JPH06342789A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH06342789A
JPH06342789A JP15296693A JP15296693A JPH06342789A JP H06342789 A JPH06342789 A JP H06342789A JP 15296693 A JP15296693 A JP 15296693A JP 15296693 A JP15296693 A JP 15296693A JP H06342789 A JPH06342789 A JP H06342789A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造マージンの確保が容易、また、微細化が
容易なコンタクトホール構造を提供すること。 【構成】 下層配線層102上に絶縁層103、上層配
線層104及び絶縁層105を形成した後に、絶縁層1
05、上層配線層104及び絶縁層103を貫通して下
層配線層102に到達するコンタクトホール106を開
孔する。このコンタクトホール内に導電層107を埋設
して上層配線層と下層配線層とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンタクト構造を有する
半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の2層の配線層を導電層によって接
続するコンタクト構造の製造方法について図7を参照し
て説明する。
【0003】まず、図7の(A)を参照すると、P型シ
リコン基板1内にN型不純物(たとえばP、AS )をイ
オン注入して下層配線層としてのN型不純物拡散層70
2を形成する。その後、CVD法等により二酸化シリコ
ン層703を形成する。次に、図7の(B)を参照する
と、フォトリソグラフィー技術及びドライエッチング技
術を用いて二酸化シリコン層703を選択的にエッチン
グしてコンタクトホール704を開孔し、これにより、
N型不純物拡散層702の一部を露出させる。
【0004】次に、図7の(C)を参照すると、CVD
法によりコンタクトホール704を埋め込むのに十分な
膜厚の導電層としてのタングステン層705を全表面に
形成し、さらに、タングステン層の表面をエッチングし
てコンタクトホール704内にタングステン層705を
埋設し、これにより、導電層を形成する。次に、図7の
(D)を参照すると、スパッタリング法等により全表面
に上層配線層としてのアルミニウム層706を形成し、
その後、パターニングして上層配線層を形成する。この
ようにして、下層配線層702と上層配線層706とを
導電層705により接続するコンタクト構造が得られ
る。
【0005】また、従来の3層の配線層を導電層によっ
て接続するコンタクト構造の製造方法について図8を参
照して説明する(参照:特開昭2−239647号公
報)。
【0006】まず、図8の(A)を参照すると、シリコ
ン基板811内にPウエル812及びNウエル812a
を形成し、Pウエル812には、ソース813、ドレイ
ン814及びゲート815よりなるNチャネルトランジ
スタを形成し、また、Nウエル812aには、ソース8
13a、ドレイン814a及びゲート815aよりなる
Pチャネルトランジスタを形成する。この場合、ソース
813aは下層配線層として作用する。その後、CVD
法等により全面に5000Å程度の二酸化シリコン層8
16を形成し、この二酸化シリコン層816を異方性エ
ッチングによりコンタクトホール818、818aを開
孔する。次に、スパッタリング法によりアルミニウム合
金(たとえばAl−Si)よりなる導電層を8000Å
程度形成し、これをフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニングして配線層817をコンタクトホール818、
818aに設ける。この配線層817はNチャネルトラ
ンジスタのドレイン814とPチャネルトランジスタの
ドレイン814aとを接続する。次いで、プラズマCV
D法等により二酸化シリコン層819を8000Å程度
形成し、二酸化シリコン層816、819の所定領域に
異方性エッチングによりコンタクトホール821を開孔
する。次に、スパッタリング法によりアルミニウム合金
(たとえばAl−Si)よりなる導電層を8000Å程
度形成し、これをフォトリソグラフィー法によりパター
ニングして配線層820をコンタクトホール821に設
ける。この配線層820はNチャネルトランジスタのソ
ース813に接続され、中間配線層として作用する。次
に、再びプラズマCVD法等により二酸化シリコン層8
22を8000Å程度形成し、この二酸化シリコン層8
22の一部をフォトリソグラフィー法により配線層82
0が露出するまでエッチングする。
【0007】次に、図8の(B)を参照すると、露出さ
れた配線層820を異法性エッチングによりエッチング
し、さらに、その部分の二酸化シリコン層816、81
9をエッチングし、これにより、コンタクトホール83
0を開孔する。このコンタクトホール830はPチャネ
ルトランジスタのソース813aに到達している。
【0008】次に、図8の(C)を参照すると、スパッ
タリング法によりアルミニウム合金(たとえばAl−S
i)なる導電層を形成し、これをフォトリソグラフィー
法によりパターニングして配線層823を設ける。この
配線層823は上層配線層として作用する。なお、図8
