JPH0669154A - スル−ホ−ル構造およびその製造方法 - Google Patents
スル−ホ−ル構造およびその製造方法Info
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- JPH0669154A JPH0669154A JP24413292A JP24413292A JPH0669154A JP H0669154 A JPH0669154 A JP H0669154A JP 24413292 A JP24413292 A JP 24413292A JP 24413292 A JP24413292 A JP 24413292A JP H0669154 A JPH0669154 A JP H0669154A
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- Japan
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- insulating film
- hole
- film
- insulation film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大規模集積回路等において、層間絶縁膜の初
期の良好な平坦性を維持しつつ、上層配線によるステッ
プカバレッジやコンタクトの不良等の異常を確実に防止
可能である。 【構成】 基板10上にパタ−ニングされた金属配線1
上には、第1の絶縁膜2と、第2の絶縁膜3と、第3の
絶縁膜4とにより、層間絶縁膜5が形成されている。ま
た、この層間絶縁膜5には、この上に形成されるべき上
層配線をその下層配線となる金属配線1と接続するため
に、スル−ホ−ル6が形成されており、このスル−ホ−
ル6の側壁7には、膜質の良好な絶縁膜8が設けられて
いる。この絶縁膜8によって、絶縁膜3が直接露出する
のを防止し、上層配線を形成する際に、絶縁膜3からの
水分の放出を防止できる。
期の良好な平坦性を維持しつつ、上層配線によるステッ
プカバレッジやコンタクトの不良等の異常を確実に防止
可能である。 【構成】 基板10上にパタ−ニングされた金属配線1
上には、第1の絶縁膜2と、第2の絶縁膜3と、第3の
絶縁膜4とにより、層間絶縁膜5が形成されている。ま
た、この層間絶縁膜5には、この上に形成されるべき上
層配線をその下層配線となる金属配線1と接続するため
に、スル−ホ−ル6が形成されており、このスル−ホ−
ル6の側壁7には、膜質の良好な絶縁膜8が設けられて
いる。この絶縁膜8によって、絶縁膜3が直接露出する
のを防止し、上層配線を形成する際に、絶縁膜3からの
水分の放出を防止できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大規模集積回路等にお
いて多層配線などを行なう際に形成されるスル−ホ−ル
の構造,すなわちスル−ホ−ル構造およびその製造方法
に関する。
いて多層配線などを行なう際に形成されるスル−ホ−ル
の構造,すなわちスル−ホ−ル構造およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】大規模集積回路等においては、その多層
配線化に伴い、平坦性の良好な層間絶縁膜が必要とされ
ており、従来では、PECVDとSOG(スピン・オン
・グラス)またはO3−TEOS APCVDとのサンド
イッチ構造PECVD/SOG(またはO3−TEOS
APCVD)/PECVDが多層配線における層間絶縁
膜の構造として一般に用いられている。この種の構造
は、平坦性には、優れているが、下層配線とその上の上
層配線との接続を行なうために、層間絶縁膜にスル−ホ
−ルを形成するときに、その側壁にSOGゃO3−TE
OSが露出し、特にSOGはその後のレジスト除去によ
って吸湿性をもつので、スル−ホ−ルを形成後、上層配
線を形成するときにステップカバレッジやコンタクトの
不良などが発生するという問題がある。このような問題
を解決するために、SOG(またはO3−TEOS)を
エッチバックし、これらをスル−ホ−ルの側壁に露出さ
せない方法や、あるいは、文献「J.Electroc
hem.Soc.,Vol.No.4(1990)第1
212頁〜第1218頁」に開示されているように、ス
ル−ホ−ルを形成後、弱いO2プラズマ処理を施すこと
によってスル−ホ−ルの側壁に露出したSOGの表面を
SiO2状に改質し、吸湿性を防止する方法などが提案
されている。
配線化に伴い、平坦性の良好な層間絶縁膜が必要とされ
ており、従来では、PECVDとSOG(スピン・オン
・グラス)またはO3−TEOS APCVDとのサンド
イッチ構造PECVD/SOG(またはO3−TEOS
APCVD)/PECVDが多層配線における層間絶縁
膜の構造として一般に用いられている。この種の構造
は、平坦性には、優れているが、下層配線とその上の上
層配線との接続を行なうために、層間絶縁膜にスル−ホ
−ルを形成するときに、その側壁にSOGゃO3−TE
OSが露出し、特にSOGはその後のレジスト除去によ
