JPH104082A - 半導体集積装置の中間製品および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一エッチング時間で深・浅両コンタクトホ
ールが形成され、浅いコンタクトホールでの過度のエッ
チング防止がなされる構造の半導体集積装置の中間製品
および製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板２内あるいは基板２面に接し
て形成された、電気的接続されるべき構成層２Ｂ、３な
らびに、少なくとも構成層２Ｂ、３上を含む基板２上に
層間膜４が形成され、かつコンタクトホールを形成する
位置によって層間膜４表面から構成層２Ｂ、３にいたる
コンタクトホールの深度が異なる構成を有し、層間膜４
の、少なくとも深度の深いコンタクトホールが形成され
る領域５におけるエッチング速度が、少なくとも深度の
浅いコンタクトホールが形成される領域６における層間
膜４のエッチング速度よりも、相対的に速く構成され
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、半導体集積装置の
中間製品およびその製造方法に関し、特に層間膜中に深
いコンタクトホールと浅いコンタクトホールを具備する
半導体集積装置の中間製品及びその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＭＯＳＦＥＴやＰＭＯＳＦＥＴ等の半
導体集積装置は、基板上に堆積された層間膜中に深いコ
ンタクトホールと浅いコンタクトホールを兼備するもの
が多い。このような半導体集積装置は一般に、図１３に
示されるような断面構造を有している。すなわち図１３
は、従来方法で製造されるＭＯＳ集積回路装置の一工程
段階における中間製品の断面図であり、ＭＯＳ集積回路
装置の中間製品３０は、ＬＯＣＯＳ膜などによる段差部
２Ａが形成された半導体基板２の、２個の段差部２Ａ間
に形成される領域内に拡散層２Ｂが形成されて、ソー
ス、ドレイン領域を構成している。拡散層２Ｂと段差部
２Ａ間の、半導体基板２表面上には、図示されないゲー
ト電極が図示されないゲート酸化膜を介して配設されて
いる。

【０００３】一方、段差部２Ａ表面には多結晶シリコン
層による配線膜３Ａが形成され、この配線膜３Ａは、ゲ
ート電極に接続されている。また、配線膜３Ａの上面に
接して、ＷＳｉによる接続膜３が設けられている。さら
に拡散層２Ｂ、段差部２Ａ、接続膜３に接して上方に層
間膜４が堆積されている。したがって、層間膜４の表面
からみると、拡散層２Ｂの上面が深いコンタクトを形成
し、また接続膜３が浅いコンタクトを形成している。よ
って、接続膜３にコンタクトすることにより、ゲート電
極に接続されることになる。

【０００４】層間膜４は、実際の製造プロセスでは図１
４に示されるように、一つの層厚が数百ｎｍ程度の複数
の膜の積層で構成されることがある。すなわち、最初の
層３４Ｎを堆積させ、ついで次層３５Ｎを堆積させる。
最初の層３４Ｎの膜厚を、拡散層２ＢにおいてＮ３４、
接続膜３でＮ３２、次層３５Ｎの膜厚を、拡散層２Ｂに
おいてＮ３５、接続膜３でＮ３３とすると、Ｎ３４とＮ
３２、Ｎ３５とＮ３３は殆ど同一値となる。これら各層
３４Ｎ、３５Ｎは下地の基板２の形状に忠実にしたが
い、段差２Ａをそのまま再現させる。

【０００５】そこで、リフローあるいはエッチバックと
いった層間膜４の平坦化がなされる。この処理で、層間
膜４が平坦にされる。これにより、層３４Ｎの拡散層２
Ｂにおける膜厚Ｎ３４は、段差上からのリフロー等によ
り若干増え、接続膜３における膜厚Ｎ３２は若干減る。
これは層３５Ｎについても同様である。

【０００６】再び図１３に戻ると、前記のように、基板
２には素子分離のための段差部２Ａが存在するから、こ
れらの上に堆積された層間膜４の平坦化により、必然的
に深いコンタクト（例えば拡散層２Ｂ上）と浅いコンタ
クト（例えば接続膜３上）が形成されることになる。こ
こで、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）な
どの異方性処理が施されて、深いコンタクトの部分に
は、層間膜４の表面から拡散層２Ｂの上面に至る、深度
の深い第１コンタクトホール７が開口され、また浅いコ
ンタクトの部分には、同様にＲＩＥなどで、層間膜４の
表面から接続膜３の上面に至る、深度の浅い第２コンタ
クトホール８が開口される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来で
はＲＩＥによるコンタクト開口を、コンタクトの深度に
かかわらず同一条件で行っていた。このため、深いコン
タクトを十分に開口するためにエッチングを継続する
と、浅いコンタクト部が過度にオーバーエッチングされ
ることになる。この結果、図１５に示されるように、浅
いコンタクト部におけるポリサイド上の、ＷＳｉによる
接続膜３が極端に薄くなり、その後の熱処理で酸化され
て膨潤し、トラブルを引き起こすという問題点があっ
た。

