JPH07135249A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH07135249A
JPH07135249A JP27974693A JP27974693A JPH07135249A JP H07135249 A JPH07135249 A JP H07135249A JP 27974693 A JP27974693 A JP 27974693A JP 27974693 A JP27974693 A JP 27974693A JP H07135249 A JPH07135249 A JP H07135249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
wiring
contact hole
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
JP27974693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Matsumoto
晋 松本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP27974693A priority Critical patent/JPH07135249A/en
Publication of JPH07135249A publication Critical patent/JPH07135249A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device stable and high in contact properties, wherein a contact hole causes do short circuit between an upper wiring layer and a semiconductor substrate even if the contact hole is bored in an element isolating oxide film not aligning with the lower wiring layer when the contact hole is provided to the element isolating oxide film for connecting the upper wiring layer and a lower wiring layer together. CONSTITUTION:A semiconductor device is provided with an element isolating oxide film 102 formed on an Si substrate 101, at least a first insulating film 104 provided to the same region with the oxide film 102, a first wiring 106 formed on the insulating film 104, a second insulating film 107 formed on the first wiring 106, a contact hole 108 which is provided to the second insulating film 107 reaching the first insulating film 104 and the first wiring 106, and a second wiring 110 connected to the first wiring 106 through the intermediary of the contact hole 108, wherein the first insulating film 104 and the second insulating film 107 are two different films.

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に係わり、特
に配線と配線とのコンタクト部に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a contact portion between wirings.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に半導体装置では、回路構成が複雑
であるため2層以上の多層配線が用いられている。図7
(a),(b)に従来の多層配線構造を有する半導体装
置の例を示す。図7において(a)はパターン平面図、
(b)は(a)のY−Y’線に沿った断面図である。す
なわち、Si基板401上には素子分離酸化膜402が
形成され、Si基板401上のゲート酸化膜403を介
してMOSFET用ゲート電極及びそれより延設された
ワード線404が形成される。ワード線404上には、
層間絶縁膜405を介してアルミ配線408が形成さ
れ、ワード線404とアルミ配線408は層間絶縁膜4
05に開孔されたコンタクト孔406を介して電気的に
接続される。
2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor device uses a multilayer wiring of two or more layers because the circuit structure is complicated. Figure 7
Examples of a conventional semiconductor device having a multilayer wiring structure are shown in (a) and (b). In FIG. 7, (a) is a pattern plan view,
(B) is a sectional view taken along the line YY 'of (a). That is, the element isolation oxide film 402 is formed on the Si substrate 401, and the MOSFET gate electrode and the word line 404 extended therefrom are formed via the gate oxide film 403 on the Si substrate 401. On the word line 404,
Aluminum wiring 408 is formed via the interlayer insulating film 405, and the word line 404 and the aluminum wiring 408 are formed by the interlayer insulating film 4
05 is electrically connected through a contact hole 406 opened.

【0003】しかし、上記のように構成するためには、
コンタクト孔406とワード線404の間で起こるマス
クの合わせずれや、コンタクト孔406やワード線40
4の寸法ばらつきにより、図8に示す様にコンタクト孔
406を開孔する際にワード線404を踏み外し、Si
基板401とのショート等が生じる可能性がある。従っ
てそれを防ぐためにワード線404のコンタクト部には
合わせ余裕ΔLをとる必要がある。例えばΔLはステッ
パの性能等にもよるが、ΔL≧0.3μm程度とるのが
望ましい。従ってコンタクト孔406の形成される部分
ではワード線404の幅は(コンタクトの幅d4)+2
×(合わせ余裕ΔL)以上とる必要がある。一方配線ス
ペースS4及びコンタクトの幅d4はフォトリソグラフィ
の限界で決まり、例えばKrFエキシマレーザーステッ
パではそれぞれS4≧0.3μm、d≧0.3μmぐらい
となる。従ってワード線404の配線ピッチP4はd4
ΔL+S4以上となり、上記例を適用すると、P4≧0.
9μmとなる。
However, in order to configure as described above,
Misalignment of the mask between the contact hole 406 and the word line 404, the contact hole 406 and the word line 40.
Due to the dimensional variation of No. 4, when the contact hole 406 is opened as shown in FIG.
A short circuit with the substrate 401 may occur. Therefore, in order to prevent this, the contact margin of the word line 404 needs to have a margin ΔL. For example, although ΔL depends on the performance of the stepper, it is desirable that ΔL ≧ 0.3 μm. Therefore, in the portion where the contact hole 406 is formed, the width of the word line 404 is (contact width d 4 ) +2.
It is necessary to take at least x (alignment margin ΔL). On the other hand, the wiring space S 4 and the contact width d 4 are determined by the limit of photolithography. For example, in a KrF excimer laser stepper, S 4 ≧ 0.3 μm and d ≧ 0.3 μm, respectively. Therefore, the wiring pitch P 4 of the word lines 404 is d 4 +
ΔL + S 4 or more, and applying the above example, P 4 ≧ 0.
It becomes 9 μm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した様に従来の半
導体装置では下層と上層の配線をコンタクト孔で接続す
る場合、下層配線のコンタクト部に合わせ余裕ΔL×2
だけ幅広くとる必要があり、そのため配線ピッチP4
4+ΔL+S4より小さく(例えば上記例では0.9μ
mより小さく)することができず、高集積化が困難とな
る。
As described above, in the conventional semiconductor device, when the lower and upper wirings are connected by the contact holes, the margin .DELTA.L.times.2 is aligned with the contact portion of the lower wiring.
Therefore, the wiring pitch P 4 is smaller than d 4 + ΔL + S 4 (for example, 0.9 μ in the above example).
cannot be made smaller than m), and high integration is difficult.

