JPH0817918A - 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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JPH0817918A
JPH0817918A JP14767794A JP14767794A JPH0817918A JP H0817918 A JPH0817918 A JP H0817918A JP 14767794 A JP14767794 A JP 14767794A JP 14767794 A JP14767794 A JP 14767794A JP H0817918 A JPH0817918 A JP H0817918A
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JP
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insulating film
wiring layer
contact hole
layer
forming
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JP14767794A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Iguchi
知之 井口
Toshihiko Katsura
敏彦 桂
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】配線幅の異なる埋め込み配線層及びコンタクト
ホ−ル上に配置された埋め込み配線層を有し、それらの
配線抵抗が制御された半導体装置とその製造方法を提供
することである。 【構成】シリコン基板11上にP−SiO膜13、Si
N膜14を堆積させる。レジスト15aを用いてSiN
膜14をエッチングしてコンタクトホ−ル用開口部21
を形成する。全面にP−SiO膜16を堆積させ、レジ
スト15bをマスクにP−SiO膜16,13のエッチ
ングを行い、コンタクトホ−ル22、埋め込み配線層用
の第1の溝部23及び第2の溝部24を形成する。全面
に導電物を堆積し後、CMP法を用いて導電層17、第
1の埋め込み配線層18及び第2の埋め込み配線層19
とが形成される。

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配線技術に
係わり、特にコンタクトホ−ル上に形成される埋め込み
型配線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の設計ル−ルが微細化される
に伴い配線が多層化されており、半導体装置の製造工程
における配線工程の割合が増加している。そのため、半
導体装置の製造コストの低減や工程の簡略化を図る上で
も、配線技術は重要となっている。ところで、配線は水
平方向に微細化されるのに対し垂直方向にはスケ−リン
グされず、配線の上層ほど段差が大きくなる。そのた
め、多層配線を形成するに際し層間膜の平坦化が重要で
あり、CMP(chemical mechanical polishing )技術
を用いたり、また配線を埋め込み型配線としている。
【0003】以下、図3を参照して、従来の埋め込み配
線層及びその形成方法を説明する。シリコン基板101
には拡散層102が設けられており、シリコン基板10
1上に第1の酸化膜103を形成し、その上にレジスト
104aを形成する。拡散層102と電気的導通を図る
コンタクトホ−ル105を形成するため、レジスト10
4aにパタ−ニングを施した後、RIE等により第1の
酸化膜103を選択的にエッチングしてコンタクトホ−
ル105を形成する(同図(a))。
【0004】レジスト104aを除去後、コンタクトホ
−ル105を含む第1の酸化膜103上に導電物を堆積
させた後、CMPでコンタクトホ−ル105以外の導電
物を取り除き、コンタクトホ−ル105内に導電層10
6を形成する。主面上に第2の酸化膜107を堆積させ
た後、レジスト104bを形成する。埋め込み配線層を
形成するため、レジスト104bにパタ−ニングを施す
(同図(b))。
【0005】第2の酸化膜107をRIE等によりエッ
チングし、埋め込み配線層用の第1の開口部108と第
2の開口部109とを形成する(同図(c))。続い
て、それら開口部108,109を含む第2の酸化膜1