って吸湿性をもつので、スル−ホ−ルを形成後、上層配
線を形成するときにステップカバレッジやコンタクトの
不良などが発生するという問題がある。このような問題
を解決するために、SOG(またはO3−TEOS)を
エッチバックし、これらをスル−ホ−ルの側壁に露出さ
せない方法や、あるいは、文献「J.Electroc
hem.Soc.,Vol.No.4(1990)第1
212頁〜第1218頁」に開示されているように、ス
ル−ホ−ルを形成後、弱いO2プラズマ処理を施すこと
によってスル−ホ−ルの側壁に露出したSOGの表面を
SiO2状に改質し、吸湿性を防止する方法などが提案
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
バックを用いる方法では、SOG(またはO3−TEO
S)とPECVD膜とのエッチレ−トの違いから、エッ
チバックを行なうことによって、層間絶縁膜の平坦性が
低下するという欠点があり、また、どのスル−ホ−ルに
おいてもSOG等が露出しないように、エッチバックの
ウェハ−面内の均一性を高める必要があるという問題が
あった。また、弱いO2プラズマ処理によってSOGの
表面改質を行なう場合には、処理条件が最適化されてい
ないと、SOGにクラックが発生するという欠点があっ
た。
バックを用いる方法では、SOG(またはO3−TEO
S)とPECVD膜とのエッチレ−トの違いから、エッ
チバックを行なうことによって、層間絶縁膜の平坦性が
低下するという欠点があり、また、どのスル−ホ−ルに
おいてもSOG等が露出しないように、エッチバックの
ウェハ−面内の均一性を高める必要があるという問題が
あった。また、弱いO2プラズマ処理によってSOGの
表面改質を行なう場合には、処理条件が最適化されてい
ないと、SOGにクラックが発生するという欠点があっ
た。
【0004】本発明は、大規模集積回路等において、層
間絶縁膜の初期の良好な平坦性を維持しつつ、上層配線
によるステップカバレッジやコンタクトの不良等の異常
を確実に防止可能なスル−ホ−ル構造およびその製造方
法を提供することを目的としている。
間絶縁膜の初期の良好な平坦性を維持しつつ、上層配線
によるステップカバレッジやコンタクトの不良等の異常
を確実に防止可能なスル−ホ−ル構造およびその製造方
法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明に係るスル
−ホ−ル構造の構成例を示す図である。図1を参照する
と、基板10には金属配線1がパタ−ニングされて形成
され、パタ−ニングされた金属配線1上には、第1の絶
縁膜2と、第2の絶縁膜3と、第3の絶縁膜4とによ
り、層間絶縁膜5が形成されている。ここで、第1およ
び第3の絶縁膜2,4は、良好な膜質を有しているがカ
バレッジについては通常の特性をもつTEOS−PEC
VD膜などで形成されており、また、第2の絶縁膜3
は、カバレッジについてはフロ−形状を示すが膜質につ
いては差程良好ではないSOGやO3−TEOS APC
VD膜などで形成されている。すなわち、層間絶縁膜5
は、TEOS−PECVD膜等で形成された第1,第3
の絶縁膜2,4によってSOGやO3−TEOS APC
VD膜等の第2の絶縁膜3を挟むサンドイッチ構造とな
っており、これにより、層間絶縁膜5の平坦性を確保し
ている。
−ホ−ル構造の構成例を示す図である。図1を参照する
と、基板10には金属配線1がパタ−ニングされて形成
され、パタ−ニングされた金属配線1上には、第1の絶
縁膜2と、第2の絶縁膜3と、第3の絶縁膜4とによ
り、層間絶縁膜5が形成されている。ここで、第1およ
び第3の絶縁膜2,4は、良好な膜質を有しているがカ
バレッジについては通常の特性をもつTEOS−PEC
VD膜などで形成されており、また、第2の絶縁膜3
は、カバレッジについてはフロ−形状を示すが膜質につ
いては差程良好ではないSOGやO3−TEOS APC
VD膜などで形成されている。すなわち、層間絶縁膜5
は、TEOS−PECVD膜等で形成された第1,第3
の絶縁膜2,4によってSOGやO3−TEOS APC
VD膜等の第2の絶縁膜3を挟むサンドイッチ構造とな
っており、これにより、層間絶縁膜5の平坦性を確保し
ている。
【0006】また、この層間絶縁膜5には、この上に形
成されるべき上層配線をその下層配線となる金属配線1
と接続するために、スル−ホ−ル6が形成されており、
このスル−ホ−ル6の側壁7には、膜質の良好な絶縁膜
8が設けられている。ここで、絶縁膜8は、プラズマC
VD酸化膜,熱CVD酸化膜,光CVD酸化膜等の酸化
膜、あるいはプラズマCVD窒化膜,熱CVD窒化膜,
光CVD窒化膜等の窒化膜などで形成されている。
成されるべき上層配線をその下層配線となる金属配線1
と接続するために、スル−ホ−ル6が形成されており、
このスル−ホ−ル6の側壁7には、膜質の良好な絶縁膜
8が設けられている。ここで、絶縁膜8は、プラズマC
VD酸化膜,熱CVD酸化膜,光CVD酸化膜等の酸化
膜、あるいはプラズマCVD窒化膜,熱CVD窒化膜,
