JPH1012731A

JPH1012731A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1012731A
Application number: JP16768896A
Authority: JP
Inventors: Hisamitsu Suzuki; 久満鈴木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JP2842385B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置のコンタクトプラグと配線層との接
続を良好にすること。【解決手段】層間絶縁膜３０７−２に導電性のバッファ
膜３０８，絶縁膜３０９を形成してから開口３１１を設
ける。コンタクトプラグ３１２ａを形成してから絶縁膜
３０９を除去し、ドライエッチングで自然酸化膜を除去
する。バッファ膜３０８から突き出た形状のコンタクト
プラグを形成できる。バッファ膜３０８と絶縁膜３０９
とに反射防止作用をもたせることにより形状のよい開口
をひろげることができる。

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、特にコンタクトプラグを有する半導体装置
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の、微細化・高集積化技術の進歩に
よって、基板に対し平面方向のスケーリングが進み、ク
ォーターミクロンのコンタクトが形成可能となってきて
いる。ところが、一方で、基板に対し垂直方向のスケー
リングは、基板と配線間での容量や、上層配線と下層配
線間での容量が増加するため、難しいのが現状である。
このため、基板に対し平面方向のスケーリングが進むに
つれ、コンタクト部分のアスペクト比が大きくなり、コ
ンタクト部での確実な接続のためコンタクトプラグの使
用が必須となっている。

【０００３】例えば、コンタクトプラグの形成方法とし
ては、特開平１−１４７８４３号公報及び、特開昭６２
−３２６３０号公報に記載されている。

【０００４】まず、特開平１−１４７８４３号公報に記
載のものについて説明する。図１０（Ａ）に示すよう
に、公知の技術を用い半導体基板１０１上に素子分離領
域１０２，第１の電極１０５，層間絶縁膜１０７−１，
第２の電極１０６，層間絶縁膜１０７−２を形成し、コ
ンタクト用の開口１１１を所望の位置に形成し、導電膜
１１２を成長する。この際に、導電膜１１２の材料には
ノンドープト・ポリシリコンあるいはドープト・ポリシ
リコンを用いる。ただし、ノンドープト・ポリシリコン
の場合にはデポジション後に不純物を添加し導電材料と
すれば問題はない。

【０００５】次に、図１０（Ｂ）に示したように、導電
膜１１２を層間絶縁膜１０７−２の表面が露出するまで
公知の技術を用いてエッチバックしてコンタクトプラグ
１１２ａを形成する。このとき、第１のコンタクトプラ
グ１１２ａの表面は、層間絶縁膜１０７−２の表面より
も下にくる。

【０００６】最後に、図１０（Ｃ）に示したように、導
電膜１１３を付着することによって、半導体基板１０１
表面部の拡散層１０４と導電膜１１３がコンタクトプラ
グ１１２ａを介して接続される。

【０００７】図１０（Ｂ）において、エッチバックを行
う時のエッチングは、エッチングガスの種類、エッチン
グ時のパワー、圧力等の条件を選択することにより、
層間絶縁膜１０７−２の方が導電膜１１２よりも早いエ
ッチングレートを持つ条件層間絶縁膜１０２−２と導
電膜１１２が同じエッチングレートを持つ条件層間絶
縁膜１０２−２の方が導電膜１１２よりも遅いエッチン
グレートを持つ条件のいずれかを選択することができ
る。

【０００８】エッチング条件又はを用いた場合、エ
ッチバックの際のオーバーエッチによって、層間絶縁膜
１０７−２がエッチングされ、第２の電極１０６表面が
露出する危険がある。このため、通常エッチング条件
を用いる。

