a coating type silicone resin (S
A flattened interlayer insulating film 43 is formed by OG) or the like, and the interlayer insulating film 4 is exposed so that the connection portion of the first Al alloy layer 42 is exposed.
A contact hole 44 is formed in 3.

【0052】次に、図4Bに示すように、コンタクト孔
44を含む全面に純チタン膜45をスパッタ法により成
膜する。このときチタン膜厚はコンタクト孔44の底部
に十分成膜される程度必要であり、厚い程良好である。
例えば厚さ300nm程度成膜する。
Next, as shown in FIG. 4B, a pure titanium film 45 is formed on the entire surface including the contact hole 44 by a sputtering method. At this time, the titanium film thickness is required to be sufficiently formed on the bottom of the contact hole 44, and the thicker the better.
For example, a film having a thickness of about 300 nm is formed.

【0053】次に、高真空中あるいは不活性ガス雰囲気
中にて半導体ウェハ温度350℃以上に加熱し、コンタ
クト孔44の底部に純チタン膜45とAl合金層42と
の反応によるTiAl3 金属間化合物層46を形成す
る。このTiAl3 層46はAl合金層42と純チタン
層45の拡散反応により形成され、Al合金が例えばア
ルミシリコン系である場合はTi(AlSi)3 の形態
になる。また、この反応層即ちTiAl3 層46の形成
は体積膨張を伴う。
Next, the semiconductor wafer is heated to a temperature of 350 ° C. or higher in a high vacuum or in an inert gas atmosphere, and the TiAl 3 intermetallic layer is formed on the bottom of the contact hole 44 by the reaction between the pure titanium film 45 and the Al alloy layer 42. The compound layer 46 is formed. The TiAl 3 layer 46 is formed by a diffusion reaction of the Al alloy layer 42 and the pure titanium layer 45, and has a form of Ti (AlSi) 3 when the Al alloy is, for example, aluminum silicon. The formation of this reaction layer, that is, the TiAl 3 layer 46 is accompanied by volume expansion.

【0054】例えば、ウェハ温度475℃、1分の高温
Al合金スパッタ中に成膜した純チタン膜45が100
nmである場合、コンタクト孔44の底部で形成される
TiAl3 層46は約300nmとなる。
For example, the pure titanium film 45 formed during the high temperature Al alloy sputtering for 1 minute at a wafer temperature of 475 ° C. is 100
In the case of nm, the TiAl 3 layer 46 formed at the bottom of the contact hole 44 has a thickness of about 300 nm.

【0055】次に、図5Dに示すように、コンタクト孔
44の底部以外の層間絶縁膜43と接している純チタン
膜45は反応していないので、之を選択的に除去する。
例えば希フッ酸溶液(HF+H2 O)によるウエットエ
ッチングで選択除去することができる。この時点で埋込
まれなければならないコンタクト孔44は300nm以
上の底上げが見込まれ、実質上アスペクト比が低減され
ることになる。
Next, as shown in FIG. 5D, since the pure titanium film 45 in contact with the interlayer insulating film 43 other than the bottom of the contact hole 44 has not reacted, it is selectively removed.
For example, it can be selectively removed by wet etching with a dilute hydrofluoric acid solution (HF + H 2 O). The contact hole 44 that must be buried at this point is expected to have a bottom increase of 300 nm or more, and the aspect ratio will be substantially reduced.

【0056】しかる後、図5Eに示すように、再度、コ
ンタクト孔44内を含む層間絶縁膜43の全面に純チタ
ン膜(図示せず)を成膜し、上層配線となる第2層Al
合金(Al−1%Si)層47を半導体ウェハ温度が3
50℃以上の高温スパッタ法により成膜し、コンタクト
孔44の埋込みを行う。このとき純チタン膜とAl合金
47との拡散反応によってTiAl3 金属間化合物層4
8が形成され、したがって下層配線である第1層Al合
金層42と上層配線となる第2層Al合金層47がコン
タクト孔44を介して接続される。しかる後、図示せざ
るも上層のAl合金層47をパターニングして上層配線
を形成する。斯くして、多層配線の半導体装置49が得
られる。
Thereafter, as shown in FIG. 5E, a pure titanium film (not shown) is again formed on the entire surface of the interlayer insulating film 43 including the inside of the contact hole 44, and the second layer Al to be the upper wiring is formed.
The alloy wafer (Al-1% Si) layer 47 has a semiconductor wafer temperature of 3
A film is formed by a high temperature sputtering method at 50 ° C. or higher, and the contact hole 44 is embedded. At this time, the TiAl 3 intermetallic compound layer 4 is formed by the diffusion reaction between the pure titanium film and the Al alloy 47.
Therefore, the first layer Al alloy layer 42 as the lower layer wiring and the second layer Al alloy layer 47 as the upper layer wiring are connected through the contact hole 44. Thereafter, although not shown, the upper Al alloy layer 47 is patterned to form an upper wiring. In this way, the semiconductor device 49 having a multilayer wiring is obtained.

