JPH0653326A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0653326A
JPH0653326A JP5136960A JP13696093A JPH0653326A JP H0653326 A JPH0653326 A JP H0653326A JP 5136960 A JP5136960 A JP 5136960A JP 13696093 A JP13696093 A JP 13696093A JP H0653326 A JPH0653326 A JP H0653326A
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JP
Japan
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insulator
conductor
semiconductor device
wiring
manufacturing
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JP5136960A
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Young K Jun
ヨン・ゴン・ゾン
Chang J Lee
チャン・ゼ・リ
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SK Hynix Inc
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Goldstar Electron Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 製造工程を単純化すると共に、配線間の連結
を信頼性が高く実現できる半導体装置の製造方法を提供
する。 【構成】 選択された第1配線および残存する第2絶縁
体の表面に高融点を有する第2導電体を均一の厚さで形
成し、この第2導電体をパターンニングすることによ
り、コンタクト孔上に接続配線を形成する。接続配線お
よび残存する第2絶縁体の表面に均一の厚さの第3絶縁
体を形成し、この第3絶縁体上に平坦な表面を有する第
4絶縁体を形成する。第3絶縁体および第4絶縁体を接
続配線の表面まで均一にエッチングバックすることによ
り、接続配線の表面を露出させる。接続配線および残存
する第3絶縁体、第4絶縁体の表面に第3導電体を均一
の厚さで形成し、この第3導電体をパターンニングする
ことにより、接続配線を介して選択された第1配線と連
結されるための第2配線を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に配線間の接続を効率的に行うことができる
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の一般の半導体装置の構造およびそ
の製造工程を図1乃至図4を参照して説明する。図1は
従来の半導体装置の構造を示す断面図である。図1によ
れば、単結晶シリコン基板1の表面に素子領域と配線と
の間の電気的な分離のための第1絶縁体2がCVD法に
より形成され、第1絶縁体2の上にはアルミニウムのよ
うな導電体が形成される。
【0003】通常、単結晶シリコン基板1内には、複数
の素子領域が形成される。ホトリソグラフィ工程および
エッチング工程によりこの導電体をパターンニングする
ことにより、第1絶縁体2上に複数の第1配線3が形成
される。ついで、露出された第1配線3および第1絶縁
体2の表面上に配線間の電気的な隔離のための第2絶縁
体4がCVD法により形成される。その第2絶縁体4の
選択された第1配線3の表面上に位置した部分を除去す
ることにより、第2絶縁体4にコンタクト孔5が形成さ
れる。コンタクト孔5を介して露出された第1配線3の
表面および第2絶縁体4の表面上にアルミニウムのよう
な導電体をスパッタリング法により形成する。この導電
体をホトリソグラフィ工程およびエッチング工程により
パターンニングすることによりコンタクト孔を介して選
択された第1配線3と連結される第2配線6が形成す
る。図2は図1に相応する半導体装置のレイアウト図で
ある。
【0004】しかしながら、このような従来技術によれ
ば次のような問題点が発生する。 i)コンタクト孔5の形成に因り、領域(k)においてス
パッタリング法で形成される第2配線6のステップカバ
リッチ(step coverage)が不良となる。
すなわち、領域(k)における第2配線6の厚さは、他
の部分より薄くなるので電源印加の時電流密度が高くな
る。したがって領域(k)において断線の発生率が高
い。結局、半導体装置の信頼度が低下される。 ii) 図2に示すように、第1配線3および第2配線6の
確実な接続のために、第2配線6の形成時、フリンジ領
域(k2) を形成しなければならない。したがって第2
配線6間の間隔がさらに狭くなる問題点があった。
【0005】このような問題点を解消するために、他の
半導体装置の製造工程が提案された。この半導体装置の
製造工程を図3ないし図8を参照して説明する。まず、
図3に示すように、単結晶シリコン基板31上に素子領
域と配線との間の電気的な隔離のための第1絶縁体32
がCVD法により形成され、第1絶縁体32の露出され
た全ての表面上に第1導電体(アルミニウム)33、第
2導電体(タングステン)34が順次スパッタリング法
により形成される。図4に示すように、ホトリソグラフ
ィ工程および反応性イオンエッチング工程のような異方
性乾式エッチング法により第1導電体33および第2導
電体34をパターンニングすることにより、複数のパタ
ーン35を形成する。この複数のパターン35は各々第
1導電体成分33a(アルミニウム)と第2導電体成分
34aとで形成される。
【0006】図5に示すように、選択されたパターン3
5をホトレジスト36で覆い、図6に示すように、選択
されないパターン35の第2導電体成分34aを異方性