【０００９】特開平１−１４７８４３号公報において
も、図１０（Ｂ）と同様の図が示されているので、エッ
チング条件を用いていると考えられる。

【００１０】一方、特開昭６２−３２６３０号公報で
は、図１１（Ｂ）に示したように、ポリシリコンプラグ
３４の上部が、誘電体層の表面２２に突き出ているよう
に見えるが、特開昭６２−３２６３０号公報の第５頁左
下欄に、「ポリシリコン層３０のエッチバックのために
用いられる方法は、好ましくはポリシリコン層３０に下
層の誘電体層２０とほぼ同じ速度でエッチングさせるガ
スと方法条件を用いてプラズマ内で達成される。ポリシ
リコン層３０と誘電体層２０のエッチング速度の、わず
かな相違が、誘電体層２０の表面２２の位置に対する、
ポリプラグ３４の周辺表面３６の垂直位置に変動を引き
起こすであろう。典型的エッチング方法は、ポリプラグ
３４の周辺表面３７を０から０．３ミクロンの間まで誘
電体層２０の表面２２の上もしくは下のいずれかに位置
されるであろう。」の記載から、エッチング条件を用
いていることが明らかであり、明細書の記述内容からも
エッチング後のポリプラグ３４の表面の誘電体層２０に
対する位置関係も安定していないことがわかる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、前述
したエッチング条件及びでは、コンタクトプラグの
形成を安定的に行うのは難しく、また、エッチング条件
では、コンタクトプラグ１１２ａは層間絶縁膜１０７
−２よりも下に表面が位置してしまう。この場合、微細
なコンタクトでは、コンタクトプラグとコンタクトプラ
グ上に形成される配線との接触面積が小さいため、接触
抵抗が無視できなくなり問題となっている。

【００１２】第２の問題点は、図９（Ａ）に示すよう
に、拡散層２０４に複数のコンタクト２１１を設けよう
とするとき、下地に段差のある部分では、コンタクト形
成工程でフォトレジスト膜２１０に設けるコンタクト用
の開口の形状が半導体基板の上面から見て形状が円形で
はなく楕円形に歪むことである。

【００１３】その理由は、下地が平坦な場合、図９
（Ｂ），（Ｃ）に示すように、第１の開口２１１−１Ｐ
の形状は半導体基板上面から見て円形となるが、下地に
段差のある部分では、露光光が下地の層間絶縁膜２０７
の反射の影響を受けるため、フォトレジスト膜の第２の
開口２１１−２Ｐの形状は半導体基板の上面から見て円
形ではなく形状が歪み楕円形になるためである。

【００１４】また、一方で水平方向のスケーリングが進
むと、第２の開口２１１−２Ｐに対応するコンタクト部
は、素子分離領域２０２のバーズビーク部（拡散層２０
４の素子分離領域２０２（フィールド酸化膜）との境界
部）に近づくが、前述のように開口が歪みサイズが大き
くなると、素子分離領域２０２のバーズビーク部がエッ
チングされ、半導体基板２０１と拡散層２０４がコンタ
クトプラグで短絡する危険性が生じる。

【００１５】第３の問題は、微細なコンタクトの場合、
コンタクトプラグとコンタクトプラグ上に形成される例
えばアルミニウム、銅、シリサイド等の金属配線との接
触抵抗を低減するために、コンタクトプラグ上への配線
を形成する前に、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性
ガスやＨＦガス等を用いたドライエッチングによってコ
ンタクトプラグ表面の自然酸化膜をエッチングして清浄
化する場合がある。

【００１６】この清浄化処理を行うと層間絶縁膜２０７
も同時にエッチングされ、エッチングされた層間絶縁膜
の材料が、清浄化処理中にコンタクトプラグ表面に再付
着し、接触抵抗がばらつく原因となる。また、この清浄
化処理を行わないと、コンタクトプラグ表面の自然酸化
膜によって清浄化処理行わない場合に比べ接触抵抗が高
くなる。

【００１７】本発明の目的は、第１にコンタクトプラグ
とコンタクトプラグ上に形成される配線との接触面積を
大きくすること、第２にコンタクトプラグとコンタクト
プラグ上に形成される配線との接触抵抗を低減するこ
と、第３にフォトリソグラフィー工程で下地の段差等の
影響により形状が歪んでコンタクトサイズが場所により
所期のものより大きくなることを防ぐことにある。

【００１８】

【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、表面部に拡散層の形成された半導体基板上の
第１の絶縁膜に、層間絶縁膜、導電性のバッファ膜及び
前記バッファ膜と併せて反射防止作用をもつ第２の絶縁
膜を順次に堆積する工程と、前記拡散層又は前記第１の
絶縁膜を選択的に被覆し前記層間絶縁膜で覆われた第１
の導電膜に達する開口を形成し、前記開口部を第２の導
電膜で埋めるコンタクトプラグを形成し、前記第２の絶
縁膜を除去することにより、前記コンタクトプラグの表
面部を前記反射防止膜の表面より突出させる工程と、第
３の導電膜を堆積しパターニングして前記層間絶縁膜を
露出させて配線層を形成する工程とを含むというもので
ある。