【0057】斯る製法によれば、アスペクト比の高いコ
ンタクト孔44においても、その図4B〜図5Dの工程
において、TiAl3 金属間化合物層46の形成によっ
て、コンタクト孔44の底部が底上げされ、実質的にア
スペクト比が低減する。したがって、その後の再度のチ
タン膜及び高温スパッタによるAl合金層47による埋
込みと併用することによって、さらに深いコンタクト孔
44の埋込みを容易に実現することが可能であり、安定
したコンタクト抵抗、歩留り、高信頼性を有する高集積
半導体装置の製造が可能となる。
According to this manufacturing method, even in the contact hole 44 having a high aspect ratio, the bottom of the contact hole 44 is raised by forming the TiAl 3 intermetallic compound layer 46 in the steps of FIGS. 4B to 5D. The aspect ratio is substantially reduced. Therefore, it is possible to easily realize the deeper filling of the contact hole 44 by using it in combination with the subsequent titanium film and the Al alloy layer 47 formed by the high temperature sputtering, and the stable contact resistance, yield, and high It is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device having reliability.

【0058】図6は、本発明の半導体装置の製法の他の
実施例を示す。本例は前述の図1の製法と図4〜図5の
製法を組合せたものである。同図では、アスペクト比の
大きいコンタクト孔が形成されるべき部分及びアスペク
ト比の小さいコンタクト孔が形成されるべき部分にそれ
ぞれ下部導体層51及び52が形成される。例えば半導
体メモリ装置においては、この下部導体層51及び52
はそれぞれMOSトランジスタの一方の拡散領域に相当
する。そして、この下部導体層51及び52が形成され
た半導体基体53上に、そのアスペクト比が大きいコン
タクト孔54を形成すべき部分に予め多結晶シリコン層
56を選択的に形成する。そして、層間絶縁膜57を被
着形成して夫々のコンタクト孔54及び55を形成す
る。すなわち、アスペクト比の大きいコンタクト孔54
は下部導体層51上の多結晶シリコン膜56に達するよ
うに形成され、アスペクト比の小さいコンタクト孔55
は下部導体層53が臨むように形成される。
FIG. 6 shows another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. This example is a combination of the manufacturing method shown in FIG. 1 and the manufacturing method shown in FIGS. In the figure, lower conductor layers 51 and 52 are formed in a portion where a contact hole with a large aspect ratio is to be formed and a portion where a contact hole with a small aspect ratio is to be formed, respectively. For example, in a semiconductor memory device, the lower conductor layers 51 and 52
Each correspond to one diffusion region of the MOS transistor. Then, on the semiconductor substrate 53 on which the lower conductor layers 51 and 52 are formed, a polycrystalline silicon layer 56 is selectively formed in advance at a portion where a contact hole 54 having a large aspect ratio is to be formed. Then, an inter-layer insulating film 57 is deposited and formed to form respective contact holes 54 and 55. That is, the contact hole 54 having a large aspect ratio
Is formed so as to reach the polycrystalline silicon film 56 on the lower conductor layer 51 and has a small aspect ratio.
Is formed so that the lower conductor layer 53 faces.

【0059】これ以後の工程は、図4〜図5に示す工程
と同様である。すなわち、図4Bと同様にしてコンタク
ト孔54,55を含んで純チタン膜45をスパッタ法に
より全面成膜する。このときチタン膜は厚目に成膜され
る。次に、図4Cと同様にして高真空中、あるいは不活
性ガス雰囲気中にて半導体ウェハを所要温度に加熱し、
コンタクト孔54底部にチタン膜と多結晶シリコン膜5
6との反応によるチタンシリサイド層58を形成する。
このチタンシリサイドの反応層58も体積膨張を伴う。
次に、図5Dと同様にして反応されない純チタン膜45
を選択的に除去する。この時点でコンタクト孔54はチ
タンシリサイド層58により所定の厚さ以上の底上げが
見込まれ、アスペクト比が低減されることになる。そし
て、再びチタン膜を形成し配線となるAl合金層59を
ウェハ温度が例えば350℃以上の高温スパッタ法によ
り成膜し、コンタクト孔54及び55の埋込みを行う。
60はAl合金層59と純チタン膜との反応によるTi
Al3 層である。このようにして目的の半導体装置61
を得る。このチタンシリサイド層58もスパイク防止と
なり、かつアスペクト比の低減に役立つ。
The subsequent steps are the same as those shown in FIGS. That is, as in the case of FIG. 4B, a pure titanium film 45 including the contact holes 54 and 55 is entirely formed by the sputtering method. At this time, the titanium film is formed thick. Next, in the same manner as in FIG. 4C, the semiconductor wafer is heated to a required temperature in a high vacuum or an inert gas atmosphere,
A titanium film and a polycrystalline silicon film 5 are formed on the bottom of the contact hole 54.
A titanium silicide layer 58 is formed by the reaction with 6.
The titanium silicide reaction layer 58 is also accompanied by volume expansion.
Next, the pure titanium film 45 not reacted in the same manner as in FIG. 5D.
Are selectively removed. At this point, the titanium silicide layer 58 is expected to raise the contact hole 54 to a predetermined thickness or more, and the aspect ratio is reduced. Then, a titanium film is formed again to form an Al alloy layer 59 to be wiring by a high temperature sputtering method at a wafer temperature of, for example, 350 ° C. or higher, and the contact holes 54 and 55 are buried.
Reference numeral 60 is Ti due to the reaction between the Al alloy layer 59 and the pure titanium film.
It is an Al 3 layer. In this way, the desired semiconductor device 61
To get The titanium silicide layer 58 also prevents spikes and helps reduce the aspect ratio.