【0005】本発明は、かかる点に鑑み、下層配線のコ
ンタクト部に合わせ余裕のための幅広い領域をとらなく
ても、下地のSi基板とショートすることなく、コンタ
クト孔を形成することができ、従って配線ピッチを小さ
くすることができ、高集積化することができる半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
In view of the above point, the present invention can form a contact hole without short-circuiting with the underlying Si substrate without taking a wide area for a margin for a contact portion of a lower wiring. Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing the wiring pitch and achieving high integration, and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に形成された素子分離酸化膜と、少なくと
もこの素子分離酸化膜と同一領域内部に設けられた第1
の絶縁膜と、この第1の絶縁膜上に形成された第1の配
線と、この第1の配線上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜に形成され、前記第1の絶縁膜及び前
記第1の配線に至るコンタクト孔と、このコンタクト孔
を介して前記第1の配線に接続された第2の配線とを有
し、前記第1の絶縁膜は前記第2の絶縁膜と異なる膜で
あることを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention comprises:
An element isolation oxide film formed on a semiconductor substrate, and a first element provided at least in the same region as the element isolation oxide film.
An insulating film, a first wiring formed on the first insulating film, and a second insulating film formed on the first wiring,
A contact hole which is formed in the second insulating film and reaches the first insulating film and the first wiring; and a second wiring which is connected to the first wiring through the contact hole. However, the first insulating film is different from the second insulating film.

【0007】また前記第1の絶縁膜は前記コンタクト孔
を形成する時のエッチング速度が前記第2の絶縁膜に対
して1/3以下の遅い膜であることが望ましい。
Further, it is desirable that the first insulating film is a film whose etching rate at the time of forming the contact hole is 1/3 or less than that of the second insulating film.

【0008】また前記第1の絶縁膜は前記素子分離酸化
膜上に形成されたことを特徴とする。
Further, the first insulating film is formed on the element isolation oxide film.

【0009】さらに前記コンタクト孔の幅は前記第1の
配線における前記コンタクト孔が形成される部分の配線
幅以上であることが望ましい。
Further, it is desirable that the width of the contact hole is equal to or larger than the wiring width of a portion of the first wiring in which the contact hole is formed.

【0010】また本発明の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に素子分離酸化膜を形成する工程と、少なく
ともこの素子分離酸化膜と同一領域内部に選択的に第1
の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1
の配線を形成する工程と、前記第1の配線上に第2の絶
縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜に、前記第1
の絶縁膜及び前記第1の配線に至るコンタクト孔を形成
する工程と、このコンタクト孔を介して前記第1の配線
に接続する第2の配線を形成する工程とを有し、前記第
1の絶縁膜は前記第2の絶縁膜と異なる膜を用いたこと
を特徴とする。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an element isolation oxide film on a semiconductor substrate and a step of selectively forming at least the same region as the element isolation oxide film in the first region
A step of forming an insulating film of
Forming the wiring, the step of forming a second insulating film on the first wiring, and the step of forming the first insulating film on the second insulating film.
The step of forming a contact hole reaching the insulating film and the first wiring, and the step of forming a second wiring connected to the first wiring through the contact hole, As the insulating film, a film different from the second insulating film is used.

【0011】また前記第1の絶縁膜は前記コンタクト孔
を形成する時のエッチング速度が前記第2の絶縁膜に対
して1/3以下の遅い膜であることが望ましい。
Further, it is desirable that the first insulating film is a film whose etching rate at the time of forming the contact hole is 1/3 or less than that of the second insulating film.

【0012】また前記第1の絶縁膜を前記素子分離酸化
膜上に選択的に形成することが望ましく、その前記第1
の絶縁膜を形成する工程は、前記素子分離酸化膜上にの
み選択的に導電性膜を堆積する工程と、この導電性膜を
酸化し、前記第1の絶縁膜とする工程を有することが望
ましい。前記導電性膜はAlまたはCuであることが望
ましい。
Further, it is desirable that the first insulating film is selectively formed on the element isolation oxide film.
The step of forming the insulating film may include a step of selectively depositing a conductive film only on the element isolation oxide film and a step of oxidizing the conductive film to form the first insulating film. desirable. The conductive film is preferably Al or Cu.

【0013】さらに前記コンタクト孔の幅は前記第1の
配線における前記コンタクト孔が形成される部分の配線
幅以上であることが望ましい。
Further, it is preferable that the width of the contact hole is equal to or larger than the wiring width of a portion of the first wiring in which the contact hole is formed.

