JPH09266252A - 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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JPH09266252A
JPH09266252A JP7469796A JP7469796A JPH09266252A JP H09266252 A JPH09266252 A JP H09266252A JP 7469796 A JP7469796 A JP 7469796A JP 7469796 A JP7469796 A JP 7469796A JP H09266252 A JPH09266252 A JP H09266252A
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JP
Japan
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film
insulating film
conductive layer
contact hole
layer pattern
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JP7469796A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Morishita
泰之 森下
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】深さの異なるコンタクト孔を開口する半導体装
置の製造方法において、エッチング残さがコンタクト孔
の側面に付着するのを防ぐとともに、開口後のコンタク
ト径の精度を高くして歩留まり、信頼性を向上させるこ
と。 【解決手段】浅いコンタクト孔13−3Aを開口する導
電層(7a)上のみに、エッチングレートの低い絶縁膜
14aを残すことにより、深いコンタクト孔13−1に
対して、浅いコンタクト孔のオーバーエッチが低減され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に深さの異なる複数のコンタクト孔を有す
る半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4(a)〜(d)は、従来の深さの異
なる複数のコンタクト孔を有する半導体装置の製造方法
の一例として、MOSトランジスタと容量素子が混載さ
れた半導体装置の製造方法について説明するための工程
順断面図である。
【0003】まず、図4(a)に示すように、例えばP
型シリコン基板1の表面に絶縁分離用のフィールド絶縁
膜2を形成して活性領域を区画し、活性領域の表面にゲ
ート酸化膜3を形成する。次に、ポリシリコン膜4及び
WSix (x≒2)膜5を順次に堆積し、容量酸化膜6
を形成しWSix 膜7を形成する。次に、フォトリソグ
ラフィー法により、WSix 膜7及び容量酸化膜6をパ
ターニングして、図4(b)に示すように、容量素子形
成箇所(ここでは、フィールド絶縁膜上の所望の箇所)
上にWSix 膜7aでなる容量上部電極を形成する。再
びフォトリソグラフィー法によりWSix 膜5及びポリ
シリコン膜4をパターニングして活性領域を横断するゲ
ート電極(WSix 膜5a及びポリシリコン膜4aでな
る)及び容量下部電極(WSix 膜5b及びポリシリコ
ン膜4bでなる)を形成する。次に、イオン注入を利用
して、ゲート電極(5a/4a)と自己整合的にN-
ソース・ドレイン領域8−1,8−2を形成し、酸化シ
リコン膜を堆積し異方性エッチングを行なってスペーサ
9a,9b,9cを形成する。次に、再びイオン注入を
利用して、スペーサ9aと自己整合的にN+ 型ソース・
ドレイン領域10−1,10−2を形成する。こうして
MOSトランジスタと容量素子とが形成される。
【0004】次に図4(c)に示すように、CVD酸化
シリコン膜11を堆積し、図4(d)に示すように、B
PSG膜12を形成した後CMP法により平坦化処理を
行ない、所望の箇所のBPSG膜12およびCVD酸化
シリコン膜11をドライエッチングしてコンタクト孔1
3−1,13−2,13−3を開口する。微細なコンタ
クト孔を開口するには、BPSG膜11を平坦化しなけ
ればならないため、複数の深さの異なるコンタクト孔の
開口が必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の複数のコンタク
ト孔を有する半導体装置では、微細なコンタクト孔を開
口するために層間絶縁膜の平坦化を行うと、拡散層上な
どに比べて凸部となる容量上部電極およびゲート電極上
などでは、絶縁膜が拡散層上に比べて薄くなりコンタク
ト孔が浅くなるため、反応性イオンエッチングで同時に
コンタクト孔を開口するとき、図4(d)の13−3の
ように、浅いコンタクト孔部では、オーバエッチとなり
コンタクト孔側面に導電性の付着物が残り易く、歩留ま
り、信頼性が低下するという問題があった。また、オー
バーエッチによりコンタクト孔の径が大きくなり微細化
に向かない。
【0006】特開平4−106929号公報にはセルフ
アラインコンタクトの形成方法としてMOSトランジス
タ形成後に100nm程度の窒化シリコン膜を堆積して
から1μm程度のPSG膜を堆積することにより、コン
タクトホール部にゲート電極が露出して短格不良を発生
するのを防止する技術が開示されている。便宜上、図4
を借りて説明する。CVD酸化シリコン膜11の代りに
100nmの窒化シリコン膜を堆積し、BPSG膜12
の代りに厚さ1μmのPSG膜を堆積する。次に、N+
型ソース・ドレイン領域10−1からゲート電極(ここ
では、WSix膜5aの代りにSiO2 膜が形成されて
いるものとする)上方にかけてコンタクト孔を形成する
のであるが、まずPSG膜をエッチングし窒化シリコン