【0060】図7〜図9は、本発明の半導体装置の製法
の他の実施例を示す。図7Aに示すように、拡散領域7
2,73が形成されたシリコン半導体基体71の主面に
例えばSiO2 等による層間絶縁膜74を被着形成し、
この層間絶縁膜74に拡散領域72,73が夫々臨むコ
ンタクト孔75,76を形成する。一方のコンタクト孔
75はアスペクト比が大きく、他方のコンタクト孔76
はアスペクト比が小さい。コンタクト孔75,76の形
成後、コンタクト孔75,76内面を含むように全面に
絶縁膜例えばSiO2 膜77を被着形成する。次いで、
コンタクト比の小さいコンタクト孔76を覆うようにフ
ォトレジスト層78を選択的に形成する。
7 to 9 show another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 7A, the diffusion region 7
An interlayer insulating film 74 made of, for example, SiO 2 is formed on the main surface of the silicon semiconductor substrate 71 on which 2, 73 are formed,
Contact holes 75 and 76 facing the diffusion regions 72 and 73 are formed in the interlayer insulating film 74. One contact hole 75 has a large aspect ratio, and the other contact hole 76
Has a small aspect ratio. After forming the contact holes 75 and 76, an insulating film, for example, a SiO 2 film 77 is deposited and formed on the entire surface including the inner surfaces of the contact holes 75 and 76. Then
A photoresist layer 78 is selectively formed so as to cover the contact hole 76 having a small contact ratio.

【0061】次に、図7Bに示すように、フォトレジス
ト層78をマスクに例えば異方性エッチングにより、ア
スペクト比の大きいコンタクト孔75側のSiO2 膜7
7を選択的に除去する。つまり、SiO2 膜77はアス
ペクト比の小さいコンタクト孔76側にのみ選択的に残
る。
Next, as shown in FIG. 7B, the SiO 2 film 7 on the side of the contact hole 75 having a large aspect ratio is formed by, for example, anisotropic etching using the photoresist layer 78 as a mask.
7 is selectively removed. That is, the SiO 2 film 77 selectively remains only on the side of the contact hole 76 having a small aspect ratio.

【0062】次に、フォトレジスト層78を除去し、図
8Cに示すように、コンタクト孔75の底面に付いた自
然酸化膜を例えば等方性エッチングにより除去した後、
アスペクト比の大きいコンタクト孔75内に十分埋め込
まれるように全面に導電材膜79、例えば多結晶シリコ
ン膜を形成する。このとき、導電材膜即ち多結晶シリコ
ン膜79は、コンタクト孔75,76の側壁、底面から
成長していく。このため、少くとも多結晶シリコン膜7
9の膜厚はコンタクト孔75,76の開口径の1/2を
必要とするも、実際には側壁から成長してきた膜が接す
るコンタクト孔の中心上で多結晶シリコン膜79の凹部
が生じる。この状態で、後述するように、多結晶シリコ
ン膜79をエッチバックすると、コンタクト孔中心の凹
部からエッチングが進み、エッチバック後に鋭角な頂点
をもつ円錐状の穴があく。これが為、多結晶シリコン膜
79の形成時に凹部が小さくなるような膜厚、例えばコ
ンタクト孔75,76の開孔半径の1.2〜1.5倍程
の膜厚で多結晶シリコン膜79を形成するを可とする。
多結晶シリコン膜79を形成した状態でアスペクト比の
大きいコンタクト孔75とアスペクト比の小さいコンタ
クト孔76では、コンタクト孔底面から膜79の表面ま
での高さが異なる。
Next, the photoresist layer 78 is removed, and as shown in FIG. 8C, the natural oxide film on the bottom surface of the contact hole 75 is removed by, for example, isotropic etching.
A conductive material film 79, for example, a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface so as to be sufficiently embedded in the contact hole 75 having a large aspect ratio. At this time, the conductive material film, that is, the polycrystalline silicon film 79 grows from the side walls and bottom surfaces of the contact holes 75 and 76. Therefore, at least the polycrystalline silicon film 7
Although the film thickness of 9 requires 1/2 of the opening diameter of the contact holes 75 and 76, in reality, a concave portion of the polycrystalline silicon film 79 is formed on the center of the contact hole where the film grown from the side wall contacts. As will be described later, when the polycrystalline silicon film 79 is etched back in this state, the etching proceeds from the concave portion at the center of the contact hole, and a conical hole having an acute-angled vertex is formed after the etching back. For this reason, the polycrystalline silicon film 79 is formed with a film thickness such that the recess becomes small when the polycrystalline silicon film 79 is formed, for example, 1.2 to 1.5 times the opening radius of the contact holes 75 and 76. Can be formed.
In the state where the polycrystalline silicon film 79 is formed, the contact hole 75 having a large aspect ratio and the contact hole 76 having a small aspect ratio have different heights from the bottom surface of the contact hole to the surface of the film 79.