【0014】[0014]

【作用】本発明は上記の構成により、素子分離酸化膜と
同一領域内部に(例えば、素子分離酸化膜上または素子
分離酸化膜下または素子分離酸化膜中のいずれかに)選
択的に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜上でコ
ンタクト孔を形成するため、前記コンタクト孔を形成す
る工程において、たとえ前記第1の配線を踏み外して
も、前記第2の絶縁膜に対し前記第1の絶縁膜は異なる
(望ましくはエッチング速度1/3以下である)ため、
エッチングストッパーとなり、前記コンタクト孔が半導
体基板とショートすることがなくなる。
According to the present invention, the first structure is selectively formed in the same region as the device isolation oxide film (for example, either on the device isolation oxide film, under the device isolation oxide film, or in the device isolation oxide film). Forming the insulating film and forming the contact hole on the first insulating film, even if the first wiring is stepped off in the step of forming the contact hole, Since the first insulating film is different (desirably, the etching rate is 1/3 or less),
It serves as an etching stopper and prevents the contact hole from short-circuiting with the semiconductor substrate.

【0015】そのため、前記コンタクト孔形成の際の、
フォトリソグラフィー工程の合わせずれや寸法ばらつ
き、及びオーバーエッチングに対してプロセス余裕度を
向上することができると共に、前記第1の配線のコンタ
クト部を幅広くする必要がなく、前記第1配線の配線ピ
ッチを小さくでき、高集積化することができる。
Therefore, when the contact hole is formed,
The process margin can be improved against misalignment and dimensional variation in the photolithography process, and overetching, and it is not necessary to widen the contact portion of the first wiring, and the wiring pitch of the first wiring can be reduced. It can be made small and highly integrated.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1(a),(b)は本発明の第一の実施
例における多層配線構造を有する半導体装置を示すもの
で、(a)はパターン平面図、(b)は上記(a)のX
−X’線に沿った断面図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1A and 1B show a semiconductor device having a multilayer wiring structure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a pattern, and FIG. a) X
It is a sectional view taken along the line X '.

【0017】図1において、101はSi基板、102
は素子分離酸化膜、104はAl2O3膜、105はゲー
ト酸化膜、106はゲート電極及びそれより延設したワ
ード線、107は層間絶縁膜、108はコンタクト孔、
109は前記コンタクト孔を埋め込むWプラグ、110
はアルミ配線である。
In FIG. 1, 101 is a Si substrate and 102
Is an element isolation oxide film, 104 is an Al2O3 film, 105 is a gate oxide film, 106 is a gate electrode and a word line extending therefrom, 107 is an interlayer insulating film, 108 is a contact hole,
109 is a W plug filling the contact hole, 110
Is aluminum wiring.

【0018】次に本第一の実施例の半導体装置の製造方
法について述べる。まず図2(a)に示す様に、半導体基
板であるSi基板101上に例えばLOCOS法により
素子分離酸化膜102を形成し、その後この素子分離酸
化膜102上にのみ選択的にAl膜103を形成する。
この際Al膜103を酸化膜上にのみ選択的堆積し、S
i基板101上に堆積させない方法は、例えば原料にジ
メチルアルミニウムハイドライド(DMAH)を用いた
光CVD法などがある。なお詳しくは第39回日本応用
物理学関連連合講演会予稿集(1992年)p704,
30a−ZH−7、大内 英樹他、を参照するとよい。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2A, an element isolation oxide film 102 is formed on a Si substrate 101 which is a semiconductor substrate by, for example, the LOCOS method, and then an Al film 103 is selectively formed only on the element isolation oxide film 102. Form.
At this time, the Al film 103 is selectively deposited only on the oxide film, and S
As a method of not depositing on the i-substrate 101, there is, for example, an optical CVD method using dimethyl aluminum hydride (DMAH) as a raw material. For more details, Proceedings of the 39th Japan Applied Physics Association Joint Lecture (1992) p704,
30a-ZH-7, Hideki Ouchi et al.

【0019】次に図2(b)に示す様に、熱酸化法や陽
極酸化法によりこのAl膜103を酸化し、Al2O3膜
104を形成する。その後ゲート酸化膜105、ゲート
電極及びそれより延設されたワード線106を形成し、
その上に層間絶縁膜107を形成する。この場合層間絶
縁膜107は100nm程度のSiO2膜(下層)とB
PSG膜(上層)の積層構造を用いた。
Next, as shown in FIG. 2B, the Al film 103 is oxidized by a thermal oxidation method or an anodic oxidation method to form an Al2O3 film 104. After that, a gate oxide film 105, a gate electrode, and a word line 106 extending from the gate oxide film 105 are formed,
An interlayer insulating film 107 is formed on it. In this case, the interlayer insulating film 107 is composed of a SiO 2 film (lower layer) of about 100 nm and B
A laminated structure of a PSG film (upper layer) was used.