【００１９】この場合第２の導電膜を全面に堆積して開
口部を埋めた後、エッチングを行なって前記開口部のみ
に残してコンタクトプラグを形成することができる。

【００２０】あるいは、第２の導電膜を開口部に選択的
に成長してこれを埋めるコンタクトプラグを形成しても
よい。第２の導電膜の表面が第２の絶縁膜の表面に達す
る迄選択成長を行なってもよいし、拡散層に達する第１
の開口及び第１の導電膜に達する第２の開口をそれぞれ
形成し、第２の導電膜を形成する際に、前記第１の開口
部及び第２の開口部にそれぞれ選択成長させた後前記第
１の開口部の埋め込みが完了する前に全面成長に切換え
て前記第１の開口部及び第２の開口部を前記第２の導電
膜で埋め、エッチングを行なって前記第１の開口部及び
第２の開口部のみにそれぞれ残して第１のコンタクトプ
ラグ及び第２のコンタクトプラグを形成してもよい。

【００２１】更に、バッファ膜はシリコン膜又は窒化チ
タン膜とし、第２の導電膜を全面成長するときは、ポリ
シリコン膜、アモルファスシリコン膜、高融点金属膜又
は高融点金属シリサイド膜とすることができる。又、第
２の導電膜を選択成長するときは、ポリシリコン膜又は
高融点金属膜とすることができる。

【００２２】コンタクトプラグを形成した後に第２の絶
縁膜を除去するので、コンタクトプラグをバッファ膜の
表面から突出させることが容易となる。

【００２３】コンタクトプラグの表面の清浄化処理とし
てドライエッチングを行なって自然酸化膜の除去を行な
ってもバッファ膜の材料が再付着してもこれは導電性で
あるので問題はない。

【００２４】バッファ膜と第１の絶縁膜との複合膜に反
射防止作用をもたせてあるので露光時に下地からの反射
の影響を軽減できる。

【００２５】

【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。

【００２６】図１（Ａ）に示すように、公知の技術を用
い、半導体基板３０１（Ｐ型シリコン基板）上に素子分
離領域３０２，ゲート酸化膜３０３，Ｎ⁺型の拡散層３
０４，第１の電極３０５（ゲート電極）、層間絶縁膜３
０７−１，第２の電極３０６，層間絶縁膜３０７−２を
形成する。次に厚さ３０ｎｍのポリシリコン膜又は２５
ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）膜でなるバッファ膜３０
８，厚さ２０〜５０ｎｍの酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜等の絶縁膜３０９を形成し、フォトレジスト膜３１
０を塗布法により形成し、ｉ線を用いて露光し、現像し
て所望の位置にコンタクト用の開口３１１を転写し、公
知のエッチング技術により拡散層３０４を露出させる。

【００２７】次に、図１（Ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜３１０を除去後に、例えば、２００〜１０００
ｎｍの導電膜３１２を全面に堆積する。

【００２８】ここで、好適には導電膜３１２は、ポリシ
リコン、アモルファスシリコン、シリコンや、タングス
テン、モリブデン、等の高融点金属とのシリサイドや、
タングステン、アルミニウム等の金属を用い開口部が導
電膜３１２で完全に埋め込まれるようにする。

【００２９】例えば、導電膜３１２がポリシリコン、ア
モルファスシリコン等のカバレッジの良い膜であれば、
開口幅の半分以上の膜厚を成長させれば、開口部が完全
に埋め込まれるので、開口寸法に応じて適切な膜厚を決
定すれば良い。

【００３０】また、導電膜３１２としてポリシリコン、
アモルファスシリコン、シリコン等を成長する場合に不
純物をドープしながら成長させてもよいし、ノンドープ
で成長終了後に熱拡散、イオン注入、等の方法によって
不純物を導入してもよい。