【0063】次に、図8Dに示すように、多結晶シリコ
ン膜79に対して等方性エッチングによりエッチバック
を行い、アスペクト比の小さいコンタクト孔76側の多
結晶シリコン膜79を除去し、アスペクト比の大きいコ
ンタクト孔75内のみに多結晶シリコン膜79による導
電プラグ81を形成する。この多結晶シリコン膜79に
対するエッチバック時において、アスペクト比の小さい
コンタクト孔76内には多結晶シリコン膜79とはエッ
チングレートの異なるSiO2 膜77が形成されている
ので、このSiO2 膜77でエッチングが止まり、下
地、即ち拡散領域73にダメージを与えることがない。
Next, as shown in FIG. 8D, the polycrystal silicon film 79 is etched back by isotropic etching to remove the polycrystal silicon film 79 on the side of the contact hole 76 having a small aspect ratio. The conductive plug 81 made of the polycrystalline silicon film 79 is formed only in the contact hole 75 having a large ratio. During etching back for the polycrystalline silicon film 79, because in the small contact hole 76 aspect ratio SiO 2 film 77 having a different etching rate than the polycrystalline silicon film 79 is formed, in the SiO 2 film 77 The etching stops, and the base, that is, the diffusion region 73 is not damaged.

【0064】次に、図9Eに示すように、層間絶縁膜
(SiO2 )74及びSiO2 膜77に対し等方性エッ
チングにより全面エッチバックを行い、アスペクト比の
大きなコンタクト孔75側で導電プラグ81と層間絶縁
膜74が略面一となるようにし、またアスペクト比の小
さいコンタクト孔76ではその内面のSiO2 膜77を
除去し、拡散領域73が臨むようになす。
Next, as shown in FIG. 9E, the inter-layer insulation film (SiO 2 ) 74 and the SiO 2 film 77 are isotropically etched back to the whole surface, and a conductive plug is formed on the side of the contact hole 75 having a large aspect ratio. 81 and the interlayer insulating film 74 are substantially flush with each other, and the SiO 2 film 77 on the inner surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio is removed so that the diffusion region 73 is exposed.

【0065】次に、図9Fに示すように、アスペクト比
の小さいコンタクト孔76内を含んでバリアメタル層
(例えばTiN,TiN/Ti、その他等)82を形成
し、このバリアメタル層82を介して上層にAl等によ
る配線層83を形成する。その後、配線層83及びバリ
アメタル層82は所定パターンにパターニングされる。
このようにして、目的とする半導体装置を得る。
Next, as shown in FIG. 9F, a barrier metal layer (for example, TiN, TiN / Ti, etc.) 82 is formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio, and the barrier metal layer 82 is interposed therebetween. A wiring layer 83 made of Al or the like is formed as an upper layer. Then, the wiring layer 83 and the barrier metal layer 82 are patterned into a predetermined pattern.
In this way, the target semiconductor device is obtained.

【0066】かかる製法によれば、アスペクト比の大き
いコンタクト孔75とアスペクト比の小さいコンタクト
孔76を有してする半導体装置において、そのアスペク
ト比の大きいコンタクト孔75内のみに導電プラグ81
を形成することができ、夫々のコンタクト孔75,76
にカバレッジのよい配線層83を形成することができ
る。
According to this manufacturing method, in the semiconductor device having the contact hole 75 having a large aspect ratio and the contact hole 76 having a small aspect ratio, the conductive plug 81 is provided only in the contact hole 75 having a large aspect ratio.
Can be formed, and respective contact holes 75, 76 can be formed.
The wiring layer 83 having good coverage can be formed.