07上に導電物を堆積後、CMPで開口部108,10
9以外の導電物を取り除き、第1の埋め込み配線層11
0と第2の埋め込み配線層111とを形成する(同図
(d))。
【0006】このような方法において、各埋め込み配線
層用の開口部108,109を形成するに際し、各開口
部のエッチング深さは開口部の幅に依存している。開口
幅が同じであればエッチング深さも同じであり、導電物
を埋め込んだ後のCMPにより断面積が制御できる。
【0007】しかし、各埋め込み配線層の配線幅は異な
るため次のような問題が生じる。図4に示す如く、第1
の開口部108の幅は第2の開口部109の幅よりも広
く、その結果エッチング深さも深くなっている。つま
り、開口幅の狭い第2の開口部109にエッチングの照
準を合わると、第1の開口部108はオ−バエッチング
部分120(丸印で囲まれた部分)のように開口され
る。特に、下地にコンタクトホ−ルを埋め込む導電層1
06が形成されている場合、オ−バ−エッチング量はバ
ラツキがあるため制御できない。
【0008】また図5は、配線幅に対するエッチング深
さの比を示したものである。エッチング深さの比は、配
線幅0.6μmのエッチング深さを基準1とした比であ
る。同図によれば明らかに、配線幅が広くなるにつれエ
ッチング深さが深くなっており、配線幅の異なる埋め込
み配線層の断面積を制御することは難しい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、埋め込
み配線層を形成する際のエッチング深さは配線幅に依存
している。半導体装置内に形成される埋め込み配線層は
異なる配線幅であり、更にエッチングはウェハ内におい
てバラツキがあるため、埋め込み配線層の断面積を制御
することは困難である。特に、コンタクトホ−ル上に形
成された埋め込み配線層の場合は顕著となる。そのた
め、埋め込み配線層に流れる電流密度や配線抵抗らの制
御を精密に行うことが難しいという問題が生じる。
【0010】それ故に、本発明の目的は、電流密度及び
配線抵抗が精密に制御された埋め込み配線層を有する半
導体装置、特にコンタクトホ−ル上に形成された埋め込
み配線層を有する半導体装置及びその製造方法を提供す
ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、半導体基板上の第1の絶縁膜に形成されたコンタク
トホ−ルに埋め込まれた導電層と、上記第1の絶縁膜上
に形成された第2の絶縁膜と、上記第2の絶縁膜上に形
成された第3の絶縁膜と、上記第3の絶縁膜に形成され
上記第2の絶縁膜が露出する溝部に埋め込まれた埋め込
み配線層とからなる。上記第2の絶縁膜は上記第3の絶
縁膜に対しエッチング障壁となり、上記埋め込み配線層
は上記導電層上に配置されると共に電気的に接続され
る。
【0012】本発明による半導体装置の一製造方法は、
半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、上記第
1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、コンタ
クトホ−ル形成予定領域の第1の絶縁膜を露出させるよ
うに上記第2の絶縁膜に開口部を形成する工程と、上記
第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する工程と、上記
第3の絶縁膜と上記第1の絶縁膜とを同時に開口し埋め
込み配線層用の溝部及びコンタクトホ−ルを形成する工
程と、上記溝部及び上記コンタクトホ−ルに導電物を埋
め込む工程とからなる。
【0013】
【作用】上記半導体装置によれば、上記第2の絶縁膜は
上記第3の絶縁膜のエッチングストッパ−となるため、
上記第3の絶縁膜に形成される溝部のエッチング深さは
一定となる。それにより、配線幅の異なる埋め込み配線
層を同時に形成する場合にも埋め込み配線層の電流密度
及び配線抵抗を制御できる。特に、上記埋め込み配線層
が上記コンタクトホ−ル上に配置された場合にオ−バ−
エッチングを生じることなく上記埋め込み配線層は形成
される。
【0014】上記製造方法によれば、上記コンタクトホ
−ルは、上記第2の絶縁膜に設けれた上記開口部を用い
て、上記溝部を形成する際に自己整合的に形成される。
その上、上記溝部を形成する際に上記第2の絶縁膜はエ
ッチングストッパ−として作用するため、上記溝部は異
なる配線幅であっても全て同一の深さに形成することが