【００３１】次に、公知のエッチング技術によって第１
の導電膜３１２をエッチングして図１（ｃ）に示すコン
タクトプラグ３１２ａを形成する。このエッチングとし
ては、好適には導電膜３１２を第１の絶縁膜３０９表面
から完全にエッチング除去した時点でエッチングの終点
を検出する（エッチング中のプラズマスペクトルの変化
を検出し、エッチングの終点を検出する）公知の方法
と、前述した、絶縁膜３０９の方が導電膜３１２よりも
遅いエッチングレートを持つ条件（例えば、第１の絶縁
膜３０９が酸化シリコン膜、第１の導電膜３１２がポリ
シリコン膜ならＨＣｌとＯ₂の混合ガスを用いた反応性
イオンエッチング）を併用して用いると、コンタクトプ
ラグ３１２ａは、第１の絶縁膜３０９の表面よりも１０
〜２０ｎｍ下の位置に表面がするように安定的に形成で
きる。

【００３２】次に、図２（Ａ）に示すように、公知のエ
ッチング技術によって、絶縁膜３０９を除去する。例え
ば、絶縁膜３０９が酸化シリコン膜であれば、好適には
バッファードフッ酸によるウェットエッチを用いるのが
良い。

【００３３】これによってコンタクトプラグ３１２ａの
表面を、バッファ膜３０８の表面よりも１０〜３０ｎｍ
上にすることができる。

【００３４】次に、図２（Ｂ）に示すように、例えば、
アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、ＨＦガスの自然
酸化膜を除去する。このとき、反射防止膜３０８の材料
がコンタクトプラグ３１２ａに再付着しても導電性であ
るので問題は生じない。この表面処理によって、最終的
に、コンタクトプラグ３１２ｂの表面は、薄くなったバ
ッファ膜３０８ａの表面より上でかつ層間絶縁膜３０７
−２の表面よりも２０〜４０ｎｍ上の位置にくるように
安定的に形成できる。

【００３５】次に、図２（Ｃ）に示すように、導電膜３
１３を成長する。この導電膜３１３にはアモルファスシ
リコン、ポリシリコン、ドープトポリシリコンや、タン
グステン、モリブデン等の高融点金属とのシリサイド
や、シリサイドとポリシリコンの複合膜であるポリサイ
ド、アルミニウム、銅、金等の金属や、シリコンを数％
含んだアルミニウム、銅、金等が適用できる。

【００３６】また、好適には清浄化処理工程（図１
（Ｂ））及び導電膜形成工程（図１（Ｃ））は連続的に
行われ、清浄化処理の後は、コンタクトプラグの表面に
自然酸化膜が再び出来ないような、例えば減圧された状
況や、窒素、アルゴン、ヘリウム、等の不活性ガス雰囲
気等の状況で、第２の導電膜３１３の形成が例えばＣＶ
Ｄ法やスパッタ法等により始まることが望ましい。

【００３７】次に、導電膜３１３とバッファ膜３０８ａ
の２層膜をパターニングしてコンタクトプラグ３１２ｂ
に接続する配線層を形成する。

【００３８】尚、下地が平坦な拡散層上に開口を設けて
コンタクトプラグを形成する場合について説明したが、
図９に示したような状況や、第１の電極や第２の電極上
に開口を設ける場合でも、バッファ膜３０８及び第１の
絶縁膜３０９が反射防止作用をもっているのでフォトレ
ジスト膜３１０が下地からの反射の影響を受けることが
少なくなるので、コンタクト用の開口の形状の歪は少な
くなりほぼ円形に形成出来る。

【００３９】なお、バッファ膜は露光光（本実施の形態
ではｉ線）に対して透明である必要はなく寧ろ吸収があ
る方が好ましい。レンズなどの光学部分に使用される反
射防止膜は透明性が要請されるが、ここではその目的か
らいってもその必要は全くない。

【００４０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００４１】第１の実施の形態と同様にして、図３
（Ａ）に示すように、半導体基板４０１上に素子分離領
域４０２，ゲート酸化膜４０３，拡散層４０４，第１の
電極４０５，層間絶縁膜４０７−１，第２の電極４０
６，層間絶縁膜４０７−２，バッファ膜４０８（例えば
２５ｎｍの窒化チタン膜）、第１の絶縁膜４０９（例え
ば２０〜５０ｎｍの酸化シリコン膜）、フォトレジスト
膜４１０を形成し、ｉ線による露光を行ない、現像して
開口４１１を形成し、エッチングを行なって拡散層４０
４を露出させ、図３（Ｂ）に示すように、導電膜４１２
を形成する。