【0020】次に図2(c)に示す様に、例えばCF4
やCHF3系のガスを用いたドライエッチング法により
ワード線106上にコンタクト孔108を形成する。こ
の際コンタクト孔形成のためのドライエッチングのプラ
ズマダメージによるゲート酸化膜破壊等を避けるためコ
ンタクト孔108は素子分離酸化膜102上のみに形成
しなければならない。従ってフォトリソグラフィー工程
におけるマスクの合わせずれや、寸法ばらつきにより、
コンタクト孔108形成の際にワード線106を踏み外
すと、素子分離酸化膜102上のAl2O3膜104に到
達する。ここでAl2O3膜のドライエッチング速度はS
iO2膜に対し約1/7以下であるためAl2O3膜10
4は層間絶縁膜107に対してエッチングストッパーと
なり、Si基板101には到達せず、Si基板101と
はショートしない。従ってコンタクト孔幅d1≧ワード
線幅L1であっても良い。その後図1に示す様に、コン
タクト孔108をWプラグ109等で埋め込み、その後
アルミ配線110を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, for example, CF 4
Contact holes 108 are formed on the word lines 106 by a dry etching method using a CHF 3 -based gas. At this time, the contact hole 108 must be formed only on the element isolation oxide film 102 in order to avoid destruction of the gate oxide film due to plasma damage due to dry etching for forming the contact hole. Therefore, due to mask misalignment and dimensional variations in the photolithography process,
When the word line 106 is stepped off when the contact hole 108 is formed, the Al2O3 film 104 on the element isolation oxide film 102 is reached. Here, the dry etching rate of the Al2O3 film is S
Al2O3 film 10 because it is about 1/7 or less of the iO 2 film
4 serves as an etching stopper for the interlayer insulating film 107, does not reach the Si substrate 101, and does not short-circuit with the Si substrate 101. Therefore, the contact hole width d 1 ≧ word line width L 1 may be satisfied. Thereafter, as shown in FIG. 1, the contact hole 108 is filled with a W plug 109 or the like, and then an aluminum wiring 110 is formed.

【0021】ここで上記Al膜103は、酸化膜上に選
択的に形成できる金属膜で、さらにはその酸化膜が、そ
の後のコンタクト孔形成のためのドライエッチングの際
に層間絶縁膜107(この場合はSiO2膜やBPSG
膜)よりドライエッチング速度が1/3以下の遅い膜で
あれば他の膜でも構わない。例えばCu膜でもよく、原
料にCu(HFA)2等を用いたCVD法により選択的
に酸化膜上のみにCu膜が形成される。詳しくはY.HAZU
KI et.al.,Tungsten and Other Advanced Metals for
VLSI/ULSI Applications V,p351(1990)を参照す
るとよい。またCu2OはSiO2に対しエッチング速度
を1/3以下にすることができる。
Here, the Al film 103 is a metal film that can be selectively formed on the oxide film, and the oxide film is formed by the interlayer insulating film 107 (this oxide film) during dry etching for forming a contact hole. In case of SiO 2 film or BPSG
Other film may be used as long as the dry etching rate is 1/3 or less than the film). For example, a Cu film may be used, and the Cu film is selectively formed only on the oxide film by the CVD method using Cu (HFA) 2 as a raw material. For details, see Y.HAZU
KI et.al., Tungsten and Other Advanced Metals for
See VLSI / ULSI Applications V, p351 (1990). Further, Cu 2 O can reduce the etching rate to 1/3 or less with respect to SiO 2 .

【0022】また層間絶縁膜107よりコンタクト孔ド
ライエッチングの際のエッチング速度の遅い絶縁膜、例
えばSi34等を酸化膜上のみに選択的に堆積できるの
であれば、これをAl膜103の代わりに堆積し、酸化
せずにそのままAl23膜104の代わりにエッチング
ストッパーとしてもよい。
If an insulating film having a slower etching rate in dry etching of contact holes than the interlayer insulating film 107, for example, Si 3 N 4 or the like can be selectively deposited only on the oxide film, this film is deposited on the Al film 103. Alternatively, the Al 2 O 3 film 104 may be directly deposited as an etching stopper without being oxidized.

【0023】上記の様な構成によれば、コンタクト孔1
08形成の際、ワード線106のコンタクト部に合わせ
余裕のための幅広い領域を形成しなくても、コンタクト
孔108はSi基板101とショートせず、安定なコン
タクトを形成することができ、ワード線106の配線ピ
ッチP1を小さくすることができ、LSIの高集積化が
可能となる。
According to the above structure, the contact hole 1
At the time of forming 08, the contact hole 108 does not short-circuit with the Si substrate 101 and a stable contact can be formed without forming a wide area for a margin for the contact portion of the word line 106. The wiring pitch P 1 of 106 can be reduced, and the LSI can be highly integrated.

【0024】(実施例2)図3は本発明の第二の実施例
における多層配線構造を有する半導体装置の断面図を示
すものである。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device having a multilayer wiring structure according to a second embodiment of the present invention.

【0025】図3において、201はSi基板、202
はパッド酸化膜、203はSi34膜、205は素子分
離酸化膜、206はゲート酸化膜、207はゲート電極
及びそれより延設したワード線、208は層間絶縁膜、
209はコンタクト孔、210は前記コンタクト孔を埋
め込むWプラグ、211はアルミ配線である。
In FIG. 3, 201 is a Si substrate and 202
Is a pad oxide film, 203 is a Si 3 N 4 film, 205 is an element isolation oxide film, 206 is a gate oxide film, 207 is a gate electrode and a word line extending therefrom, 208 is an interlayer insulating film,
Reference numeral 209 is a contact hole, 210 is a W plug filling the contact hole, and 211 is an aluminum wiring.