できる。更に、上記コンタクトホ−ルと上記溝部の埋め
込みは同時になされるため、製造工程が短縮される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。先ず、本発明の第1の実施例を図1より説明す
る。シリコン基板11上には拡散層12が形成されてい
る。シリコン基板11上に絶縁膜、例えばプラズマ酸化
膜(以下、P−SiO膜)13を形成し、その上にCV
D法により窒化膜(以下、SiN膜)14を1000オ
ングストロ−ム堆積させる。SiN膜14上にレジスト
15aを形成し、該レジスト15aにコンタクトホ−ル
のパタ−ニングを行う。続いて、レジスト15aをマス
クに用いて、CDE法によりSiN膜14をエッチング
してコンタクトホ−ル用開口部21を形成する(同図
(a))。
【0016】レジスト15aを除去後、SiN膜上にC
VD法にて絶縁膜、例えばP−SiO膜16を0.8μ
m堆積させる。その上にレジスト15bを形成し、該レ
ジスト15bに埋め込み配線層のパタ−ニングを行う。
続いて、レジスト15bをマスクにRIE法によりP−
SiO膜16,13のエッチングをして、コンタクトホ
−ル22、埋め込み配線層用の第1の溝部23及び第2
の溝部24を形成する(同図(b))。
【0017】ここで、第1の溝部23とコンタクトホ−
ル22とは同時に形成され、特に、コンタクトホ−ル2
2は、SiN膜14に形成されたコンタクトホ−ル用開
口部21により自己整合的に形成される。また、P−S
iO/SiNのエッチング選択比は20/1であるた
め、第1の溝部23と第2の溝部24とはいずれも同一
の深さに形成される。
【0018】レジスト15bを除去後、導電物、例えば
Al合金をコンタクトホ−ル22及び各溝部23,24
を含む全面に堆積させる。その後、全面をCMP法によ
りコンタクトホ−ル22及び各溝部23,24以外の上
記導電物を取り除き、コンタクトホ−ル22には導電層
17、第1の溝部23には第1の埋め込み配線層18及
び第2の溝部24には第2の埋め込み配線層19とが形
成される(同図(c))。
【0019】次に、本発明の第2の実施例を図2より説
明する。第1実施例と同様に、半導体基板11上にP−
SiO膜13及びSiN膜14を形成させる。続いて、
CVD法を用いてP−SiO膜16を0.8μm堆積さ
せ、その上にレジスト15aを形成させる。該レジスト
15aに埋め込み配線層のパタ−ニングを行い、それを
マスクにしてRIE法によりP−SiO膜16をエッチ
ングし、第1の溝部23、第2の溝部24とが形成され
る(同図(a))。
【0020】レジスト15aを除去後、新にレジスト1
5bを全面に形成し、該レジスト15bにコンタクトホ
−ルのパタ−ニングを行う。それをマスクに用いてCD
E法によりSiN膜14をエッチングし、引続きRIE
法にてSiO膜13をエッチングし、コンタクトホ−ル
22を形成する(同図(b))。
【0021】レジスト15bを除去後、第1実施例と同
様に、導電層17、第1の埋め込み配線層18及び第2
の埋め込み配線層19とを形成する(同図(c))。こ
のような方法によれば、配線幅の異なる埋め込み配線層
の溝部を形成する際に、SiN膜がエッチング障壁とな
るため溝部の深さを同一に形成することができる。その
結果、埋め込み配線層の配線抵抗や電流密度を容易に制
御することが可能である。
【0022】更に、コンタクトホ−ルと埋め込み配線層
用溝部とを導電物により同時に埋め込むことができるた
め、導電物の埋め込み工程(スパッタ、CMP)が1回
ですみ、製造工程を短縮することができる。
【0023】尚、本実施例におけるコンタクトホ−ルは
半導体基板に形成された拡散層とのコンタクトを図る場
合であるが、ポリシコン配線層や金属配線とのコンタク
トを図る場合にも同様である。また、本実施例ではSi
N膜をエッチング障壁として用いているが、Al2
3膜、アモルファスSi膜を用いることができるのはい
うまでもない。
【0024】
【発明の効果】半導体装置には配線幅の異なる埋め込み
配線層が多数形成される。その場合、エッチング障壁と
なる絶縁膜上に埋め込み配線層が形成される絶縁膜を形
成することにより、配線幅の異なる埋め込み配線層用の
溝部を同一の深さにしかも容易に形成することができ
る。また、コンタクトホ−ル上に埋め込み配線層が位置
される場合に、コンタクトホ−ルは上記エッチング障壁