光CVD窒化膜等の窒化膜などで形成されている。
【0007】図2(a)乃至(d)は図1に示すスル−
ホ−ル構造の製造工程の一例を示す図である。図1のス
ル−ホ−ル構造の形成には、先づ、図2(a)に示すよ
うに、基板10上にパタ−ニングされているAl等の金
属配線1上に、TEOS−PECVD膜などの第1の絶
縁膜2を成膜し、この第1の絶縁膜2上にSOGやO3
−TEOS APCVD膜などの第2の絶縁膜3を成膜
し、さらに第2の絶縁膜3上に第1の絶縁膜1と同じ材
料の第3の絶縁膜4を成膜して、層間絶縁膜5を形成す
る。
ホ−ル構造の製造工程の一例を示す図である。図1のス
ル−ホ−ル構造の形成には、先づ、図2(a)に示すよ
うに、基板10上にパタ−ニングされているAl等の金
属配線1上に、TEOS−PECVD膜などの第1の絶
縁膜2を成膜し、この第1の絶縁膜2上にSOGやO3
−TEOS APCVD膜などの第2の絶縁膜3を成膜
し、さらに第2の絶縁膜3上に第1の絶縁膜1と同じ材
料の第3の絶縁膜4を成膜して、層間絶縁膜5を形成す
る。
【0008】次いで、図2(b)に示すように、この層
間絶縁膜5に対し、露光と異方性エッチングを施してス
ル−ホ−ル6を形成する。しかる後、レジスト除去を行
ない、さらに、図2(c)に示すように、膜質の良好な
酸化膜あるいは窒化膜等の絶縁膜8を成膜し、次いで、
図2(d)に示すように、異方性エッチングを施して、
この絶縁膜8をスル−ホ−ル6の側壁7を除いて除去す
る。これにより、図1に示すスル−ホ−ル構造を得るこ
とができる。なお、図2(b)の工程において、スル−
ホ−ル6のホ−ル径は、スル−ホ−ル6の側壁7に絶縁
膜8が形成されることを考慮して、予め多少大きく形成
する。
間絶縁膜5に対し、露光と異方性エッチングを施してス
ル−ホ−ル6を形成する。しかる後、レジスト除去を行
ない、さらに、図2(c)に示すように、膜質の良好な
酸化膜あるいは窒化膜等の絶縁膜8を成膜し、次いで、
図2(d)に示すように、異方性エッチングを施して、
この絶縁膜8をスル−ホ−ル6の側壁7を除いて除去す
る。これにより、図1に示すスル−ホ−ル構造を得るこ
とができる。なお、図2(b)の工程において、スル−
ホ−ル6のホ−ル径は、スル−ホ−ル6の側壁7に絶縁
膜8が形成されることを考慮して、予め多少大きく形成
する。
【0009】このようにして、図1に示すようなスル−
ホ−ル構造が得られたとき、図3に示すように、この上
にさらに、Al等の金属からなる上層配線9をスパッタ
リング等によって形成すると、スル−ホ−ル6のところ
で、この上層配線9が下層配線1に接続し、これによ
り、多層配線を得ることができる。
ホ−ル構造が得られたとき、図3に示すように、この上
にさらに、Al等の金属からなる上層配線9をスパッタ
リング等によって形成すると、スル−ホ−ル6のところ
で、この上層配線9が下層配線1に接続し、これによ
り、多層配線を得ることができる。
【0010】ところで、本発明のスル−ホ−ル構造は、
層間絶縁膜5がTEOS−PECVD膜などとSOGや
O3−TEOS APCVD膜などとのサンドイッチ構造
で形成されて平坦性には優れているが膜質については差
程良くない場合であっても、スル−ホ−ル6の側壁7に
設けられた酸化膜あるいは窒化膜等の膜質の良好な絶縁
膜8によって、絶縁膜3が直接露出するのを防止してい
る。
層間絶縁膜5がTEOS−PECVD膜などとSOGや
O3−TEOS APCVD膜などとのサンドイッチ構造
で形成されて平坦性には優れているが膜質については差
程良くない場合であっても、スル−ホ−ル6の側壁7に
設けられた酸化膜あるいは窒化膜等の膜質の良好な絶縁
膜8によって、絶縁膜3が直接露出するのを防止してい
る。
【0011】これにより、図3に示したように上層配線
9を形成する際に、絶縁膜3からの水分の放出を防止す
ることができる。なお、本発明では、層間絶縁膜5に対
してはエッチバックを行なわず、また、SOGの表面改
質処理を行なう必要もなく、従って、層間絶縁膜5の材
質等に影響を与えずに、スル−ホ−ル6の側壁7に膜質
の良好な絶縁膜8を形成するようになっているので、層
間絶縁膜5の平坦性を損ねることもない。この結果、層
間絶縁膜の平坦性の確保とともにスル−ホ−ルにおける
異常発生を防止することができ、大規模集積回路等の多
層配線時に配線のステップカバレッジやコンタクトの不
良が生ずるという事態を著しく低減できる。さらに、ど
のスル−ホ−ルにおいてもその側壁7に良好な絶縁膜8
をばらつき少なく均一に容易に形成できるので、多数の
スル−ホ−ルが形成される場合にも、その品質および信
頼性を著しく向上させることができる。
9を形成する際に、絶縁膜3からの水分の放出を防止す
ることができる。なお、本発明では、層間絶縁膜5に対
してはエッチバックを行なわず、また、SOGの表面改
質処理を行なう必要もなく、従って、層間絶縁膜5の材
質等に影響を与えずに、スル−ホ−ル6の側壁7に膜質
の良好な絶縁膜8を形成するようになっているので、層
間絶縁膜5の平坦性を損ねることもない。この結果、層