【0067】特に、図7Bの工程がアスペクト比の小さ
いコンタクト孔76内にSiO2 膜77を選択的に形成
することにより、その後、導電プラグ81を形成すべき
多結晶シリコン膜79を形成し、エッチバックする際
に、アスペクト比の小さいコンタクト孔76内ではSi
2 膜77によりエッチングが止まり、それ以上のエッ
チングが進行しないため、下地、図示の例では拡散領域
73に不要なダメージを与えることなく、アスペクト比
の大きいコンタクト孔75内にのみ導電プラグ81を形
成することができる。
In particular, in the step of FIG. 7B, the SiO 2 film 77 is selectively formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio, and then the polycrystalline silicon film 79 for forming the conductive plug 81 is formed. When etching back, Si is formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio.
Since the etching is stopped by the O 2 film 77 and further etching does not proceed, the conductive plug 81 is formed only in the contact hole 75 having a large aspect ratio without causing unnecessary damage to the base, that is, the diffusion region 73 in the illustrated example. Can be formed.

【0068】図10〜図12は、本発明の半導体装置の
製法の更に他の実施例を示す。図10Aに示すように、
拡散領域72,73を有するシリコン半導体基体71の
主面に、例えばSiO2 等による層間絶縁膜74を被着
形成し、この層間絶縁膜74に拡散領域72,73が夫
々臨むアスペクト比の大きいコンタクト孔75とアスペ
クト比の小さいコンタクト76を形成する。コンタクト
孔75,76の形成後、コンタクト孔75,76内面を
含む全面に絶縁膜、例えばSiO2 膜77を形成する。
次いで、コンタクト比の小さいコンタクト孔76を覆う
ようにフォトレジスト層78を選択的に形成する。
10 to 12 show still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 10A,
An interlayer insulating film 74 made of, for example, SiO 2 is formed on the main surface of the silicon semiconductor substrate 71 having the diffusion regions 72 and 73, and contacts having a large aspect ratio, in which the diffusion regions 72 and 73 face the interlayer insulating film 74, respectively. The hole 75 and the contact 76 having a small aspect ratio are formed. After forming the contact holes 75 and 76, an insulating film, for example, a SiO 2 film 77 is formed on the entire surface including the inner surfaces of the contact holes 75 and 76.
Next, a photoresist layer 78 is selectively formed so as to cover the contact hole 76 having a small contact ratio.

【0069】次に、図10Bに示すように、フォトレジ
スト層78をマスクにして異方性エッチングにより、ア
スペクト比の大きいコンタクト孔75側のSiO2 膜7
7を選択的に除去する。このとき、コンタクト孔75の
側面にはSiO2 膜77による側壁部(いわゆるサイド
ウォール)77Aが形成される。この工程でアスペクト
比の小さいコンタクト孔76側に選択的にSiO2 膜7
7が残る。80はコンタクト孔75の底面に形成された
自然酸化膜である。
Next, as shown in FIG. 10B, the SiO 2 film 7 on the side of the contact hole 75 having a large aspect ratio is anisotropically etched by using the photoresist layer 78 as a mask.
7 is selectively removed. At this time, a side wall portion (so-called side wall) 77A made of the SiO 2 film 77 is formed on the side surface of the contact hole 75. In this process, the SiO 2 film 7 is selectively formed on the contact hole 76 side having a small aspect ratio.
7 remains. Reference numeral 80 is a natural oxide film formed on the bottom surface of the contact hole 75.

【0070】次に、フォトレジスト層78を除去し、図
11Cに示すように、コンタクト75の底面に付いた自
然酸化膜80を例えば等方性エッチングにより除去した
後、前述の図8Cと同様に、アスペクト比の大きいコン
タクト孔75内に十分埋め込まれるように全面に導電材
膜、例えば多結晶シリコン膜79を形成する。
Next, the photoresist layer 78 is removed, and as shown in FIG. 11C, the natural oxide film 80 on the bottom surface of the contact 75 is removed by, for example, isotropic etching. A conductive material film, for example, a polycrystalline silicon film 79 is formed on the entire surface so as to be sufficiently embedded in the contact hole 75 having a large aspect ratio.

【0071】次に、図11Dに示すように、多結晶シリ
コン膜79に対して異方性エッチングによりエッチバッ
クを行い、アスペクト比の小さいコンタクト孔76側の
多結晶シリコン膜79を除去し、アスペクト比の大きい
コンタクト孔75内のみに多結晶シリコン膜79による
導電プラグ81を形成する。この異方性エッチングによ
り、アスペクト比の小さいコンタクト孔76の内面には
多結晶シリコン膜79による側壁部(いわゆるサイドウ
ォール)79Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 11D, the polycrystalline silicon film 79 is etched back by anisotropic etching to remove the polycrystalline silicon film 79 on the side of the contact hole 76 having a small aspect ratio, and the aspect ratio. The conductive plug 81 made of the polycrystalline silicon film 79 is formed only in the contact hole 75 having a large ratio. By this anisotropic etching, a sidewall portion (so-called sidewall) 79A of the polycrystalline silicon film 79 is formed on the inner surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio.