の(B)において、中間配線層820のコンタクトホー
ル830に面した部分に予め絶縁層(たとえば酸化アル
ミニウム)を形成しておけば、上層配線層823は下層
配線層としてのソース813aにのみ接続することにな
る。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、図
7に示すコンタクト構造においては、コンタクトホール
704に埋め込むための材料(図7では、タングステン
層705)のエッチバックの際に十分なオーバエッチを
行わないと、二酸化シリコン層703の表面に埋め込む
材料の残渣が発生して上層配線層706の短絡を招く一
方、十分なオーバエッジはコンタクト部でのプラグロス
を大きくして上層配線層706のコンタクト部でのカバ
レッジを悪化させ、この結果、局所的に電流密度が異常
に高くなる。従って、コンタクト形成における製造マー
ジンの保持が困難であり、この製造マージンを保持する
と製造コストが上昇するという課題がある。また、図9
に示すごとく、上層配線層706をパターニングする際
に、コンタクトホール704を確実に覆うための目合わ
せ寸法マージン901を必要とし、従って、微細化つま
り高集積化に不利であるという課題もある。
【0010】また、図8に示すコンタクト構造において
は、上層配線層823のスパッタリングは、コンタクト
ホール830が微細になったときにはコンタクトホール
830の側面及び底部におけるカバレッジが悪く、従っ
て、コンタクトホール830は図7に示す埋め込みコン
タクトホール構造にすることが好ましい。しかし、図7
に示す埋め込みコンタクトホール構造にすると、上述の
ごとく、製造マージンの保持が困難であり、従って、製
造コストの上昇を招き、また、微細化が困難であり、従
って、高集積化が図れないという課題がある。従って、
本発明の目的は、製造マージンの確保を容易にして製造
コストを低減し、また、微細化を容易にして高集積化を
図るコンタクト構造及びその製造方法を提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明においては、下層配線層上に絶縁層を介して
上層配線層(中間配線層があればこれも含む)を形成し
た後に、上層配線層を貫通して下層配線層に到るコンタ
クトホールを開孔する。このコンタクトホール内に導電
層を埋設して下層配線層と上層配線層とを接続する。
【0012】
【作用】上述の手段によれば、コンタクトホール内に埋
設する導電層の製造が容易となる。
【0013】
【実施例】図1、図2は本発明の第1の実施例としての
半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図1
の(A)を参照すると、P型シリコン基板101内の所
望領域に下層導電層としてのN型不純物拡散層102を
形成する。その上に、CVD法等により二酸化シリコン
層103を厚さ8000Å形成し、また、その上に、ス
パッタリング法により上層配線層としてのアルミニウム
層104を厚さ5000Å形成する。さらにその上に、
CVD法により二酸化シリコン層105を厚さ5000
Å形成する。
【0014】次に、図1の(B)を参照すると、二酸化
シリコン層105、アルミニウム層104及び二酸化シ
リコン層103をフォトリソグラフィー技術を用いて異
方性エッチングしてコンタクトホール106を開孔す
る。これにより、N型不純物拡散層102の所定領域が
露出される。
【0015】次に、図1の(C)を参照すると、CVD
法により全面にタングステン層を厚さ5000Å形成
し、さらに、このタングステン層の表面をエッチングす
ることにより導電層としてのタングステン層107をコ
ンタクトホール106内に埋設する。このとき、コンタ
クトホール106内のタングステン層107を十分オー
バエッチングしてその表面が二酸化シリコン層105の
表面より2500Å程度下に位置するようにする。
【0016】次に、図2の(D)を参照すると、フォト
リソグラフィー技術を用いて少なくともコンタクトホー
ル106を覆うようなパターンで二酸化シリコン層10
5、アルミニウム層104を異方性エッチングしてアル
ミニウム層104を上層配線層として完成させる。
【0017】このようにして、下層配線層102と上層
配線層104とを導電層107により接続するコンタク
ト構造が得られる。このコンタクト構造によれば、導電
層107の上には上層配線層104は存在しないので、
導電層107を形成する際のエッチバックで発生するプ
ラグロスによる上層配線層104のコンタクト部でのカ
バレッジ悪化はない。また、上層配線層104の上部に
二酸化シリコン層105を形成した後、コンタクトホー
ル106の開孔、導電層107の埋設を行うので、この
二酸化シリコン層105の膜厚を厚くすることにより、
十分なエッチバグを行っても、導電層107の表面を上
層配線層104の表面から突出させることが可能とな
り、エッチバックのエッチング残渣の発生を防止し、か
つ、導電層107と上層配線層104との接触面積がど
のコンタクトにおいても一様で安定な接続を実現するこ
とができる。なお、エッチバックのエッチング残渣が発
生する表面には、上層配線層104が形成されない構造
なので、たとえ残渣が発生したとしても、配線の短絡は
殆ど起こらず、コンタクト形成における製造マージンを
保つことが非常に容易となる。
【0018】図3、図4は本発明の第2の実施例として