間絶縁膜の平坦性の確保とともにスル−ホ−ルにおける
異常発生を防止することができ、大規模集積回路等の多
層配線時に配線のステップカバレッジやコンタクトの不
良が生ずるという事態を著しく低減できる。さらに、ど
のスル−ホ−ルにおいてもその側壁7に良好な絶縁膜8
をばらつき少なく均一に容易に形成できるので、多数の
スル−ホ−ルが形成される場合にも、その品質および信
頼性を著しく向上させることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明のスル−ホ−ル構造の実施例を
具体的に説明する。この実施例では、先づ、線幅2μ
m,厚さ0.8μmのパタ−ニングされた金属配線(A
l−1%Si−0.5%Cu)上に、第1の絶縁膜2と
して、TEOS−PECVD酸化膜を0.5μm成膜
し、第2の絶縁膜3として、有機系SOGを0.4μm
成膜し、第3の絶縁膜4として、TEOS−PECVD
酸化膜を0.3μm成膜し、層間絶縁膜5を形成した。
しかる後、この層間絶縁膜5に、1.4μm径のスル−
ホ−ル6を形成した。次いで、絶縁膜8として、TEO
S−PECVD膜を0.1μmの厚さに成膜し、この絶
縁膜8に対して、CF4とH2とを用いたRIEによって
エッチバックを行ない、スル−ホ−ル6の側壁7を除い
て絶縁膜8を除去した。これにより、最終的には、ホ−
ル径が約1.2μmのスル−ホ−ルを500個形成し
た。すなわち、500個からなるスル−ホ−ルチェ−ン
を形成した。
具体的に説明する。この実施例では、先づ、線幅2μ
m,厚さ0.8μmのパタ−ニングされた金属配線(A
l−1%Si−0.5%Cu)上に、第1の絶縁膜2と
して、TEOS−PECVD酸化膜を0.5μm成膜
し、第2の絶縁膜3として、有機系SOGを0.4μm
成膜し、第3の絶縁膜4として、TEOS−PECVD
酸化膜を0.3μm成膜し、層間絶縁膜5を形成した。
しかる後、この層間絶縁膜5に、1.4μm径のスル−
ホ−ル6を形成した。次いで、絶縁膜8として、TEO
S−PECVD膜を0.1μmの厚さに成膜し、この絶
縁膜8に対して、CF4とH2とを用いたRIEによって
エッチバックを行ない、スル−ホ−ル6の側壁7を除い
て絶縁膜8を除去した。これにより、最終的には、ホ−
ル径が約1.2μmのスル−ホ−ルを500個形成し
た。すなわち、500個からなるスル−ホ−ルチェ−ン
を形成した。
【0013】しかる後、30Sの逆スパッタクリ−ニン
グを行ない、上層金属配線9として、Al−1%Si−
0.5%Cuを成膜し、これを2.5μm幅にパタ−ニ
ングした。
グを行ない、上層金属配線9として、Al−1%Si−
0.5%Cuを成膜し、これを2.5μm幅にパタ−ニ
ングした。
【0014】このようにして作製された多層配線におい
て、各スル−ホ−ルには、上層金属配線9の材料が充填
され、各スル−ホ−ル部を介して上層配線9と下層配線
1とは電気的に接続される。これらの各スル−ホ−ル部
の抵抗を調べたところ、その抵抗値は、1ホ−ル当り、
0.1Ωと低かった。これにより、スル−ホ−ル部にお
いて、ステップカバレッジやコンタクトの不良等はほと
んど生じておらず、このスル−ホ−ル構造が極めて良好
なものであることが確認された。また、どのスル−ホ−
ル部においても、ばらつきの少ないほぼ均一な絶縁膜8
を形成することができた。
て、各スル−ホ−ルには、上層金属配線9の材料が充填
され、各スル−ホ−ル部を介して上層配線9と下層配線
1とは電気的に接続される。これらの各スル−ホ−ル部
の抵抗を調べたところ、その抵抗値は、1ホ−ル当り、
0.1Ωと低かった。これにより、スル−ホ−ル部にお
いて、ステップカバレッジやコンタクトの不良等はほと
んど生じておらず、このスル−ホ−ル構造が極めて良好
なものであることが確認された。また、どのスル−ホ−
ル部においても、ばらつきの少ないほぼ均一な絶縁膜8
を形成することができた。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、平坦性に優れた層間絶縁膜にスル−ホ−ルが形成さ
れており、該スル−ホ−ルの側壁には、膜質の優れた絶
縁膜が形成されているので、大規模集積回路等におい
て、層間絶縁膜の初期の良好な平坦性を維持しつつ、上
層配線によるステップカバレッジやコンタクトの不良等
の異常を確実に防止できる。
ば、平坦性に優れた層間絶縁膜にスル−ホ−ルが形成さ
れており、該スル−ホ−ルの側壁には、膜質の優れた絶
縁膜が形成されているので、大規模集積回路等におい
て、層間絶縁膜の初期の良好な平坦性を維持しつつ、上
層配線によるステップカバレッジやコンタクトの不良等
の異常を確実に防止できる。
【図1】本発明に係るスル−ホ−ル構造の構成例を示す
図である。
図である。
【図2】(a)乃至(d)は図1に示すスル−ホ−ル構
造の製造工程の一例を示す図である。
造の製造工程の一例を示す図である。
【図3】図1のスル−ホ−ル構造に上層配線を形成した
一例を示す図である。
一例を示す図である。