【0072】次に、図12Eに示すように、層間絶縁膜
(SiO2 )74、SiO2 膜77に対して等方性エッ
チングによりエッチバックを行いアスペクト比の小さい
コンタクト孔76の底面のSiO2 膜77を除去する。
Next, as shown in FIG. 12E, the interlayer insulating film (SiO 2 ) 74 and the SiO 2 film 77 are etched back by isotropic etching to form SiO 2 on the bottom surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio. The film 77 is removed.

【0073】次に、アスペクト比の小さいコンタクト孔
76の底面の自然酸化膜を除去し、図12Fに示すよう
に、アスペクト比の小さいコンタクト孔76内を含んで
バリアメタル層82を形成し、このバリアメタル層82
上にAl等による配線層83を形成する。その後、配線
層83及びバリアメタル層82は所定パターンにパター
ニングされる。このようにして目的の半導体装置を得
る。
Next, the natural oxide film on the bottom surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio is removed to form a barrier metal layer 82 including the inside of the contact hole 76 having a small aspect ratio, as shown in FIG. 12F. Barrier metal layer 82
A wiring layer 83 made of Al or the like is formed thereon. Then, the wiring layer 83 and the barrier metal layer 82 are patterned into a predetermined pattern. In this way, the desired semiconductor device is obtained.

【0074】かかる製法においても、アスペクト比の小
さいコンタクト孔76内にSiO2膜77を選択的に形
成することにより、多結晶シリコン膜79に対するエッ
チバックの時、SiO2 膜77に保護されてアスペクト
比の小さいコンタクト孔76の下地(即ち拡散領域7
3)にダメージを与えることがなく、アスペクト比の大
きいコンタクト孔75内のみに多結晶シリコンによる導
電プラグ81を形成する。ことができる。
Also in this manufacturing method, the SiO 2 film 77 is selectively formed in the contact hole 76 having a small aspect ratio, so that the SiO 2 film 77 is protected by the aspect ratio when the polycrystalline silicon film 79 is etched back. The base of the contact hole 76 having a small ratio (that is, the diffusion region 7
The conductive plug 81 made of polycrystalline silicon is formed only in the contact hole 75 having a large aspect ratio without damaging 3). be able to.

【0075】しかも、図10Bの工程でアスペクト比の
大きいコンタクト孔75の内面にSiO2 膜77による
側壁部77Aが形成されるため、コンタクト孔75の側
面が傾斜した形となり、従って図11Cの工程で多結晶
シリコン膜79を形成したとき、多結晶シリコン膜79
がコンタクト孔75の開口部でオーバーハング状となら
ずカバレージ良く形成される。また、図11Dの工程で
もアスペクト比の小さいコンタクト孔76の側面に多結
晶シリコン膜による側壁部79Aが形成され傾斜面とな
ることによって配線層83の良好なカバレッジが得られ
る。
Moreover, since the side wall portion 77A of the SiO 2 film 77 is formed on the inner surface of the contact hole 75 having a large aspect ratio in the step of FIG. 10B, the side surface of the contact hole 75 is inclined, and therefore the step of FIG. 11C is performed. When the polycrystalline silicon film 79 is formed by
Is not formed in an overhang shape at the opening of the contact hole 75 and is formed with good coverage. Even in the step of FIG. 11D, the sidewall portion 79A made of the polycrystalline silicon film is formed on the side surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio to form an inclined surface, whereby good coverage of the wiring layer 83 can be obtained.

【0076】なお、上例の図7〜図12では、コンタク
ト孔75,76の下地として拡散領域を形成した場合で
あるが、その他、下部配線層等の導体とすることもでき
る。また、アスペクト比の小さいコンタクト孔76内面
に形成するエッチングストッパとなる膜としてSiO2
等の絶縁膜77を形成したが、その他、導電材膜79と
のエッチングの選択比がとれる導電膜(例えば多結晶シ
リコン等)を用いることができる。この導電膜は、下地
がシリコン半導体領域としたときには、アロイスパイク
が生じないものが要求される。このような導電膜を用い
るときは導電膜と下地半導体層との間でオーミックコン
タクトが得られるので、エッチングストッパとしての導
電膜をその後除去する必要がなくなる。
Although FIGS. 7 to 12 of the above example show the case where the diffusion regions are formed as the bases of the contact holes 75 and 76, other conductors such as the lower wiring layer may be used. Further, as a film to be an etching stopper formed on the inner surface of the contact hole 76 having a small aspect ratio, SiO 2 is used.
Although the insulating film 77 such as the above is formed, a conductive film (for example, polycrystalline silicon or the like) that can have an etching selection ratio with respect to the conductive material film 79 can be used. This conductive film is required to have no alloy spike when the base is a silicon semiconductor region. When such a conductive film is used, ohmic contact can be obtained between the conductive film and the base semiconductor layer, so that it is not necessary to remove the conductive film as an etching stopper thereafter.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、多結晶シ
リコン膜を有するようにしてコンタクト孔を形成するこ
とによって、アスペクト比の高いコンタクト孔の実質的
な底上げが可能となり、安定したコンタクト抵抗、歩留
りあるいは高信頼性を有する半導体集積回路が得られ
る。したがって、高集積化、微細化に伴う半導体装置に
適用して好適である。
According to the semiconductor device of the present invention, the contact hole having a high aspect ratio can be substantially raised by forming the contact hole so as to have the polycrystalline silicon film, and the stable contact resistance can be obtained. A semiconductor integrated circuit having a high yield or high reliability can be obtained. Therefore, it is suitable to be applied to a semiconductor device which is required for high integration and miniaturization.