の半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図
3の(A)を参照すると、P型シリコン基板201内の
所望領域に下層導電層としてのN型不純物拡散層202
を形成する。その上に、CVD法等により二酸化シリコ
ン層203を厚さ8000Å形成する。
【0019】次に、図3の(B)を参照すると、全面
に、スパッタリング法により上層配線層としてのアルミ
ニウム層104を厚さ5000Å形成し、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて図5に示すようなパターンでアル
ミニウム層204を選択的に異方性エッチングすること
により上層配線層を完成する。
【0020】次に、図3の(C)を参照すると、全面に
CVD法により二酸化シリコン層205を厚さ5000
Å形成する。次に、図4の(D)を参照すると、二酸化
シリコン層205、アルミニウム層204及び二酸化シ
リコン層203をフォトリソグラフィー技術を用いて異
方性エッチングしてコンタクトホール206を開孔す
る。これにより、N型不純物拡散層202の所定領域が
露出される。
【0021】次に、図4の(E)を参照すると、CVD
法により全面にタングステン層を厚さ5000Å形成
し、さらに、このタングステン層の表面をエッチングす
ることにより導電層としてのタングステン層207をコ
ンタクトホール206内に埋設する。このときも、コン
タクトホール206内のタングステン層207を十分オ
ーバエッチングしてその表面が二酸化シリコン層205
の表面より2500Å程度下に位置するようにする。
【0022】このようにして、下層配線層202と上層
配線層204とを導電層207により接続するコンタク
ト構造が得られる。このコンタクト構造は上述の第1の
実施例によるコンタクト構造と同様であるが、さらに、
第2実施例においては、上層配線層204を完成した後
に、コンタクトホール206の開孔、導電層207の埋
設を行うので、上層配線層204の側面でコンタクトホ
ール206内に埋設された導電層207と接続するため
には、そのコンタクトは上層配線層204に一部接して
いるだけでよく、従って、上層配線層204はコンタク
ト部において目合わせマージンを取る必要はなく、この
結果、いわゆるボーダレスコンタクト構造が可能であ
り、微細化に有利である。
【0023】図6は本発明の第3の実施例としての半導
体装置を示す断面図であって、上述の第2の実施例(図
4の(E))に示す半導体装置に比較して中間配線層と
してのリンドープされた多結晶シリコン層301及び二
酸化シリコン層302が付加されており、これにより、
3層の配線層構成をなしている。
【0024】図6の半導体装置を製造するには、図3の
(A)の工程の後で、CVD法によりリンガドープされ
た多結晶シリコン層301を厚さ2000Å形成し、こ
れをパターニングして中間配線層を完成させる。次に、
CVD法により二酸化シリコン層302を厚さ8000
Å形成する。この後は、第2の実施例の図3の(B)、
(C)、図4の(D)、(E)の工程と同様の工程で処
理される。ただし、コンタクトホール206を開孔する
際には、二酸化シリコン層205、アルミニウム層20
4、二酸化シリコン層302、多結晶シリコン層301
及び二酸化シリコン層203の5層がエッチングされ
る。
【0025】このようにして、下層配線層202、中間
配線層301及び上層配線層204を導電層207によ
り接続するコンタクト構造が得られ、上述の第1、第2
の実施例と同様の効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンタクト構造の製造マージンの確保が容易となり、従っ
て、製造コストを低減でき、また、微細化も容易とな
り、従って、高集積化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例としての半導体装置の製
造方法を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例としての半導体装置の製
造方法を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例としての半導体装置の製
造方法を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例としての半導体装置の製
造方法を示す断面図である。
【図5】図3の(B)の平面図である。
【図6】本発明の第3の実施例としての半導体装置を示
す断面図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。
【図9】図7の課題を説明する平面図である。
【符号の説明】
101、201…P型シリコン基板 102、202…N型不純物拡散層(下層配線層) 103、203…二酸化シリコン層 104、204…アルミニウム層(上層配線層) 105、205…二酸化シリコン層 106、206…コンタクトホール 107、207…タングステン層(導電層) 301…多結晶シリコン層(中間配線層) 302…二酸化シリコン層 701…P型シリコン基板 702…N型拡散層(下層配線層) 703…二酸化シリコン層 704…コンタクトホール 705…タングステン層(導電層) 706…アルミニウム層(上層配線層) 811…シリコン基板 812…Pウエル 812a…Nウエル 813a…ソース(下層配線層) 816…二酸化シリコン層 817…配線層 818、818a…コンタクトホール 819…二酸化シリコン層 901…目合わせ寸法マージン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下層配線層(103)と、 該下層配線層上に形成された絶縁層(102)と、 該絶縁層上に形成された上層配線層(104)と、 前記絶縁層及び前記上層配線層の連続する側壁により囲