乾式エッチング法により除去する。この時、選択された
パターン35の第2導電体成分34aは接続配線として
用いられ、全てのパターン35の第1導電体成分33a
は第1配線として用いられる。
【0007】図7に示すように、第1絶縁体32の表面
から選択されたパターン35の第2導電体成分34aま
で配線間の電気的な隔離のための第2絶縁体37がアル
ゴン(Ar)ガス雰囲気下で石英ターゲットを利用した
バイアススパッタリング法により形成される。この時、
アルゴンガスのスパッタリングが同時発生されるので、
接続配線(選択されたパターン35の第2導電体成分3
4a)の表面には薄い酸化膜が形成される。また、接続
配線は、その表面の両側部分がそのアルゴンスパッタリ
ングにより一部が除去されて傾斜状になる。
【0008】接続配線の表面に形成された酸化膜を除去
した後、図8に示すように、第2絶縁体37および接続
配線の全表面に第3導電体(アルミニウム)を形成す
る。ホトリソグラフィ工程およびエッチング工程を用い
てこの第3導電体をパターンニングすることにより、前
記接続配線(選択されたパターン35の第2導電体成分
34a)を介して選択された第1配線(選択されたパタ
ーン35の第1導電体成分33aと連結されるための第
2配線38)が形成される。図9は図6に対応する半導
体装置の斜視図である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな他の従来技術においても、次のような問題点が発生
する。 i)図4に示すように、第1導電体33(アルミニウム)
および第2導電体34を異方性乾式エッチング法でパタ
ーンニングするために、第1導電体33をエッチングす
る場合、エッチングガスとして(F4またはSF6)を使
用しなければならないし、第2導電体34をエッチング
する場合、Cl2 を使用しなければならない。換言すれ
ば、第1導電体33と第2導電体34の物質が異なるの
で、エッチングガスを切り換えなければならない不都合
があった。また切り換えの時機が正確でないと、第1配
線の形状が不規則に形成される不都合もあった。 ii) 図6の斜視図を示す図9において、選択されたパタ
ーン35の第1導電体成分33aは2回のエッチング工
程により形成されるので、その表面が損傷し易い。パタ
ーン35の第2導電体成分34aも2回のエッチング工
程により形成されるのでエッチング残有物が生成し易
い。したがって、完成された半導体装置の信頼度が低下
する。本発明は、上述のような従来の問題点を解消する
ためのもので、製造工程を単純化すると共に、配線間の
連結を信頼性が高く実現できる半導体装置の製造方法を
提供することを課題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、第1絶縁体上に均一の厚さを有
する第1導電体を形成し、この第1導電体をパターンニ
ングして第1絶縁体上に複数の第1配線を形成する。第
1配線および第1絶縁体の露出された全ての表面上に均
一の厚さを有する第2絶縁体を形成し、この第2絶縁体
中の選択された第1配線の表面に形成された一部分を除
去して、第2絶縁体内にコンタクト孔を形成する。選択
された第1配線および残存する第2絶縁体の露出された
全ての表面に高融点を有する第2導電体を均一の厚さで
形成し、この第2導電体をパターンニングすることによ
り、コンタクト孔に接続配線を形成する。接続配線およ
び残存する第2絶縁体の露出された全ての表面上に均一
の厚さの第3絶縁体を形成し、この第3絶縁体上に平坦
な表面を有する第4絶縁体を形成する。第3絶縁体およ
び第4絶縁体を接続配線の表面まで均一にエッチングす
ることにより、接続配線の表面を露出する。接続配線お
よび残存する第3絶縁体、第4絶縁体の露出された全て
の表面上に第3導電体を均一の厚さで形成し、この第3
導電体をパターンニングすることにより、接続配線を介
して選択された第1配線と連結する第2配線を形成す
る。
【0011】
【実施例】第1の実施例 本発明の第1の実施例による半導体装置の製造工程を図
10〜図17に基づいて説明する。まず、図10に示す
ように、単結晶シリコン基板51上に単結晶シリコン基
板51と配線とを電気的に絶縁するための第1絶縁体5
2をCVD法により均一の厚さで形成し、その第1絶縁
体52の全ての表面上に第1配線を形成するために、第
1導電体53をスパッタリング法により0.4μm乃至
0.8μmの均一の厚さで形成する。図示されないが、
そのシリコン基板51内には通常複数の活性領域が形成
される。この実施例において、第1絶縁体52の物質と
しては酸化膜が使用されており、第1導電体53の物質
としてはアルミニウム(Al)合金が使用された。
【0012】図11に示すように、RIE(React
ive ion etching)のようなホトリソグ
ラフィ工程および異方性乾式エッチング法により第1導
電体53をパターンニングすることにより、複数の第1
配線53aを形成する。図12に示すように、第1配線
53aおよび第1絶縁体52の全ての表面上に0.5μ
m以下の均一の厚さを有する第2絶縁体54(例えば、
酸化膜)を形成する。図13に示すように、第1配線5
3aの表面上に位置した第2絶縁体54の中、選択され
た第1配線層53aの表面に形成された一部分を除去す
ることにより、第2絶縁体54内にコンタクト孔55を
形成する。コンタクト孔55を介して露出された第1配
線53aの表面および第2絶縁体54の表面上に高融点
を有する第2導電体56(例えば、シリサイドまたはア
ルミニウム合金)をスパッタリング法により形成する。
【0013】図14に示すように、高融点を有する第2
導電体56をホトリソグラフィ工程および異方性乾式エ
ッチング法により、パターンニングすることにより、接
続配線56aを形成する。すなわち、パターンニングす
ることにより、この接続配線56aはコンタクト孔55
上のみ存在する。この時、接続配線56aの幅は、それ
がコンタクト孔55を介して露出された第1配線53a
の表面と充分に接触するようにコンタクト孔55の幅よ