【0078】また、本発明に係る製造方法によれば、ア
スペクト比の高いコンタクト孔の埋込みが容易に行え、
コンタクト孔に形成するバリア層のカバレジも良好とな
り、信頼性の高い高集積微細化の半導体装置を製造する
ことができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a contact hole having a high aspect ratio can be easily filled,
The coverage of the barrier layer formed in the contact hole is also good, and a highly reliable and highly integrated semiconductor device can be manufactured.

【0079】また、本発明に係る製造方法によれば、ア
スペクト比の低いコンタクト孔の下地にダメージを与え
ることなしに、アスペクト比の高いコンタクト孔内のみ
の埋め込みが容易に行え、配線のカバレッジも良好とな
り、信頼性の高い高集積微細化の半導体装置を製造する
ことができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily fill only the contact hole having the high aspect ratio without damaging the base of the contact hole having the low aspect ratio, and the coverage of the wiring is provided. It is possible to manufacture a highly integrated and highly integrated semiconductor device having high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体装置の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device of the present invention.

【図2】A 図1の半導体装置の製造方法を示す工程図
である。 B 図1の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
FIG. 2A is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. B is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 1. FIG.

【図3】C 図1の半導体装置の製造方法を示す工程図
である。 D 図1の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
3C is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device in FIG. 1. FIG. D is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 1.

【図4】A 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。 B 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。 C 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 4A is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. B is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. C is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. FIG.

【図5】D 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。 E 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 5D is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. E is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention.

【図6】本発明に係る半導体装置の製造方法のさらに他
の例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図7】A 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。 B 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 7A is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. B is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG.

【図8】C 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。 D 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 8C is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. D is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図9】E 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の
例を示す工程図である。 F 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 9E is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. F is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention.

【図10】A 本発明に係る半導体装置の製造方法の他
の例を示す工程図である。 B 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
10A is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. FIG. B is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG.

【図11】C 本発明に係る半導体装置の製造方法の他
の例を示す工程図である。 D 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 11 is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. D is a process drawing showing another example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図12】E 本発明に係る半導体装置の製造方法の他
の例を示す工程図である。 F 本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す
工程図である。
FIG. 12E is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention. F is a process drawing showing another example of the method for manufacturing the semiconductor device according to the invention.