1 金属配線 2 第1の絶縁膜 3 第2の絶縁膜 4 第3の絶縁膜 5 層間絶縁膜 6 スル−ホ−ル 7 スル−ホ−ルの側壁 8 絶縁膜 9 上層配線 10 基板
Claims (3)
- 【請求項1】 平坦性に優れた層間絶縁膜にスル−ホ−
ルが形成されており、該スル−ホ−ルの側壁には、膜質
の優れた絶縁膜が形成されていることを特徴とするスル
−ホ−ル構造。 - 【請求項2】 請求項1記載のスル−ホ−ル構造におい
て、前記膜質の優れた絶縁膜は、酸化膜,窒化膜等であ
ることを特徴とするスル−ホ−ル構造。 - 【請求項3】 所定のパタ−ニングがなされた金属配線
上に層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜にスル−
ホ−ルを形成する工程と、スル−ホ−ルの形成された層
間絶縁膜上にスル−ホ−ルをも含めて膜質の良い絶縁膜
を形成する工程と、膜質の良い絶縁膜をスル−ホ−ルの
側壁部だけを残して異方性エッチングする工程とを有し
ていることを特徴とするスル−ホ−ル構造の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24413292A JPH0669154A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | スル−ホ−ル構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24413292A JPH0669154A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | スル−ホ−ル構造およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0669154A true JPH0669154A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17114243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24413292A Pending JPH0669154A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | スル−ホ−ル構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0669154A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100243284B1 (ko) * | 1997-02-27 | 2000-03-02 | 윤종용 | 반도체장치의 콘택홀 형성방법 |
JP2006287184A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-19 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
KR100734085B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2007-07-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 금속배선 형성방법 |
KR100735608B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2007-07-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 비어 콘택 형성방법 |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP24413292A patent/JPH0669154A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100243284B1 (ko) * | 1997-02-27 | 2000-03-02 | 윤종용 | 반도체장치의 콘택홀 형성방법 |
KR100735608B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2007-07-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 비어 콘택 형성방법 |
KR100734085B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2007-07-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 금속배선 형성방법 |
JP2006287184A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-19 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
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