JPH08330417A - 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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JPH08330417A
JPH08330417A JP13000695A JP13000695A JPH08330417A JP H08330417 A JPH08330417 A JP H08330417A JP 13000695 A JP13000695 A JP 13000695A JP 13000695 A JP13000695 A JP 13000695A JP H08330417 A JPH08330417 A JP H08330417A
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sidewall
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insulating film
film
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーラップレスコンタクトを実現し集積
度を向上できる半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 基板11上に配線12を形成し、配線12の
側壁に絶縁性材料からなるサイドウォール13を形成す
る。配線12を覆う状態で基板11上に層間絶縁膜14
を成膜し、次いで配線12とサイドウォール13とをス
トッパにした層間絶縁膜14のエッチングによって配線
12に達するコンタクトホール15を形成する。これに
よって、隣接する配線間の絶縁性を阻害することなくサ
イドウォール13の幅に対応してコンタクトホール15
の合わせ余裕を大きくする。

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
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3には、従来の製造方法で製造した半
導体装置の一例を示す。この半導体装置は、以下のよう
にして製造する。先ず、基板31上に配線32を形成す
る。次に、この配線32を覆う状態で基板31上に層間
絶縁膜33を成膜する。次いで、配線32に達するコン
タクトホール34を層間絶縁膜33に形成する。
【0003】ここで、上記配線32の線幅がコンタクト
ホール34の開口幅程度である場合には、コンタクトホ
ール34を形成する位置に合わせずれが生じると、コン
タクトホールの形成位置が配線上から外れてしまう。こ
のような場合、図4の断面図に示すように、コンタクト
ホール34形成のための層間絶縁膜33のオーバーエッ
チングによって、配線32の側周部の層間絶縁膜がエッ
チングされてこの部分にトレンチaが形成される。この
トレンチaは、次の工程でコンタクトホール34内に埋
め込みプラグを形成した場合にボイドとして残る。そし
て、上記方法によって製造された半導体装置を高温放置
した場合に、このボイドの部分のガスが膨張して応力が
集中したり、配線の腐食を引き起こす要因になる。
【0004】そこで、図5に示すように、コンタクトホ
ール34の位置合わせの精度を考慮して線幅を部分的に
広くしたパッド部35を配線32に設け、このパッド部
35にコンタクトホール34が形成されるようにしてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の高
集積化と高機能化が進展している。ところが、上記半導
体装置の製造方法では、図5に示したように配線32に
線幅を広くしたパッド部3を設けているため、隣接する
配線32a(32),32b(32)間のピッチdがパ
ッド部を設けていない場合よりも広くなる。これは、同
一レイアウト面積に配置できる配線の面積を狭め、半導
体装置の高集積化を妨げる要因になる。
【0006】そこで、本発明はコンタクトホールの開口
幅と同程度の配線幅で配線を形成するいわゆるオーバー
ラップレスコンタクトの形成を実現し高集積化を達成す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の半導体装置の製造方法は、先ず配線の側壁
に絶縁性材料からなるサイドウォールを形成した後、こ
れらを覆う状態で層間絶縁膜を成膜し、次いで、配線と
前記サイドウォールとをストッパにした層間絶縁膜のエ
ッチングによって当該配線に達するコンタクトホールを
形成する工程を備えている。
【0008】
【作用】上記半導体装置の製造方法では、配線とこの側
壁に形成したサイドウォールとをストッパにした層間絶
縁膜のエッチングによってコンタクトホールを形成する
ため、配線幅を広くすることなくサイドウォールの幅に
対応してコンタクトホールの合わせ余裕が大きくなる。
また、サイドウォールは絶縁性材料からなるものである
ため、配線の配置間隔を広げることなく隣接する配線間
の絶縁性が確保される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例を示す断面工程図で
ある。先ず、図1(1)に示す第1工程では、例えば表
面が絶縁膜で覆われた基板11上に、後の工程で形成す
るコンタクトホールの開口幅と同程度の線幅を有する配
線12を形成する。ここでは、先ず、スパッタ成膜法に
よって配線12になる導電層を基板11上に成膜する。
この導電層は、例えばチタン(Ti)及び窒化チタン
(TiN)からなるバリアメタル層,アルミニウム(A
l),アルミニウム−シリコン(Al−Si)またはア
ルミニウム−シリコン−銅(Al−Si−Cu)等のA
l系材料またはCu系材料からなる配線層,TiNから
なる反射防止膜の順に下層から積層した構造で成膜す
る。ここでは、配線層にはAlを用いることとする。
【0010】次に、リソグラフィー法によって上記導電
層上にレジストパターン(図示せず)を形成した後、こ
のレジストパターンをマスクにして当該導電層をエッチ
ングすることによって、基板11上に当該導電層からな
る配線12を形成する。この配線12と、ここでは図示
しない隣接する配線との間隔は、これらの配線を形成す
る際に行うリソグラフィーの解像度を考慮した最小幅に
する。
【0011】次に、図1(2)に示す第2工程では、配
線12の側壁に、絶縁性材料からなるサイドウォール1
3を形成する。このサイドウォール13は、後の工程で
形成するコンタクトホールの合わせずれ幅よりも広い幅
で形成するここでは、例えば先ず、配線12を覆う状態
で基板11上にサイドウォール13になる絶縁膜を成膜
する。この絶縁膜は、次の工程で成膜する層間絶縁膜1
4よりも、エッチング選択比を低く保てるものを用い
る。このような膜としてここでは窒化シリコン(Si
N)を用いることとし、この成膜は例えば以下のように
条件を設定したCVD法によって行う。 成膜雰囲気内のガス圧力 :566Pa 成膜温度 :400℃ RE電力 :690W 反応ガス及び流量 :N2 =4000sccm SiH4 =290sccm NH3 =90sccm また、サイドウォール13の幅を上記のように設定する
ことから、上記コンタクトホールの合わせずれ幅が0.