り大きく決定される。図15に示すように、接続配線5
6aおよび第2絶縁体54の表面上にCVD法により第
3絶縁体57(例えば、酸化膜)を均一の厚さで形成
し、第3絶縁体57上にはTEOS法により平坦化され
た表面を有する第4絶縁体58(例えば、酸化膜または
ポリイミッド)を形成する。図16に示すように、接続
配線56aの表面が露出されるように、第3絶縁体57
および第4絶縁体58が均一の厚さとなるようにエッチ
ングバックされる。このエッチングバックのガスとして
は、F4 またはCHF3 が使用される。
【0014】ついで、図17に示すように、残存する第
3絶縁体57および第4絶縁体58の表面および露出さ
れた接続配線56aの表面上に、第3導電体(例えば、
アルミニウム合金)をスパッタリング法により形成した
後、ホトリソグラフィ工程および異方性乾式エッチング
工程により、この第3導電体をパターンニングして第2
配線59を形成する。結局、この第2配線59は接続配
線56aを介して第1配線53aと連結される。図18
は図17に対応する半導体装置の要部を示す斜視図であ
る。図18によれば、第2配線59は接続配線56aを
介して第1配線53aと連結され、かつ第1配線53a
とは直交する方向に位置される。
【0015】第2の実施例 図13および図19に基づいて第2実施例を説明する。
第2の実施例は第1の実施例を示す図10ないし図17
と大略同一であり、但し、図13の工程のみが相異す
る。図13に示すように、第2絶縁体54およびコンタ
クト孔55を介して露出された第1配線53aの表面上
に高融点を有する第2導電体56が形成され、この第2
導電体56の融点より低い温度で不活性ガスまたはH2
を含むガス雰囲気下で、この第2導電体56を熱処理す
ることにより、第2導電体56の表面は図19に示すよ
うに平坦化される。以後進行される工程は、図14ない
し図17と同一である。
【0016】第3の実施例 図15および図20に基づいて第3実施例を説明する。
第3実施例は第1実施例を示す図10ないし図17と大
略同一であり、但し、図15の工程のみが相異する。図
15に示すように、第1配線53aの表面上に形成され
た接続配線56aにより、表面に大きい段差が生じる。
これらの段差により第2絶縁体54および接続配線56
aの表面上に形成された第3絶縁体57の表面には空隙
が発生し易い。この空隙により、平坦な表面を有する第
4絶縁体58の形成が難しいこととなる。
【0017】したがって、第3実施例によれば、図20
に示すように、CVD法により、第5絶縁体が第3絶縁
体57上に形成され、この第5絶縁体を異方性乾式エッ
チングすることにより、第3絶縁体57の空隙部分と側
壁部分とに側壁絶縁体60を形成する。この側壁絶縁体
60は空隙を詰め、大きい段差を減少させるのに大きい
役割をする。ついで、露出された第3絶縁体57および
側壁絶縁体60aの表面上に平坦な表面を有する第4絶
縁体58を普通の圧力下のO3 雰囲気下でTEOS法に
より形成する。したがって、段差が大きく減少するの
で、平坦な表面を有する第4絶縁体58の形成が有利で
ある。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果が得られる。 i)第1実施例で説明したように、Al合金を高融点を有
する第2絶縁体56の物質として使用すれば、第1配線
53a、接続配線56aおよび第2配線59が全てのA
l合金で形成される。したがって、単一の装備としてこ
れらを形成するための工程を遂行することができるの
で、工程の単純化が可能し、かつ従来技術のように第1
配線53a、接続配線56aおよび第2配線59の物質
を各々異なって使用しなければならない不都合がない
し、また切り換えの時機が正確になるので配線の形状が
規則的に形成された。 ii) 本発明による接続配線は平坦な表面を有するので、
第2配線59を接続配線を介して第1配線53aに確実
に接続することができる。 iii)第2絶縁体56を0.5μm以下の厚さで形成すれ
ば、高融点を有する導電体の形成の時、コンタクト孔5
5におけるステップカバリッチ(step cover
age)が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図2】図1のレイアウト図である。
【図3】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図4】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図5】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図6】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図7】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図8】従来の他の半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
【図9】図6の斜視図である。
【図10】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図11】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図12】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図13】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図14】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図15】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図16】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図17】本発明の第1実施例による半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図18】図17に対応する半導体装置の要部を示す斜