【0026】次に本第二の実施例の半導体装置の製造方
法について述べる。まず図4(a)に示す様に、ドライ
エッチングにより半導体基板であるSi基板201上の
素子分離領域に溝を形成する。その後1〜50nm程度
のパッド酸化膜202と10〜500nm程度のSi3
4膜203と100nm以上の素子分離用のCVD−
酸化膜204をこの順に形成し、前記溝を埋め込む。こ
こでパッド酸化膜202はSi34膜203によるSi
基板201へのストレス緩和や、欠陥発生防止のために
形成してあるが、特に必要ない場合もある。次に全面異
方性エッチバックまたはCMP(Chemical Mechanical
Polishing)法により酸化膜204、Si34膜20
3、パッド酸化膜202を除去し、素子分離領域にのみ
残置させる。次に図4(b)に示す様に、ゲート酸化膜
206、ゲート電極及びそれより延設されたワード線2
07を形成し、その上に層間絶縁膜208を形成する。
この場合層間絶縁膜208は100nm程度のSiO2
膜(下層)とBPSG膜(上層)の積層構造を用いた。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4A, a groove is formed in an element isolation region on a Si substrate 201 which is a semiconductor substrate by dry etching. After that, a pad oxide film 202 of about 1 to 50 nm and Si 3 of about 10 to 500 nm are formed.
N 4 film 203 and CVD for device isolation of 100 nm or more
An oxide film 204 is formed in this order to fill the groove. Here, the pad oxide film 202 is made of Si 3 N 4 film 203.
It is formed in order to relieve the stress on the substrate 201 and prevent the occurrence of defects, but it may not be particularly necessary. Next, full anisotropic etch back or CMP (Chemical Mechanical
Oxide film 204 by P olishing) method, Si 3 N 4 film 20
3. The pad oxide film 202 is removed and left only in the element isolation region. Next, as shown in FIG. 4B, the gate oxide film 206, the gate electrode, and the word line 2 extended from the gate oxide film 206.
07, an interlayer insulating film 208 is formed thereon.
In this case, the interlayer insulating film 208 is made of SiO 2 having a thickness of about 100 nm.
A laminated structure of a film (lower layer) and a BPSG film (upper layer) was used.

【0027】次に図4(c)に示す様に、例えばCF4
やCHF3系のガスを用いたドライエッチング法により
ワード線207上にコンタクト孔209を形成する。こ
の際、実施例1と同様に、コンタクト孔209は素子分
離酸化膜205上のみに形成しなければならず、従って
フォトリソグラフィー工程におけるマスクの合わせずれ
や、寸法ばらつきにより、コンタクト孔209形成の際
にワード線207を踏み外すと、素子分離酸化膜205
下のSi34膜203に到達する。ここでSi34膜の
ドライエッチング速度はSiO2膜に対し約1/5以下
であるためSi34膜203は層間絶縁膜208に対し
てエッチングストッパーとなり、Si基板201には到
達せず、Si基板201とはショートしない。従ってコ
ンタクト孔幅d2≧ワード線幅L2であっても良い。その
後図3に示す様に、コンタクト孔209をWプラグ21
0等で埋め込み、その後アルミ配線211を形成する。
ここで上記Si34膜203は、その後のコンタクト孔
形成のためのドライエッチングの際に層間絶縁膜208
(この場合はSiO2膜やBPSG膜)よりドライエッ
チング速度が1/3以下の遅い膜であれば他の膜でも構
わず、例えばAl23膜等でもよい。
Next, as shown in FIG. 4C, for example, CF 4
A contact hole 209 is formed on the word line 207 by dry etching using a CHF 3 -based gas. At this time, as in the first embodiment, the contact hole 209 must be formed only on the element isolation oxide film 205. Therefore, when the contact hole 209 is formed due to mask misalignment and dimensional variation in the photolithography process. When the word line 207 is stepped off, the element isolation oxide film 205
The lower Si 3 N 4 film 203 is reached. Since the dry etching rate of the Si 3 N 4 film is about ⅕ or less of that of the SiO 2 film, the Si 3 N 4 film 203 serves as an etching stopper for the interlayer insulating film 208 and reaches the Si substrate 201. Therefore, it does not short-circuit with the Si substrate 201. Therefore, the contact hole width d 2 ≧ word line width L 2 may be satisfied. After that, as shown in FIG.
Then, the aluminum wiring 211 is formed.
Here, the Si 3 N 4 film 203 is used as an interlayer insulating film 208 during the subsequent dry etching for forming a contact hole.
Another film may be used as long as it has a dry etching rate that is 1/3 or less slower than (in this case, a SiO 2 film or a BPSG film), for example, an Al 2 O 3 film or the like.

【0028】上記の様な構成によれば、コンタクト孔2
09形成の際、ワード線207のコンタクト部に合わせ
余裕のための幅広い領域を形成しなくても、コンタクト
孔209はSi基板201とショートせず、安定なコン
タクトを形成することができ、ワード線207の配線ピ
ッチを小さくすることができ、LSIの高集積化が可能
となる。
According to the above structure, the contact hole 2
At the time of forming 09, the contact hole 209 is not short-circuited with the Si substrate 201 and a stable contact can be formed without forming a wide area for the contact portion of the word line 207 so that a stable contact can be formed. The wiring pitch of 207 can be reduced, and the LSI can be highly integrated.

【0029】(実施例3)図5は本発明の第三の実施例
における多層配線構造を有する半導体装置の断面図を示
すものである。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device having a multilayer wiring structure according to a third embodiment of the present invention.