【図13】A 従来の半導体装置の製法の一例を示す工
程図である。 B 従来の半導体装置の製法の一例を示す工程図であ
る。 C 従来の半導体装置の製法の一例を示す工程図であ
る。
FIG. 13A is a process drawing showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. B is a process drawing showing an example of a method for manufacturing a conventional semiconductor device. C is a process diagram showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図14】A 従来の半導体装置の製法の他例を示す工
程図である。 B 従来の半導体装置の製法の他例を示す工程図であ
る。 C 従来の半導体装置の製法の他例を示す工程図であ
る。 D 従来の半導体装置の製法の他例を示す工程図であ
る。
14A is a process diagram showing another example of the conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. B is a process drawing showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor device. C is a process drawing showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor device. D is a process drawing showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【図15】A 従来の半導体装置の製法の他の例を示す
工程図である。 B 従来の半導体装置の製法の他の例を示す工程図であ
る。
15A is a process drawing showing another example of the conventional method for manufacturing a semiconductor device. FIG. B is a process drawing showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,53,71 半導体基板 22,56 多結晶シリコン層 23,57 層間絶縁膜 24,25,54,55 コンタクト孔 26 Ti層 27 TiON層 28 バリア層 29A ブランケットタングステン 29 メタルプラグ 30 配線層 31 半導体装置 41 絶縁層 42 第1層Al合金層 43 コンタクト孔 45 純チタン膜 46 TiAl3 層 47,59 第2層Al合金層 48,60 TiAl3 金属間化合物層 58 チタンシリサイド層 74 層間絶縁膜 75,76 コンタクト孔 77 SiO2 膜 78 フォトレジスト層 79 多結晶シリコン膜 81 導電プラグ 82 バリアメタル層 83 配線層21, 53, 71 Semiconductor substrate 22, 56 Polycrystalline silicon layer 23, 57 Interlayer insulating film 24, 25, 54, 55 Contact hole 26 Ti layer 27 TiON layer 28 Barrier layer 29A Blanket tungsten 29 Metal plug 30 Wiring layer 31 Semiconductor device 41 insulating layer 42 first layer Al alloy layer 43 contact hole 45 pure titanium film 46 TiAl 3 layer 47,59 second layer Al alloy layer 48,60 TiAl 3 intermetallic compound layer 58 titanium silicide layer 74 interlayer insulating film 75,76 Contact hole 77 SiO 2 film 78 Photoresist layer 79 Polycrystalline silicon film 81 Conductive plug 82 Barrier metal layer 83 Wiring layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アスペクト比の大きいコンタクト孔とア
スペクト比の小さいコンタクト孔を有し、該コンタクト
孔内にメタルプラグが設けられた半導体装置において、
上記アスペクト比の高いコンタクト孔内に臨んで選択的
に下地半導体層が設けられてなる半導体装置。
1. A semiconductor device having a contact hole having a large aspect ratio and a contact hole having a small aspect ratio, wherein a metal plug is provided in the contact hole.
A semiconductor device in which a base semiconductor layer is selectively provided facing the inside of the contact hole having a high aspect ratio.
【請求項2】 アスペクト比の大きいコンタクト孔を形
成すべき部分に下地半導体を形成した後、層間絶縁膜を
形成する工程と、該層間絶縁膜にコンタクト孔を形成す
る工程と、コンタクト孔にバリア層を形成する工程と、
コンタクト孔内に金属を埋込む工程と、該金属に接続す
る上部導体を形成する工程を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. A step of forming an interlayer insulating film after forming a base semiconductor in a portion where a contact hole having a large aspect ratio is to be formed, a step of forming a contact hole in the interlayer insulating film, and a barrier in the contact hole. Forming a layer,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of burying a metal in the contact hole; and a step of forming an upper conductor connected to the metal.
【請求項3】 下部導体が臨むコンタクト孔に高融点金
属膜をスパッタ法により成膜する工程と、該コンタクト
孔の底部に上記高融点金属膜と上記下部導体との化合物
を形成する工程と、上記高融点金属膜を選択的に除去す
る工程と、上部導体を形成する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a refractory metal film in the contact hole facing the lower conductor by a sputtering method, and a step of forming a compound of the refractory metal film and the lower conductor at the bottom of the contact hole, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of selectively removing the refractory metal film and a step of forming an upper conductor.
【請求項4】 下部導体を形成した後にコンタクト孔形
成予定領域にパッド半導体層を形成し、次いでコンタク
ト孔を形成する工程と、上記パッド半導体層が臨むコン
タクト孔に高融点金属膜をスパッタ法により成膜する工
程と、該コンタクト孔の底部に上記高融点金属膜と上記
パッド半導体層との化合物を形成する工程と、上記高融
点金属膜を選択的に除去する工程と、 上部導体を形成する工程を有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
4. A step of forming a pad semiconductor layer in a region where a contact hole is to be formed after forming a lower conductor, and then forming a contact hole, and a refractory metal film is formed in the contact hole facing the pad semiconductor layer by a sputtering method. Forming a film, forming a compound of the refractory metal film and the pad semiconductor layer at the bottom of the contact hole, selectively removing the refractory metal film, and forming an upper conductor A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
【請求項5】 アスペクト比の大きいコンタクト孔とア
スペクト比の小さいコンタクト孔を有する半導体装置に
おいて、上記アスペクト比の小さいコンタクト孔内に選
択的に第1の膜を形成した後、第1の導電材膜を全面に
形成する工程と、上記第1の導電材膜よりの上記第1の
膜のエッチングレートが小さい条件で、上記第1の導電
材膜をエッチバック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。
5. In a semiconductor device having a contact hole having a large aspect ratio and a contact hole having a small aspect ratio, a first film is selectively formed in the contact hole having a small aspect ratio, and then a first conductive material is formed. A step of forming a film on the entire surface, and a step of etching back the first conductive material film under the condition that the etching rate of the first film is smaller than that of the first conductive material film. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 上記第1の膜が絶縁膜であることを特徴
とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the first film is an insulating film.
【請求項7】 上記第1の膜が導電膜であることを特徴
とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the first film is a conductive film.
【請求項8】 異方性エッチングにより、上記エッチバ
ックを行うことを特徴とする請求項に5記載の半導体装
置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the etch back is performed by anisotropic etching.
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