視図である。
【図19】本発明の第2実施例による半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
【図20】本発明の第3実施例による半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
【符号の説明】
51 単結晶シリコン基板 52 第1絶縁体 53 第1導電体 53a 第1配線 54 第2絶縁体 55 コンタクト孔 56 第2導電体 56a 接続配線 57 第3絶縁体 58 第4絶縁体 59 第2配線 60 第5絶縁体 60a 側壁絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン・ゼ・リ 大韓民國・ソウル−シ・ソンパ−グ・オグ ム−ドン・55−8・ヨンシンヨンリプ ナ −ドン 206

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)半導体基板上に均一の厚さを有す
    る第1絶縁体を形成するステップ; (b)前記第1絶縁体上に均一の厚さを有する第1導電
    体を形成し、この第1導電体をパターンニングすること
    により、複数の第1配線を形成するステップ; (c)露出された全ての表面上に均一の厚さを有する第
    2絶縁体を形成し、選択された第1配線の表面上の前記
    第2導電体の一部分を除去してコンタクト孔を形成する
    ステップ; (d)露出された全ての表面上に高融点を有する第2導
    電体を均一の厚さで形成し、この第2導電体をパターン
    ニングして前記コンタクト孔上に接続配線を形成するス
    テップ; (e)露出された全ての表面上に均一の厚さの第3絶縁
    体を形成したのち、この第3絶縁体上に平坦な表面を有
    する第4絶縁体を形成するステップ; (f)前記第3絶縁体および第4絶縁体を前記接続配線
    の表面まで均一の厚さでエッチングバックして接続配線
    の表面を露出させるステップ; (g)露出された全ての表面上に第3導電体を均一の厚
    さで形成し、この第3導電体をパターンニングして前記
    接続配線を介して選択された第1配線と連結するための
    第2配線を形成するステップ; を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 接続配線の幅は、コンタクト孔の幅より
    広く、選択された第1配線の幅より狭いことを特徴とす
    る前記第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1導電体ないし第3導電体は、いずれ
    かがスパッタリングされたアルミニウム合金であること
    を特徴とする前記第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第2導電体は、高融点を有するスパッタ
    リングされたシリサイドであることを特徴とする前記第
    1項記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 第2絶縁体の厚さは、0.5μm以下で
    あることを特徴とする前記第1項記載の半導体装置の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 第1絶縁体ないし第3絶縁体は、CVD
    酸化膜であることを特徴とする前記第1項記載の半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 平坦な表面を有する第4絶縁体は、酸化
    膜またはポリイミッドのいずれかであることを特徴とす
    る前記第1項記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 酸化膜またはポリイミッドは、普通圧力
    のO3 雰囲気下でTEOS法により形成されることを特
    徴とする前記第7項記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 第2導電体をパターンニングする前に、
    第2導電体を熱処理することにより、第2導電体の表面
    を平坦化させるステップがさらに含まれることを特徴と
    する前記第1項記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記熱処理工程は、第2導電体の融点
    より低い温度を有し、不活性ガス雰囲気下で行われるこ
    とを特徴とする前記第9項記載の半導体装置の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 前記熱処理工程は、第2導電体の融点
    より低い温度を有し、H2 を含むガス雰囲気下で行われ
    ることを特徴とする前記第9項記載の半導体装置の製造
    方法。
  12. 【請求項12】 第4絶縁体を形成する前に、第3絶縁
    体の空隙を詰め、側壁の段差を減らすために、第3絶縁
    体の表面上に第5絶縁体を形成し、この第5絶縁体を異
    方性乾式エッチングすることにより第3絶縁体の側壁に
    側壁絶縁体を形成するステップがさらに含まれることを
    特徴とする前記第1項記載の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 第5絶縁体は、CVD酸化膜であるこ
    とを特徴とする前記第12項記載の半導体装置の製造方
    法。
  14. 【請求項14】 半導体基板は、単結晶シリコンである
    ことを特徴とする前記第1項記載の半導体装置の製造方
    法。
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