【００４２】尚、好適には導電膜４１２（２００〜１０
００ｎｍ）は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、
シリコンや、タングステン、モリブデン、等の高融点金
属とのシリサイドや、タングステン、アルミニウム等の
金属を用い開口部が導電膜４１２で完全に埋め込まれる
ようにする。

【００４３】例えば、導電膜４１２がポリシリコン、ア
モルファスシリコン、等のカバレッジの良い膜であれ
ば、開口幅の半分以上の膜厚を成長させれば、開口部が
完全に埋め込まれるので、開口寸法に応じて適切な膜厚
を決定すれば良い。

【００４４】また、導電膜４１２としてポリシリコン、
アモルファスシリコン、シリコン等を成長する場合に不
純物をドープしながら成長させてもよいし、ノンドープ
で成長終了後に熱拡散、イオン注入等の方法によって不
純物を導入してもよい。

【００４５】次に、エッチングの終点を検出する公知方
法と、前述した、絶縁膜４０９の方が導電膜４１２より
も早いエッチングレートを持つ条件（例えば、第１の絶
縁膜が酸化シリコン膜、第１の導電膜がポリシリコン膜
ならＣＨＦ₃とＣＦ₄の混合ガスを用いた反応性イオン
エッチング）を併用して用いると、図３（ｃ）に示すよ
うにコンタクトプラグ４１２ａはその表面が絶縁膜４０
９の表面よりも１０〜２０ｎｍ上になるように形成でき
る。

【００４６】次に、公知のエッチング技術によって、図
４（Ａ）に示すように、絶縁膜４０９を除去する。例え
ば、絶縁膜４０９が酸化シリコン膜であれば、好適には
バッファードフッ酸によるウェットエッチを用いるのが
良い。これによってコンタクトプラグ４１２ｂの表面
は、バッファ膜４０８の表面よりも３０〜７０ｎｍ上に
することができる。

【００４７】次に、例えば、アルゴン、ヘリウム等の不
活性ガスや、ＨＦガス等を用いてドライエッチングを行
ないコンタクトプラグ４１２ａの表面の自然酸化膜を除
去する。この表面処理によって、図４（Ｂ）に示すよう
に、最終的に、導電膜４１２で形成されたコンタクトプ
ラグ４１２ｂは、薄くなったバッファ膜４０８ａの表面
よりは上でかつ層間絶縁膜４０７−２の表面よりも４０
〜８０ｎｍ上の位置に表面がくるように安定的に形成で
きる。

【００４８】ここで、前述した第１の実施の形態では、
導電膜で形成されたコンタクトプラグは、層間絶縁膜の
表面よりも２０〜４０ｎｍ上であったのに対し、本実施
の形態では、層間絶縁膜の表面よりも４０〜８０ｎｍ上
にまで突起させることができるので、第１の実施の形態
より配線層との接触面積が増加し、接触抵抗が低減する
のは言うまでもない。

【００４９】次に、図４（Ｃ）に示すように、第１の実
施の形態と同様に導電膜４１３を成長する。この導電膜
４１３としては、第１の実施の形態と同様に、アモルフ
ァスシリコン、ポリシリコン、ドープトポリシリコン
や、タングステン、モリブデン等の高融点金属とのシリ
サイドや、シリサイドとポリシリの複合膜であるポリサ
イド、アルミニウム、銅、金等の金属や、シリコンを数
％含んだアルミニウム、銅、金等が適用でき、更に、好
適には、第１の実施の形態と同様に、清浄化処理工程
（図４（Ｂ））及び第２の導電膜形成工程の作業が連続
的に行なわれるのが望ましく、清浄化処理の後は、コン
タクトプラグの表面に再び自然酸化膜が出来ないよう
な、例えば減圧された状況や、窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、等の不活性ガス雰囲気等の状況で、導電膜４１３の
形成が例えばＣＶＤ法やスパッタ法等により始まること
が望ましいことは言うまでもない。