膜をこのときのエッチング阻止層として使用する。次
に、窒化シリコン膜をエッチングする。これによりゲー
ト電極がコンタクト孔部に露出するのを防止するのであ
る。
【0007】この手法を複数の深さの異なるコンタクト
孔を同時に形成する場合に適用すると、例えば、CVD
酸化シリコン膜11の代りに窒化シリコン膜を堆積する
か若しくは窒化シリコン膜を堆積してからCVD酸化シ
リコン膜を堆積することになる。深いコンタクト孔(1
3−1,13−2)と浅いコンタクト孔13−3をそれ
ぞれ形成する部分でBPSG膜12の厚さの差が大きい
こと、BPSG膜と窒化シリコン膜とではエッチングレ
ートにそれほど差がつかないことにより、窒化シリコン
膜のエッチング阻止層としての機能が浅いコンタクト孔
の形成に対して十分ではなくオーバエッチの防止は困難
である。
【0008】本発明の目的は、複数の深さの異なるコン
タクト孔を精度よく形成でき歩留り及び信頼性を一層向
上できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に第1の導電層パターン及びこ
れより前記半導体基板表面からみた高さが大きく表面を
第1の絶縁膜で覆われた第2の導電層パターンを形成す
る工程と、所定のエッチング手段に対して前記第1の絶
縁膜よりエッチングレートの大きい第2の絶縁膜を全面
に堆積したのち平坦化処理を行なう工程と、前記エッチ
ング手段により第2の絶縁膜表面から第1の導電層パタ
ーン及び第2の導電層パターンにそれぞれ達する第1の
コンタクト孔及び第2のコンタクト孔を同時に形成する
工程とを有するというものである。
【0010】この場合、第1の絶縁膜を窒化シリコン
膜、第2の絶縁膜を酸化シリコン系絶縁膜とすることが
でき、更に酸化シリコン系絶縁膜をBPSG膜もしくは
CVD酸化シリコン膜とBPSG膜と積層膜とすること
ができる。
【0011】第1の導電層パターン及び第2の導電層パ
ターン上の絶縁膜をエッチングするのに必要な最小限の
時間差を少なくできる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について説明する。これは、MOSトランジスタと容量
素子が混載された半導体装置の製造方法に本発明を適用
した例である。
【0013】まず、図1(a)に示すように、例えばP
型シリコン基板1の表面に絶縁分離用のフィールド絶縁
膜2を形成して活性領域を区画し、活性領域の表面にゲ
ート酸化膜3を形成する。次に、ポリシリコン膜4(厚
さ約150nm)及びWSix (x≒2)膜5(厚さ約
150nm)を順次に堆積し、容量酸化膜6として例え
ば減圧CVD法を用いて約40nmの酸化シリコン膜を
形成しWSix 膜7(厚さ約200nm)を形成する。
次に、窒化シリコン膜14を約200nm成長しフォト
リソグラフィー法により、窒化シリコン膜14、WSi
x 膜7及び容量酸化膜6をパターニングして、図1
(b)に示すように、容量素子形成箇所(ここではフィ
ールド絶縁膜上の所望の箇所)上にWSix 膜7aでな
る容量上部電極(表面を窒化シリコン膜14aで覆われ
た第2の導電層パターン)を形成する。再びフォトリソ
グラフィー法によりWSix 膜5及びポリシリコン膜4
をパターニングして活性領域を横断するゲート電極(W
Six 膜5a及びポリシリコン膜4aでなる第1の導電
層パターン)及び容量下部電極(WSix 膜5b及びポ
リシリコン膜4bでなる)を形成する。次に、イオン注
入を利用して、ゲート電極(5a/4a)と自己整合的
にN- 型ソース・ドレイン領域8−1,8−2を形成
し、酸化シリコン膜を堆積し異方性エッチングを行なっ
てスペーサ9a,9b,9cAを形成する。次に、再び
イオン注入を利用してスペーサ9aと自己整合的にN+
型ソース・ドレイン領域10−1,10−2を形成す
る。こうしてMOSトランジスタと容量素子とが形成さ
れる。
【0014】次に、図1(c)に示すように、全面にC
VD法により酸化シリコン膜(CVD酸化シリコン膜1
1A)を約250nm、BPSG膜12A(B含有率1
0.5mol%、リン含有率4.5mol%)を約14
00nm成長し、CMP法によりN+ 型ソース・ドレイ
ン領域10−1,10−2上で絶縁膜厚が約100nm
になるまで研磨して平坦化する。次に、コンタクト孔を
形成するためのマスクとなる図示しないフォトレジスト
膜を形成し、Ar,CF4 及びCHF3 を20:1:3
の比で混合したガスを用いた反応性イオンエッチングを
行なうことにより、図2に示すように、N+ 型拡散層及
び容量上部電極(7a)にそれぞれ達する第1のコンタ
クト孔13−1,13−2及び第2のコンタクト孔13
−3Aを形成する。エッチングレートはBPSG膜12
A,CVD酸化シリコン膜11A及び窒化シリコン膜1
4aに対して4:3:1となるので第1のコンタクト孔
13−1,13−2と第2のコンタクト孔13−3Aと
を形成するのに必要最小限の時間がほぼ同じになる。従
って第2のコンタクト孔のオーバエッチを10%以下に
抑えられ(窒化シリコン膜14aを設けないときは約1
00%)、コンタクト孔へのエッチング残さの付着を防
ぐことができ、0.36μm径のコンタクト孔を精度よ
く開口でき、歩留りおよび信頼性を向上させることがで
きた。なお、コンタクト孔形成工程までを説明したが、
この後に配線層の形成等を行なうことはいうまでもな
い。
【0015】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。
【0016】第1の実施の形態ではWSix 膜7を形成
し窒化シリコン膜14を堆積した後容量上部電極を形成
するためのパターニングを行なったが、本実施の形態で
はWSix 膜を形成してパターニングを行なって容量上
部電極を形成した後に窒化シリコン膜を堆積し、ゲート
電極及び容量下部電極を形成するためのパターニングを
行なう。そうすると、図3に示すように、容量上部電極