【０００８】さらに、両者のエッチング時間に大きな不
一致があると、例えば配線膜３Ａを突き抜けて、段差部
２Ａ内をも削ってしまうという不都合が発生し、製造上
の障害となっていた。しかも、エッチングレート管理が
難しいという欠点もあった。

【０００９】本発明は従来技術の前記のような課題や欠
点を解決するためなされたもので、その目的は層間膜中
の不純物濃度が深いコンタクト上と浅いコンタクト上と
で異なる分布を有して、同一エッチング時間で深いコン
タクトホールならびに浅いコンタクトホールが形成さ
れ、浅いコンタクトホールでの過度のエッチング防止が
なされる構造の半導体集積装置の中間製品および製造方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明者は種々の理論的考察および実験値に基づき
開発を重ねた結果、以下のそれぞれの手段を開発した。
その第１の手段は、層間膜上に局所的にイオン注入を施
すことにより選択的にエッチングレートを変化させ、よ
って異なる深度のエッチング所要時間差の極小を図るも
のである。この手段に基づく半導体集積装置の中間製品
および製造方法は、前記請求項１〜４および７〜９で開
示される。

【００１１】また、粘性流体の流動に関する実験値に依
拠する知見によれば、粘性流体の移動度は拘束面から遠
いほど大となり、ファンデルワーズ力等の拘束力が及ぶ
部分ほど移動度が小となることが知られている。さら
に、一定距離を異なる速度で移動する際の所要時間差
は、速度が大であるほど小となる。これらを勘案した第
２の手段は、多層の層間膜構成の半導体集積装置の中間
製品および製造方法は、前記請求項５〜６および１０〜
１１で開示される。

【００１２】前記目的を達成するために、本発明に係る
半導体集積装置の中間製品は、半導体基板内あるいは半
導体基板面に接して形成された、電気的接続（コンタク
ト）されるべき構成層ならびに、少なくとも前記構成層
上を含む前記半導体基板上に層間膜が形成され、かつコ
ンタクトホールを形成する位置によって前記層間膜表面
から前記構成層にいたるコンタクトホールの深度が異な
る構成を有し、前記層間膜の、少なくとも前記深度の深
いコンタクトホールが形成される領域におけるエッチン
グ速度が、少なくとも前記深度の浅いコンタクトホール
が形成される領域における前記層間膜のエッチング速度
よりも、相対的に速く構成される。

【００１３】ここで、両者のエッチング速度は相対的に
構成されていればよく、よって層間膜内の、少なくとも
深度の深いコンタクトホールが形成される領域を含み、
かつ深度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含
まない領域に、エッチング速度を速くする不純物が注入
されて構成されてもよい。あるいは逆に、層間膜内の、
少なくとも深度の浅いコンタクトホールが形成される領
域を含み、かつ深度の深いコンタクトホールが形成され
る領域を含まない領域に、エッチング速度を遅くする不
純物が注入されて構成されてもよい。

【００１４】さらに、少なくとも深度の深いコンタクト
ホールが形成される領域を含み、深度の浅いコンタクト
ホールが形成される領域を含まない領域に、エッチング
速度を速くする不純物が注入され、かつ少なくとも深度
の浅いコンタクトホールが形成される領域を含み、深度
の深いコンタクトホールが形成される領域を含まない領
域に、エッチング速度を遅くする不純物が注入されて構
成されてもよい。

【００１５】また、本発明に係る半導体集積装置の中間
製品は、段差を有する半導体基板上に複数層からなる層
間膜が形成されたのち、前記層間膜に平坦化が施される
半導体集積装置の中間製品であって、前記層間膜を構成
する複数層のうちで、前記半導体基板上に近い層はエッ
チング速度が遅い材料で、また前記半導体基板上から遠
い層はエッチング速度が速い材料で構成される。

【００１６】前記の構成に加え、平坦化が加熱によるリ
フローによりなされ、かつ半導体基板上に近く、しかも
エッチング速度が遅い材料で構成された層の流動化温度
が、半導体基板上から遠く、しかもエッチング速度が速
い材料で構成された層の流動化温度よりも高く構成さ
れ、かつリフローがエッチング速度の遅い材料で構成さ
れた層の流動化温度以下のリフロー温度で施される構成
とすることもできる。

【００１７】前記のように構成された本発明の半導体集
積装置の中間製品によれば、例えば層間膜の平坦化によ
り生ずる深いコンタクト上の不純物濃度が、イオン注入
等により所定の値に調整されることで、深いコンタクト
上の層間膜のエッチングレートが、浅いコンタクト上の
層間膜のエッチングレートに比べて速くなる。あるい
は、浅いコンタクト上の層間膜のエッチングレートが、
深いコンタクト上の層間膜のエッチングレートに比べて
遅くなる。