    まれたコンタクトホール(106)内に形成された導電
    層(107)とを具備し、前記下層配線層と前記上層配
    線層とを前記導電層により接続するコンタクト構造を得
    るようにした半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記導電層の上面が前記上層配線層の上
    面より突出している請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 下層配線層(202)と、 該下層配線層上に形成された第1の絶縁層(203)
    と、 該第1の絶縁膜上に形成された中間配線層(301)
    と、 該中間配線層上に形成された第2の絶縁層(302)
    と、 該第2の絶縁層上に形成された上層配線層(204)
    と、 前記第1の絶縁層、前記中間配線層、前記第2の絶縁層
    及び前記上層配線層の連続する側壁により囲まれたコン
    タクトホール(206)内に形成された導電層(20
    7)とを具備し、前記下層配線層、前記中間配線層及び
    前記上層配線層を前記導電層により接続するコンタクト
    構造を得るようにした半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記導電層の上面が前記上層配線層の上
    面より突出している請求項3に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板(101)内に下層配線層
    (102)を形成する工程と、 該半導体基板上に第1の絶縁層(103)を形成する工
    程と、 該第1の絶縁層上に第1の導電層(104)を形成する
    工程と、 該第1の導電層上に第2の絶縁層(105)を形成する
    工程と、 該第2の絶縁層、前記第1の導電層及び前記第1の絶縁
    層を選択的にエッチングして前記第1の導電層の側壁及
    び前記下層配線層の表面を露出させてコンタクトホール
    (106)を形成する工程と、 該コンタクトホール内を埋め込むのに十分な厚さの第2
    の導電層(107)を全表面に被着する工程と、 該第2の導電層の表面をエッチバックして前記第2の導
    電層を前記コンタクトホール内に埋設する工程と、 前記第2の絶縁層及び前記第1の導電層をパターニング
    して該第1の導電層を上層配線層として残存させる工程
    とを具備する半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板(201)内に下層配線層
    (202)を形成する工程と、 該半導体基板上に第1の絶縁層(203)を形成する工
    程と、 該第1の絶縁層上に第1の導電層(204)を形成する
    工程と、 該第1の導電層をパターニングして上層配線層(20
    4)を形成する工程と、 該上層配線層上に第2の絶縁層(205)を形成する工
    程と、 該第2の絶縁層、前記上層配線層及び前記第1の絶縁層
    を選択的にエッチングして前記上層配線層の側壁及び前
    記下層配線層の表面を露出させてコンタクトホール(2
    06)を形成する工程と、 該コンタクトホール内を埋め込むのに十分な厚さの第2
    の導電層(207)を全表面に被着する工程と、 該第2の導電層の表面をエッチバックして前記第2の導
    電層を前記コンタクトホール内に埋設する工程とを具備
    する半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板(201)内に下層配線層
    (202)を形成する工程と、 該半導体基板上に第1の絶縁層(203)を形成する工
    程と、 該第1の絶縁層上に第1の導電層(301)を形成する
    工程と、 該第1の導電層をパターニングして中間配線層(30
    1)を形成する工程と、 該中間配線層上に第2の絶縁層(302)を形成する工
    程と、 該第2の絶縁層上に第2の導電層(204)を形成する
    工程と、 該第2の導電層をパターニングして上層配線層(20
    4)を形成する工程と、 該上層配線層上に第3の絶縁層(205)を形成する工
    程と、 該第3の絶縁層、前記上層配線層、前記第2の絶縁層、
    前記中間配線層及び前記第1の絶縁層を選択的にエッチ
    ングして前記上層配線層の側壁、前記中間配線層の側壁
    及び前記下層配線層の表面を露出させてコンタクトホー
    ル(206)を形成する工程と、 該コンタクトホール内を埋め込むのに十分な厚さの第3
    の導電層(207)を全表面に被着する工程と、 該第3の導電層の表面をエッチバックして前記第3の導
    電層を前記コンタクトホール内に埋設する工程とを具備
    する半導体装置の製造方法。
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