(7a)の表面及び側面を窒化シリコン膜13Aaで覆
うだけでなくゲート電極(5a/4a)の表面にも窒化
シリコン膜14Abで覆うことができる。窒化シリコン
膜の厚さを例えば100nmとし、他の条件は第1の実
施の形態と同じにすると、N+ 型ソース・ドレイン領域
に達する第1のコンタクト孔13−1とゲート電極の表
面に達する第3のコンタクト孔13−4を形成するのに
必要最小限の時間をほぼ同じにすることができる。容量
素子上にはBPSG膜12Bが約150nm残るが、第
2のコンタクト孔13−3Bを形成するのに必要最小限
の時間はやや少なくなるので容量上部電極7aは若干オ
ーバエッチされるが窒化シリコン膜14Aaを設けない
場合の4割程度ですむ。
【0017】以上、導電層パターンを被覆する層間絶縁
膜がCVD酸化シリコン膜とBPSG膜の2層の場合に
ついて説明したが、これは単層でも3層以上でもよい。
高い方の導電層をエッチングレートの小さい第1の絶縁
膜で被覆してコンタクト孔の深さの違いによるエッチン
グに必要な最小限の時間差を小さくすればよいのであ
る。層間絶縁膜(第2の絶縁膜)として酸化シリコン
膜、PSG膜、BSG膜、BPSG膜などの酸化シリコ
ンを主成分とする酸化シリコン系絶縁膜とし、エッチン
グ時間調整用の第1の絶縁膜を窒化シリコン膜とするこ
とができる。エッチング用のガスも上述のものに限ら
ず、このような絶縁膜のエッチングに使用されるもの
で、第1の絶縁膜より第2の絶縁膜を速くエッチングで
きればよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は深さの異な
る第1,第2のコンタクト孔を形成するに当り、浅い方
の第2のコンタクト孔を設ける個所の第2の導電層パタ
ーン上にエッチングレートの小さい第1の絶縁膜で被覆
したのちエッチングレートの大きい第2の絶縁膜を全面
に堆積し平坦化処理を行なってエッチングに必要な最小
限の時間を調整することにより第2の導電層パターンの
オーバエッチを容易に抑ことができるのでオーバエッチ
によるエッチング残さの付着を防ぐことができ微細なコ
ンタクト孔を精度よく開口でき、半導体装置の歩留り及
び信頼性を一層向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態について説明するた
めの(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図。
【図2】図1に続いて示す断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態について説明するた
めの断面図。
【図4】従来の技術について説明するための(a)〜
(d)に分図して示す工程順断面図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 フィールド絶縁膜 3 ゲート酸化膜 4,4a ポリシリコン膜 5,5a WSix 膜 6 容量酸化膜 7 WSix 膜 8−1,8−2 N- 型ソース・ドレイン領域 9a,9b,9bA,9c,9cA スペーサ 10−1,10−2 N+ 型ソース・ドレイン領域 11,11A,11B CVD酸化シリコン膜 12,12A,12B BPSG膜 13−1,13−2,13−3,13−3A,13−3
B,13−4 コンタクト孔 14,14a,14Aa,14Ab 窒化シリコン膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の導電層パターン及
    びこれより前記半導体基板表面からみた高さが大きく表
    面を第1の絶縁膜で覆われた第2の導電層パターンを形
    成する工程と、所定のエッチング手段に対して前記第1
    の絶縁膜よりエッチングレートの大きい第2の絶縁膜を
    全面に堆積したのち平坦化処理を行なう工程と、前記エ
    ッチング手段により第2の絶縁膜表面から第1の導電層
    パターン及び第2の導電層パターンにそれぞれ達する第
    1のコンタクト孔及び第2のコンタクト孔を同時に形成
    する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 第1の絶縁膜が窒化シリコン膜、第2の
    絶縁膜が酸化シリコン系絶縁膜である請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化シリコン系絶縁膜がBPSG膜であ
    る請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 酸化シリコン系絶縁膜がCVD酸化シリ
    コン膜及びBPSG膜の積層膜である請求項2記載の半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211059B1 (en) 1999-10-29 2001-04-03 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device having contacts with different depths
US7316972B2 (en) 2002-08-30 2008-01-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Contact hole formation method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63150941A (ja) * 1986-12-15 1988-06-23 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法

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Effective date: 19980616