【0030】図5において、301はSi基板、302
は素子分離酸化膜、306はAl23層、307はゲー
ト酸化膜、308はゲート電極及びそれより延設したワ
ード線、309は層間絶縁膜、310はコンタクト孔、
311は前記コンタクト孔を埋め込むWプラグ、312
はアルミ配線である。
In FIG. 5, 301 is a Si substrate and 302 is
Is an element isolation oxide film, 306 is an Al 2 O 3 layer, 307 is a gate oxide film, 308 is a gate electrode and a word line extending therefrom, 309 is an interlayer insulating film, 310 is a contact hole,
311 is a W plug for filling the contact hole, 312
Is aluminum wiring.

【0031】次に本第三の実施例の半導体装置の製造方
法について述べる。まず図6(a)に示す様に、半導体
基板上に約1〜10nmのパッド酸化膜303と50〜
500nmのSi34膜304をこの順に形成し、フォ
トリソグラフィー及びドライエッチングにより、素子分
離領域のパッド酸化膜303及びSi34膜304を除
去する。その後、熱酸化により素子分離酸化膜302を
形成する(LOCOS法)。次に、前記パッド酸化膜3
03及びSi34膜304を除去せずに、それをマスク
にしてAl+をイオン注入する。この際注入飛程は前記
素子分離酸化膜302中になる様にし、さらには前記パ
ッド酸化膜303及びSi34膜304を突き抜けない
様に設定する必要がある。このようにして素子分離酸化
膜302中にAl層305を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the third embodiment will be described. First, as shown in FIG. 6A, pad oxide films 303 and 50
A Si 3 N 4 film 304 of 500 nm is formed in this order, and the pad oxide film 303 and the Si 3 N 4 film 304 in the element isolation region are removed by photolithography and dry etching. After that, the element isolation oxide film 302 is formed by thermal oxidation (LOCOS method). Next, the pad oxide film 3
03 and the Si 3 N 4 film 304 are not removed, and Al + is ion-implanted using the film as a mask. At this time, the implantation range needs to be set in the element isolation oxide film 302 and further set so as not to penetrate the pad oxide film 303 and the Si 3 N 4 film 304. Thus, the Al layer 305 is formed in the element isolation oxide film 302.

【0032】その後図6(b)に示す様に、再度熱酸化
することにより、Al層305を酸化し、Al23層3
06を形成する。その後パッド酸化膜303及びSi3
4膜304を全面除去し、ゲート酸化膜307、ゲー
ト電極及びそれより延設されたワード線308を形成
し、その上に層間絶縁膜309を形成する。この場合層
間絶縁膜309は100nm程度のSiO2膜(下層)
とBPSG膜(上層)の積層構造を用いた。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the Al layer 305 is oxidized by thermal oxidation again, and the Al 2 O 3 layer 3 is formed.
06 is formed. After that, the pad oxide film 303 and Si 3
The N 4 film 304 is entirely removed, a gate oxide film 307, a gate electrode and a word line 308 extending therefrom are formed, and an interlayer insulating film 309 is formed thereon. In this case, the interlayer insulating film 309 is a SiO 2 film (lower layer) with a thickness of about 100 nm.
And a BPSG film (upper layer) are used.

【0033】次に図6(c)に示す様に、例えばCF4
やCHF3系のガスを用いたドライエッチング法により
ワード線308上にコンタクト孔310を形成する。こ
の際、実施例1と同様に、コンタクト孔310は素子分
離酸化膜302上のみに形成しなければならず、従って
フォトリソグラフィー工程におけるマスクの合わせずれ
や、寸法ばらつきにより、コンタクト孔310形成の際
にワード線308を踏み外すと、素子分離酸化膜302
中のAl23層306に到達する。ここでAl23層の
ドライエッチング速度はSiO2膜に対し約1/7以下
であるためAl23層306は層間絶縁膜309に対し
てエッチングストッパーとなり、Si基板301には到
達せず、Si基板301とはショートしない。従ってコ
ンタクト孔幅d3≧ワード線幅L3であっても良い。その
後図5に示す様に、コンタクト孔310をWプラグ31
1等で埋め込み、その後アルミ配線312を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, for example, CF 4
A contact hole 310 is formed on the word line 308 by a dry etching method using a CHF 3 -based gas. At this time, as in the first embodiment, the contact hole 310 has to be formed only on the element isolation oxide film 302. Therefore, when the contact hole 310 is formed due to mask misalignment and dimensional variation in the photolithography process. When the word line 308 is stepped off, the element isolation oxide film 302
The inner Al 2 O 3 layer 306 is reached. Since the dry etching rate of the Al 2 O 3 layer is about 1/7 or less that of the SiO 2 film, the Al 2 O 3 layer 306 serves as an etching stopper for the interlayer insulating film 309 and does not reach the Si substrate 301. Therefore, it does not short-circuit with the Si substrate 301. Therefore, the contact hole width d 3 ≧ word line width L 3 may be satisfied. Then, as shown in FIG.
Then, the aluminum wiring 312 is formed.

【0034】ここで上記の注入種Al+は、その酸化膜
がその後のコンタクト孔形成のためのドライエッチング
の際に層間絶縁膜309(この場合はSiO2膜やBP
SG膜)よりドライエッチング速度が1/3以下の遅い
膜であれば他の膜でも構わない。
Here, the implantation seed Al + has an oxide film whose interlayer insulating film 309 (in this case, an SiO 2 film or a BP film) is formed during dry etching for forming a contact hole.
Another film may be used as long as the dry etching rate is 1/3 or less than that of the SG film).