1μm程度である場合、上記絶縁膜の膜厚を150nm
程度にする。尚、サイドウォール13を構成する上記絶
縁膜としては、SiNの他に酸化窒化シリコン(SiO
N)や炭化シリコン(SiC)を用いても良い。
【0012】次に、反応性イオンエッチング(Reactive
Ion Etching:以下、RIEと記す)によって上記絶縁
膜を全面エッチバックし、配線12の側壁に自己整合的
に当該絶縁膜からなるサイドウォール13を形成する。
ここでは、例えば以下のような条件でRIEを行う。 エッチング雰囲気のガス圧力:13.3Pa RFパワー :800W 反応ガス及び流量 :CHF3 =50sccm CF4 =10sccm Ar=150sccm O2 =20sccm 上記のようにして、0.1μm程度の幅を有するサイド
ウォール13を形成する。
【0013】その後、図1(3)に示す第3工程では、
配線12及びサイドウォール13を覆う状態で、基板1
1上に層間絶縁膜14を成膜する。この層間絶縁膜14
は、例えばTEOS(Tetraethoxysilane:Si(C2 H
5O)4 ) ガスを用いたCVD法によって成膜した酸化シ
リコン膜(TEOS−SiO2 )のような、カバレッジ
性が良好で配線12及びサイドウォール13よりもエッ
チング選択比が大きくなるものを用いる。
【0014】次に、図1(4)に示す第4工程では、リ
ソグラフィー法によってTEOS−SiO2 からなる層
間絶縁膜14上にコンタクトホール形成用のレジストパ
ターン(図示せず)を形成する。このレジストパターン
は、配線12の上部を開口する形状に形成する。その
後、このレジストパターンをマスクにしたRIEによっ
て、配線12に達するコンタクトホール15を層間絶縁
膜14に形成する。ここでは、配線12とサイドウォー
ル13とが上記RIEのストッパになるように、例え
ば、以下のような条件でRIEを行う。 エッチング雰囲気のガス圧力:26Pa RFパワー :1000W 反応ガス及び流量 :CHF3 =50sccm CF4 =10sccm Ar=150sccm これによって、少なくとも配線12に達するコンタクト
ホール15を層間絶縁膜14に形成する。
【0015】その後、ここでは図示しないが、例えばコ
ンタクトホール15の内にTiN膜からなる密着層を介
してタングステンからなる埋め込みプラグを形成し、こ
の埋め込みプラグに接続する上層配線を層間絶縁膜14
上に形成する。次いで、上層配線を覆う状態で層間絶縁
膜14上に上層絶縁膜を成膜し、当該上層絶縁膜に当該
上層配線のポンディングパッド部分を開口する上部コン
タクトホールを形成して半導体装置を完成させる。
【0016】上記半導体装置の製造方法では、コンタク
トホール15の開口幅と同程度の配線12とコンタクト
ホール15の合わせずれ幅よりも幅の広いサイドウォー
ル13とをストッパにしてコンタクトホール15を形成
する際のRIEを行うため、コンタクトホール15の形
成位置が、配線12及びサイドウォール13上から外れ
て形成されることが防止される。このため、配線12の
幅を広げることなく、当該配線12の側周に上記RIE
によるトレンチが形成されることを防止しながら、配線
12に達するコンタクトホール15を形成することがで
きる。また、絶縁性材料でサイドウォール13を形成し
たため、サイドウォール13によって隣接する配線12
間の絶縁性が阻害されることはない。このため、配線間
のピッチを広げることなく、上記配線12及びサイドウ
ォール13を形成できる。
【0017】次に、本発明の第2実施例を図2に基づい
て説明する。尚、第1実施例と共通の構成要素には、第
1実施例と同一の符号を用いて説明を行う。図2(1)
に示す第1工程では、先ず、上記第1実施例と同様にし
て基板11上に配線12を形成する。その後、配線12
の側壁に、当該配線12と次の工程で形成するサイドウ
ォールとの間に生じる応力を緩和するための緩衝膜21
を成膜する。この緩衝膜21としては、次の工程で成膜
する層間絶縁膜よりも、配線12と同様にエッチング選
択比を低く保てるものを用いる。そして、配線12がA
l系の材料からなるものであり、上記サイドウォールが
SiNからなるものである場合には、このような膜とし
て酸化窒化チタン(TiON),チタン(Ti),酸化
窒化シリコン(SiON)または炭化シリコン(Si
C)等を用いる。
【0018】ここでは、例えば先ず、以下に示すように
条件を設定したスパッタ成膜法によって、配線12を覆
う状態で基板11上に緩衝膜21になるTiN膜を成膜