【００５０】次に、導電膜４１３とバッファ膜４８ａの
積層膜をパターニングしてコンタクトブロック４１２ｂ
に接続する配線層を形成する。

【００５１】尚、第１の実施の形態と同様に、下地が平
坦な拡散層上に開口を設けてコンタクトプラグを形成す
る場合について説明したが、図９に示したような状況
や、第１の電極や第２の電極上に開口を設ける場合で
も、バッファ膜４０８により、フォトレジスト膜４０９
が下地からの反射の影響を受けることが少なくなるの
で、コンタクト用の開口の形状の歪は少なくなりほぼ円
形に形成出来る。

【００５２】更に、第１及び第２の実施の形態の変形と
して、コンタクトプラグ形成の際に、エッチングの終点
を判断する公知方法を用いるとともに絶縁膜と導電膜が
ほぼ同じエッチングレートを持つ条件を用いても良い。
この場合には、従来技術でも述べたように、導電膜で形
成されたコンタクトプラグの表面の位置が、エッチング
の際に若干ばらつくが、絶縁膜の表面とほぼ同じ位置で
形成でき、最終的に、コンタクトプラグは、層間絶縁膜
の表面よりも４０〜６０ｎｍ上にできる。

【００５３】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【００５４】第１，第２の実施の形態と同様にして、図
５（Ａ）に示すように、半導体基板５０１上に素子分離
領域５０２，ゲート酸化膜５０３，拡散層５０４，第１
の電極５０５，層間絶縁膜５０７−１，第２の電極５０
６，層間絶縁膜５０７−２，バッファ膜５０８（例えば
２５ｎｍの窒化チタン膜）、絶縁膜５０９（例えば２０
〜５０ｎｍの酸化シリコン膜）、フォトレジスト膜５０
１を形成し、ｉ線による露光を行ない、現像して開口５
１１を形成し、エッチングを行なって拡散層５０４を露
出させる。

【００５５】次に、フォトレジスト膜５１０を除去し、
例えば特開平４−５８５２５号公報に記載されている、
図５（Ｂ）に示すように、ポリシリコンを選択的にコン
タクト内に成長させる選択ＣＶＤ技術を用いて、例え
ば、２００〜１０００ｎｍの導電膜５１２を成長させ
る。

【００５６】上記公報記載の方法は、成長ガス（ＳｉＨ
₂Ｃｌ₂）とエッチングガス（ＨＣｌ）を同時に流して
ポリシリコン層をコンタクトホール内に選択形成させる
成長工程と、成長ガスを止めてエッチングガス（ＨＣ
ｌ）を流して絶縁膜上に形成される好ましくないシリコ
ン塊を除去するエッチング工程とを順次設けることによ
り、コンタクトホール内に多結晶リコン膜を選択的に成
長する方法である。

【００５７】尚、好適には導電膜５１２は、ポリシリコ
ンの他に、ドープトポリシリコン、シリコンやタングス
テン等の金属でも選択成長できるので使用できる。ま
た、導電膜５１２としてポリシリコンやシリコンを成長
する場合には不純物をドープしながら成長させてもよい
し、ノンドープで成長終了後に熱拡散、イオン注入等の
方法によって不純物を導入してもよい。

【００５８】次に、公知のエッチング技術によって、図
５（Ｃ）に示すように、絶縁膜５０９を除去する。例え
ば、絶縁膜５０９が酸化シリコン膜であれば、好適には
酸化膜ウェットエッチ（バッファードフッ酸）を用いる
のが良い。

【００５９】これによって導電膜５１２で形成されたコ
ンタクトプラグの表面は、ッファ膜５０８の表面よりも
３０〜７０ｎｍ上にすることができる。

【００６０】次に、例えば、アルゴン、ヘリウム等の不
活性ガスや、ＨＦガス等を用いて、ドライエッチングを
行ない導電膜５１２の表面の自然酸化膜を除去して、図
６（Ａ）に示すように、コンタクトプラグ５１２ａを形
成する。この表面処理によって、最終的に、コンタクト
プラグ５１２ａは、層間絶縁膜５０７−２の表面よりも
４０〜８０ｎｍ上にできる。

【００６１】ここで、前述した第１の実施の形態では、
コンタクトプラグは、層間絶縁膜の表面よりも２０〜４
０ｎｍ上であったのに対し、本実施の形態では、前述し
た第２の実施の形態と同様、層間絶縁膜５０７−２の表
面よりも４０〜８０ｎｍ上とすることができるので、第
１の実施の形態より配線層との接触面積が増加し、接触
抵抗が低減するのは言うまでもない。