【0035】上記の様な構成によれば、コンタクト孔3
10形成の際、ワード線308のコンタクト部に合わせ
余裕のための幅広い領域を形成しなくても、コンタクト
孔310はSi基板301とショートせず、安定なコン
タクトを形成することができ、ワード線308の配線ピ
ッチを小さくすることができ、LSIの高集積化が可能
となる。
According to the above construction, the contact hole 3
When forming 10, the contact hole 310 is not short-circuited with the Si substrate 301 and a stable contact can be formed without forming a wide area for a contact portion of the word line 308 to form a stable contact. The wiring pitch of 308 can be reduced, and the LSI can be highly integrated.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、素子分離酸化膜と同一領域内部に(例えば
素子分離酸化膜上または素子分離酸化膜下または素子分
離酸化膜中のいずれかに)選択的にエッチングストッパ
ーとなる絶縁膜を形成しているため、素子分離酸化膜上
の下層配線上にコンタクト孔を形成する際に、前記下層
配線のコンタクト部の幅がコンタクト孔の幅以下であ
り、前記配線を踏み外しても、前記絶縁膜でエッチング
が止まるため、前記コンタクト孔が半導体基板とショー
トすることがなく、従って前記下層配線のコンタクト部
に合わせ余裕のための幅広い領域を設ける必要がなく、
配線ピッチを小さくすることができ、高集積化すること
ができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, it can be formed within the same region as the element isolation oxide film (for example, on the element isolation oxide film, under the element isolation oxide film, or in the element isolation oxide film). Because an insulating film that selectively acts as an etching stopper is formed, when the contact hole is formed on the lower layer wiring on the element isolation oxide film, the width of the contact portion of the lower layer wiring is the width of the contact hole. Since the etching is stopped at the insulating film even when the wiring is stepped off, the contact hole does not short-circuit with the semiconductor substrate, and thus a wide area is provided for the contact portion of the lower layer wiring for a margin. No need to
The wiring pitch can be reduced and high integration can be achieved.

【0037】また本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、素子分離酸化膜と同一領域内部に(例えば素子分離
酸化膜上または素子分離酸化膜下または素子分離酸化膜
中のいずれかに)選択的にエッチングストッパーとなる
絶縁膜を形成することができるため、素子分離酸化膜の
上方にある配線上にコンタクト孔を形成する際に、フォ
トリソグラフィー工程における合わせずれや寸法ばらつ
きにより、前記配線を踏み外しても、前記絶縁膜でエッ
チングが止まるため、前記コンタクト孔が半導体基板と
ショートすることがなく、従ってフォトリソグラフィー
工程の合わせずれや寸法ばらつき、及びオーバーエッチ
ングに対してプロセス余裕度が増大すると共に、コンタ
クトが形成される部分において前記配線を幅広くする必
要がなく、配線ピッチを小さくすることができ、高集積
化することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a selection is made within the same region as the element isolation oxide film (for example, either on the element isolation oxide film, under the element isolation oxide film, or in the element isolation oxide film). Since it is possible to form an insulating film that serves as an etching stopper, when the contact hole is formed on the wiring above the element isolation oxide film, the wiring is missed due to misalignment or dimensional variation in the photolithography process. However, since the etching is stopped at the insulating film, the contact hole does not short-circuit with the semiconductor substrate, and therefore misalignment and dimensional variation in the photolithography process, and the process margin with respect to overetching are increased, It is not necessary to widen the wiring in the portion where the contact is formed, It is possible to reduce the switch, it can be highly integrated.

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

【図1】(a)は本発明の第1の実施例における半導体
装置のパターン平面図 (b)は同実施例における半導体装置のX−X’断面図
FIG. 1A is a pattern plan view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX ′ of the semiconductor device according to the same embodiment.

【図2】本発明の第1の実施例における製造工程断面図FIG. 2 is a sectional view of a manufacturing process in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例における半導体装置の断
面図
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】同実施例における製造工程断面図FIG. 4 is a sectional view of a manufacturing process in the example.

【図5】本発明の第3の実施例における半導体装置の断
面図
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】同実施例における製造工程断面図FIG. 6 is a sectional view of a manufacturing process in the embodiment.

【図7】(a)は従来例における半導体装置のパターン
平面図 (b)は従来例における半導体装置のY−Y’断面図
FIG. 7A is a pattern plan view of a semiconductor device according to a conventional example, and FIG. 7B is a sectional view taken along line YY ′ of the semiconductor device according to the conventional example.