となる絶縁膜を用いて自己整合的に形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における半導体装置及び
その製造方法を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例における半導体装置及び
その製造方法を示す断面図である。
【図3】従来の半導体装置及びその製造方法を示す断面
図である。
【図4】図3(c)の拡大図である。
【図5】埋め込み配線層を形成する際の各配線幅に対す
るエッチング深さの比を示す図である。
【符号の説明】
11…シリコン基板、12…拡散層、13、16…P−
SiO膜 14…SiN膜、15a,b…レジスト、17…導電層 18…第1の埋め込み配線層、19…第2の埋め込み配
線層 21…コンタクトホ−ル用開口部、22…コンタクトホ
−ル22 23…第1の溝部、24…第2の溝部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡散層を有する半導体基板上に形成され
    た第1絶縁膜と、上記第1絶縁膜上に形成された第2絶
    縁膜と、上記第2絶縁膜上に形成された第3絶縁膜と、
    上記第3絶縁膜に選択的に設けられ上記第2絶縁膜表面
    を露出させる複数の埋め込み配線層用溝部と、上記各埋
    め込み配線層用溝部に形成された複数の埋め込み配線層
    とをからなることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記第2絶縁膜は、窒化膜、酸化アルミ
    ニウム膜またはアモルファスシリコン膜からなることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記第1絶縁膜に設けられ上記拡散層表
    面を露出させる開口部に埋め込まれた導電層と、上記導
    電層上に配置されかつ上記導電層に接続する上記複数の
    埋め込み配線層のうちの少なくとも一つの埋め込み配線
    層とからなる請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 拡散層を有する半導体基板上に第1絶縁
    膜を形成する工程と、 上記第1絶縁膜上に第2絶
    縁膜を形成する工程と、 上記第1絶縁膜の上記拡散層とのコンタクトホ−ル形成
    予定領域を露出するように上記第2絶縁膜を開口する工
    程と、 上記主面上に第3の絶縁膜を形成する工程と、 上記コンタクトホ−ル形成予定領域上の上記第3絶縁膜
    を開口する同時に上記第コンタクトホ−ル形成予定領域
    の上記第1絶縁膜を開口し第1の埋め込み配線層用溝部
    及びコンタクトホ−ルを形成すると共に、上記第2絶縁
    膜表面が露出するように上記第3絶縁膜を開口し第2の
    埋め込み配線層用溝部を形成する工程と、 上記第1の埋め込み配線層用溝部、上記コンタクトホ−
    ル及び上記第2の埋め込み配線層用溝部に導電物を埋め
    込み第1の埋め込み配線層、導電層及び第2の埋め込み
    配線層を形成する工程とからなることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記コンタクトホ−ルは、上記第1の埋
    め込み配線用溝部を形成する際に自己整合的に形成され
    ることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 拡散層を有する半導体基板上に第1絶縁
    膜を形成する工程と、 上記第1絶縁膜上に第2絶
    縁膜を形成する工程と、 上記第2絶縁膜表面を露出させるように上記第3絶縁膜
    を開口して、第1の埋め込み配線層用溝部及び第2の埋
    め込み配線層用溝部を形成する工程と、 上記第1の埋め込み配線層用溝部内の上記第2絶縁膜及
    び上記第1絶縁膜を開口し、上記拡散層とのコンタクト
    ホ−ルを形成する工程と、 上記第1の埋め込み配線層用溝部、上記コンタクトホ−
    ル及び上記第2の埋め込み配線層用溝部に導電物を埋め
    込み第1の埋め込み配線層、導電層及び第2の埋め込み
    配線層を形成する工程とからなることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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