【００６２】次に、図６（Ｂ）に示すように、第１の実
施の形態と同様に導電膜５１３を成長する。この第２の
導電膜５１３には、第１の実施の形態と同様に、アモル
ファスシリコン、ポリシリコン、ドープトポリシリコン
や、タングステン、モリブデン等の高融点金属とのシリ
サイドや、シリサイドとポリシリコンの複合膜であるポ
リサイド、アルミニウム、銅、金等の金属や、シリコン
を数％含んだアルミニウム、銅、金等が適用でき、更
に、好適には、第１の実施の形態と同様に、清浄化処理
（図６（Ａ））と第２の導電膜の形成作業が連続的に行
なわれるのが望ましく、清浄化処理の後は、コンタクト
プラグの表面に自然酸化膜が再び出来ないような、例え
ば減圧された状況や、窒素、アルゴン、ヘリウム、等の
不活性ガス雰囲気等の状況で、第２の導電膜５１３の形
成が例えばＣＶＤ法やスパッタ法等により始まることは
望ましいことは言うまでもない。

【００６３】次に、導電膜５１３とバッファ膜５０８ａ
の積層膜をパターニングしてコンタクトプラグ５１２ａ
と接続する配線層を形成する。

【００６４】更に、第１の実施の形態と同様に、下地が
平坦な拡散層上に開口を形成する場合について説明した
が、図９に示したような状況や、第１の電極や第２の電
極上に開口を設ける場合でも、バッファ膜５０８によ
り、フォトレジスト膜５１０が下地からの反射の影響を
受けることが少なくなるので、コンタクト用の開口の形
状の歪は少なくなりほぼ円形に形成出来る。

【００６５】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図７（Ａ）に示すように、第１〜第３の実施
の形態と同様にしてフォトレジスト膜６１０の形成まで
を行なう。次に、ｉ線による露光、現像を行ない開口６
１１−１，６１１−２を形成し、エッチングを行なって
拡散層６０４及び第２の電極６０６をそれぞれ露出させ
る。

【００６６】次に、第３の実施の形態と同様な選択成長
法により、図７（Ｂ）に示すように、浅い方の開口の入
口まで導電膜６１２−２を埋め込む。このとき、深い方
の開口には途中まで導電膜６１２−１が形成されてい
る。次に、選択性のない全面成長に切り換えて、図７
（Ｃ）に示すように、導電膜６１２を形成する。

【００６７】次に、第１の実施の形態と同様にして、図
８に示すように、コンタクトプラグ６１２ａ，６１２ｂ
を形成する。第２の実施の形態と同様にしてもよい。以
下の工程は第１，第２の実施の形態と同じである。

【００６８】これは、深さの違うコンタクト用の開口が
存在する場合、選択成長のみを用いると、浅い方の開口
部に埋め込まれたコンタクトプラグの表面の位置と深い
開口部に埋め込まれたコンタクトプラグの表面の位置で
は、前者の方が、層間絶縁膜の表面から出っ張る量が大
きくなるのを防止するための方法である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は層間絶縁
膜上にバッファ膜及び第２の絶縁膜を堆積してからコン
タクト用の開口を設けて、コンタクトプラグを形成した
のち第２の絶縁膜を除去することにより、コンタクトプ
ラグをバッファ膜から突き出た状態にすることが確実に
行えるので配線層との接触面積を大きくできる。第２の
絶縁膜がコンタクトプラグの表面の位置を決める際のク
ッションの役割を果たすこと、第２の絶縁膜を除去する
ときのエッチング阻止層の役割をバッファ層が果たすの
で層間絶縁膜の厚さに影響を及ぼすことを防止できるこ
とによる。従って電気的特性や信頼性の向上を図れる。

【００７０】また、コンタクトプラグ表面の自然酸化膜
を除去するときに絶縁物が再付着するのを導電性のバッ
ファ膜が防止するので配線層との接触抵抗を低減でき
る。

【００７１】更に、層間絶縁膜の表面にバッファ層と第
２の絶縁膜を設けてあるのでその反射防止の作用により
下地からの反射の悪影響を抑制できるので、コンタクト
プラグを開ける位置による形状のばらつきを少なくする
ことができる。従って高集積化及び信頼性の向上が図れ
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（Ａ）〜（Ｃ）に分図して示す工
程順断面図。