する。 成膜雰囲気内のガス圧力 :266〜400mPa 成膜温度 :200℃ RE電力 :8kW 反応ガス及び流量 :N2 :Ar=2:1 尚、上記緩衝膜21は、当該緩衝膜21が導電性材料か
らなるものである場合には、ここでは図示しない隣接す
る配線間の絶縁性を確保するために、緩衝性を確保でき
る範囲で薄膜化する。このため、TiN膜は、20nm
程度の膜厚で成膜する。
【0019】次に、反応性イオンエッチング(Reactive
Ion Etching:以下、RIEと記す)によって上記Ti
N膜を全面エッチバックし、配線12の側壁にのみTi
N膜を残してこれを緩衝膜21とする。ここでは、例え
ば以下のような条件で上記RIEを行う。 エッチング雰囲気のガス圧力:26.6Pa RFパワー :800W 反応ガス及び流量 :CHF3 =75sccm Ar=150sccm O2 =20sccm
【0020】上記のようにして、配線12の側壁に緩衝
膜21を成膜した後、上記第1実施例と同様に図2
(2)に示す第2工程を行い、配線12の側壁に緩衝膜
21を介してサイドウォール13を形成する。次で、図
2(3)に示す第3工程を行い、配線12,緩衝膜21
及びサイドウォール13を覆う状態で基板11上に層間
絶縁膜14を成膜する。
【0021】次に、図2(4)に示す第4工程では、上
記第1実施例の第4工程と同様に層間絶縁膜14上にレ
ジストパターン(図示せず)を形成した後、このレジス
トパターンをマスクにしたRIEによって、配線12に
達するコンタクトホール15を層間絶縁膜14に形成す
る。ここでは、配線12,緩衝膜21及びサイドウォー
ル13がストッパになるようにRIEを行う。RIE条
件は、例えば上記第1実施例と同様に設定する。
【0022】上記第2実施例の製造方法では、上記第1
実施例で示した製造方法において、アルミニウム系材料
からなる配線12と、窒化シリコンからなるサイドウォ
ール13との間に生じる応力を緩和する緩衝膜21を、
配線12とサイドウォール13との間に形成したことに
よって、上記第1実施例の効果に加えて、配線12の信
頼性を確保することが可能になる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、配線とこの側壁に形成したサイド
ウォールとをストッパにしたエッチングによって当該配
線に達するコンタクトホールを層間絶縁膜に形成するこ
とで、配線幅を広くすることなくかつ配線間の絶縁性を
確保しながらコンタクトホールの合わせ余裕を大きくす
ることが可能になる。このため、配線の線幅と同程度の
開口幅のコンタクトホールを形成するオーバーラップレ
スコンタクトの形成を実現できる。したがって、半導体
装置の高集積化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す工程図である。
【図2】第2実施例を示す工程図である。
【図3】第1の従来例を示す平面図である。
【図4】第1の従来例を示す断面図である。
【図5】第2の従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
11 基板 12 配線 13 サイドウォール 14 層間絶縁膜 15 コンタクトホール 21 緩衝膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された配線の側壁に絶縁性
    材料からなるサイドウォールを形成する工程と、 前記配線とサイドウォールとを覆う状態で、当該基板上
    に層間絶縁膜を成膜する工程と、 前記配線と前記サイドウォールとをストッパにした層間
    絶縁膜のエッチングによって、当該配線に達するコンタ
    クトホールを形成する工程とを備えたことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記サイドウォールを形成する工程の前には、前記配線
    の側壁に当該配線と前記サイドウォールとの間に生じる
    応力を緩和する緩衝膜を成膜する工程を行い、 前記第3工程では、前記配線と前記サイドウォールと前
    記緩衝膜とをストッパにした層間絶縁膜のエッチングに
    よって、当該配線に達するコンタクトホールを形成する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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