【図8】従来例における半導体装置の製造工程の断面図FIG. 8 is a sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 Si基板 102 素子分離酸化膜 103 Al膜 104 Al23膜 105 ゲート酸化膜 106 ゲート電極及びワード線 107 層間絶縁膜 108 コンタクト孔 109 Wプラグ 110 Al配線 201 Si基板 202 パッド酸化膜 203 Si34膜 204 酸化膜 205 素子分離酸化膜 206 ゲート酸化膜 207 ゲート電極及びワード線 208 層間絶縁膜 209 コンタクト孔 210 Wプラグ 211 Al配線 301 Si基板 302 素子分離酸化膜 303 パッド酸化膜 304 Si34膜 305 Al注入層 306 Al23膜 307 ゲート酸化膜 308 ゲート電極及びワード線 309 層間絶縁膜 310 コンタクト孔 311 Wプラグ 312 Al配線101 Si substrate 102 Element isolation oxide film 103 Al film 104 Al 2 O 3 film 105 Gate oxide film 106 Gate electrode and word line 107 Interlayer insulating film 108 Contact hole 109 W plug 110 Al wiring 201 Si substrate 202 Pad oxide film 203 Si 3 N 4 film 204 Oxide film 205 Element isolation oxide film 206 Gate oxide film 207 Gate electrode and word line 208 Interlayer insulating film 209 Contact hole 210 W plug 211 Al wiring 301 Si substrate 302 Element isolation oxide film 303 Pad oxide film 304 Si 3 N 4 film 305 Al injection layer 306 Al 2 O 3 film 307 Gate oxide film 308 Gate electrode and word line 309 Interlayer insulating film 310 Contact hole 311 W plug 312 Al wiring

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成された素子分離酸化膜
と、 少なくともこの素子分離酸化膜と同一領域内部に設けら
れた第1の絶縁膜と、 この第1の絶縁膜上に形成された第1の配線と、 この第1の配線上に形成された第2の絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜に形成され、前記第1の絶縁膜及び前
記第1の配線に至るコンタクト孔と、 このコンタクト孔を介して前記第1の配線に接続された
第2の配線とを有し、 前記第1の絶縁膜は前記第2の絶縁膜と異なる膜である
ことを特徴とする半導体装置。
1. An element isolation oxide film formed on a semiconductor substrate, a first insulating film provided at least in the same region as the element isolation oxide film, and an element isolation oxide film formed on the first insulating film. A first wiring, a second insulating film formed on the first wiring, and a contact hole formed in the second insulating film and extending to the first insulating film and the first wiring, And a second wiring connected to the first wiring through the contact hole, wherein the first insulating film is a film different from the second insulating film. .
【請求項2】前記第1の絶縁膜は前記コンタクト孔を形
成する時のエッチング速度が前記第2の絶縁膜に対して
1/3以下の遅い膜であることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
2. The first insulating film is a film whose etching rate when forming the contact hole is slower than ⅓ of that of the second insulating film. Semiconductor device.
【請求項3】前記第1の絶縁膜は前記素子分離酸化膜上
に形成されたことを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is formed on the element isolation oxide film.
【請求項4】前記コンタクト孔の幅は前記第1の配線に
おける前記コンタクト孔が形成される部分の配線幅以上
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the contact hole is equal to or larger than a wiring width of a portion of the first wiring where the contact hole is formed.
【請求項5】前記第1の配線はMOSFETのゲート電
極から延設されたものであることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。
5. The first wiring is extended from a gate electrode of a MOSFET.
The semiconductor device described.
【請求項6】半導体基板上に素子分離酸化膜を形成する
工程と、 少なくともこの素子分離酸化膜と同一領域内部に選択的
に第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の配線を形成する工程と、 前記第1の配線上に第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜に、前記第1の絶縁膜及び前記第1の
配線に至るコンタクト孔を形成する工程と、 このコンタクト孔を介して前記第1の配線に接続する第
2の配線を形成する工程とを有し、 前記第1の絶縁膜は前記第2の絶縁膜と異なる膜を用い
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A step of forming an element isolation oxide film on a semiconductor substrate, a step of selectively forming a first insulating film in at least the same region as the element isolation oxide film, and the first insulating film. A step of forming a first wiring on the first wiring, a step of forming a second insulating film on the first wiring, and a step of forming the second insulating film on the first insulating film and the first wiring. And a step of forming a second wiring connected to the first wiring through the contact hole, wherein the first insulating film is the second insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a film different from the above is used.
【請求項7】前記第1の絶縁膜は前記コンタクト孔を形
成する時のエッチング速度が前記第2の絶縁膜に対して
1/3以下の遅い膜であることを特徴とする請求項6記
載の半導体装置の製造方法。
7. The first insulating film is a film whose etching rate when forming the contact holes is slower than ⅓ or less of that of the second insulating film. Of manufacturing a semiconductor device of.
【請求項8】前記第1の絶縁膜を前記素子分離酸化膜上
に選択的に形成することを特徴とする請求項6記載の半
導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first insulating film is selectively formed on the element isolation oxide film.
【請求項9】前記第1の絶縁膜を形成する工程は、 前記素子分離酸化膜上にのみ選択的に導電性膜を堆積す
る工程と、 この導電性膜を酸化し、前記第1の絶縁膜とする工程と
を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置の
製造方法。
9. The step of forming the first insulating film includes the step of selectively depositing a conductive film only on the element isolation oxide film, and the step of oxidizing the conductive film to form the first insulating film. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising a step of forming a film.
【請求項10】前記導電性膜はAlまたはCuであるこ
とを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the conductive film is Al or Cu.
【請求項11】前記コンタクト孔の幅は前記第1の配線
における前記コンタクト孔が形成される部分の配線幅以
上であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 6, wherein a width of the contact hole is equal to or larger than a wiring width of a portion of the first wiring in which the contact hole is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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