【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（Ａ）〜（Ｃ）に分図して示す工程順断面図。

【図４】図３に続いて（Ａ）〜（Ｃ）に分図して示す工
程順断面図。

【図５】本発明の第３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６】図５に続いて（Ａ），（Ｂ）に分図して示す工
程順断面図。

【図７】本発明の第４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８】図７に続いて示す断面図。

【図９】従来技術の問題点の説明のための目的とする形
状を示す平面図（図９（Ａ）），図９（Ａ）のＡ−Ａ線
断面図に相当する部分の実際の形状を示す断面図（図９
（Ｂ））、図９（Ｂ）に対応する平面図（図９
（Ｃ））。

【図１０】特開平１−１４７８４３号公報に記載の技術
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１１】特開昭６２−３２６３０号公報に記載の技術
について説明するための（Ａ），（Ｂ）に分図して示す
工程順断面図。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１
半導体基板１０２〜６０２素子分離領域３０３〜６０３ゲート酸化膜１０４〜６０４拡散層１０５〜６０５第１の電極１０６，２０６〜６０６第２の電極１０７−１，２０７，２０７−１〜６０７−１，１０７
−２〜６０７−２層間絶縁膜３０８〜６０８バッファ膜３０９〜６０９絶縁膜３１０〜６１０フォトレジスト膜２１１，２１１−１Ｐ，２１１−２Ｐ，３１１〜６１
１，６１１−１，６１１−２開口３１２〜６１２，６１２−１，６１２−２導電膜３１２ａ〜６１２ａコンタクトプラグ３１２ｂ，４１２ｂ，６１２ｂコンタクトプラグ１０ウェハのサブストレート１２拡散領域１４ウェハの表面１６フィールド酸化物領域１８ポリシリコンゲート２０二酸化シリコン層２２誘電体層の表面２４コンタクト穴３０ポリシリコン層３２ポリシリコン層の表面３４ポリプラグ３６周辺表面３７ポリプラグの表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面部に拡散層の形成された半導体基板
上の第１の絶縁膜に、層間絶縁膜、導電性のバッファ膜
及び前記バッファ膜と併せて反射防止作用をもつ第２の
絶縁膜を順次に堆積する工程と、前記拡散層又は前記第
１の絶縁膜を選択的に被覆し前記層間絶縁膜で覆われた
第１の導電膜に達する開口を形成し、前記開口部を第２
の導電膜で埋めるコンタクトプラグを形成し、前記第２
の絶縁膜を除去することにより、前記コンタクトプラグ
の表面部を前記反射防止膜の表面より突出させる工程
と、第３の導電膜を堆積しパターニングして前記層間絶
縁膜を露出させて配線層を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】第２の導電膜を全面に堆積して開口部を
埋めた後、エッチングを行なって前記開口部のみに残し
てコンタクトプラグを形成する請求項１記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項３】第２の導電膜を開孔部に選択的に成長さ
せてこれを埋めるコンタクトプラグを形成する請求項１
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】第２の導電膜の表面が第２の絶縁膜の表
面に達する迄選択成長を行なう請求項３記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項５】拡散層に達する第１の開口及び第１の導
電膜に達する第２の開口をそれぞれ形成し、第２の導電
膜を形成する際に、前記第１の開口部及び第２の開口部
にそれぞれ選択成長させた後前記第１の開口部の埋め込
みが完了する前に全面成長に切換えて前記第１の開口部
及び第２の開口部を前記第２の導電膜で埋め、エッチン
グを行なって前記第１の開口部及び第２の開口部のみに
それぞれ残して第１のコンタクトプラグ及び第２のコン
タクトプラグを形成する請求項１記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項６】バッファ膜はシリコン膜又は窒化チタン
膜であり、第２の導電膜は、ポリシリコン膜、アモルフ
ァスシリコン膜、高融点金属膜又は高融点金属シリサイ
ド膜である請求項１又は２記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項７】バッファ膜はシリコン膜又は窒化チタン
膜であり、第２の導電膜はポリシリコン膜又は高融点金
属膜である請求項３，４又は５記載の半導体装置の製造
方法。