【００１８】これにより、深いコンタクトホールの形成
時間と、浅いコンタクトホールの形成時間との時間差が
短縮され、あるいは両形成時間が一致することによっ
て、浅いコンタクト上での過度のエッチングの防止がな
される。この結果、接続膜（ＷＳｉ）が削られて薄くな
り、膨潤により発生していたトラブルが解決される。

【００１９】また、本発明に係る半導体集積装置の製造
方法は、半導体基板内あるいは半導体基板面に接して形
成された、電気的接続（コンタクト）されるべき構成層
ならびに、少なくとも前記構成層上を含む前記半導体基
板上に層間膜が形成され、かつコンタクトホールを形成
する位置によって前記層間膜表面から前記構成層にいた
るコンタクトホールの深度が異なる構成の半導体集積装
置の中間製品に対して、前記層間膜内の、少なくとも前
記深度の深いコンタクトホールが形成される領域を含
み、かつ前記深度の浅いコンタクトホールが形成される
領域を含まない領域に、エッチング速度を速くする不純
物を注入する工程を有することを特徴とする。

【００２０】また、前記とは逆に層間膜内の、少なくと
も前記深度の浅いコンタクトホールが形成される領域を
含み、かつ前記深度の深いコンタクトホールが形成され
る領域を含まない領域に、エッチング速度を遅くする不
純物を注入する工程を有する構成としてもよく、さらに
また、層間膜内の、少なくとも前記深度の深いコンタク
トホールが形成される領域を含み、前記深度の浅いコン
タクトホールが形成される領域を含まない領域に、エッ
チング速度を速くする不純物を注入する工程と、少なく
とも深度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含
み、前記深度の深いコンタクトホールが形成される領域
を含まない領域に、エッチング速度を速くする不純物を
注入する工程を有する構成としてもよい。

【００２１】あるいは本発明に係る半導体集積装置の製
造方法は、段差を有する半導体基板上に複数層からなる
層間膜が形成された半導体集積装置の中間製品に対し
て、前記層間膜を構成する複数層のうちで、前記半導体
基板上に近い層をエッチング速度が遅い材料で形成する
工程と、前記半導体基板上から遠い層をエッチング速度
が速い材料で形成する工程を有することを特徴とする。

【００２２】さらに前記半導体基板上に接し、かつエッ
チング速度が遅い層を、高い流動化温度Ｔｎの材料で形
成する工程と、前記半導体基板上から遠く、しかもエッ
チング速度が速い層を、前記流動化温度Ｔｎよりも低い
流動化温度Ｔｆの材料で形成する工程と、前記平坦化
を、前記高い流動化温度Ｔｎによるリフロー温度で施す
工程を有する構成としてもよい。

【００２３】前記のように構成された本発明の半導体集
積装置の製造方法によれば、層間膜に平坦化が施される
と、段差を縮小するようにとりわけ外側の層が流動し
て、深度の浅いコンタクトホール形成に要するエッチン
グ時間と、深度の深いコンタクトホール形成に要するエ
ッチング時間との差が短縮される。

【００２４】前記の製造方法が、加熱によるリフローで
平坦化をするものであり、かつ半導体基板上に接し、し
かもエッチング速度が遅い材料で構成された層の流動化
温度が、半導体基板上から遠く、しかもエッチング速度
が速い材料で構成された層の流動化温度よりも高く構成
され、かつリフローがエッチング速度の遅い材料で構成
された層の流動化温度以下のリフロー温度で施されるも
のであるから、エッチング速度が速い材料で構成された
層だけがリフローにより段差を縮小するように流動す
る。これによって深度の浅いコンタクトホールが形成さ
れる領域のエッチング時間と、深度の浅いコンタクトホ
ールが形成される領域のエッチング時間との差が短縮さ
れる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る半導
体集積装置の中間製品の一実施形態の断面図である。同
図に示されるように、本発明に係る半導体集積装置の中
間製品１は、素子分離のためのＬＯＣＯＳ膜などによる
段差部２Ａが形成された半導体基板２の、２個の段差部
２Ａ間に形成される領域内に、ソース、ドレイン領域を
構成する拡散層（第１構成層）２Ｂが形成されている。
拡散層２Ｂと段差部２Ａ間の、半導体基板２表面上に
は、図示されないゲート電極が図示されないゲート酸化
膜を介して配設されている。

【００２６】一方、段差部２Ａ表面には多結晶シリコン
層による配線膜３Ａが形成される。この配線膜３Ａは、
ゲート電極に接続されている。また、配線膜３Ａの上面
に接して、ＷＳｉによる接続膜（第２構成層）３が設け
られている。さらに拡散層２Ｂ、段差部２Ａ、接続膜３
に接して上方に層間膜４が堆積されている。したがっ
て、層間膜４の表面からみると、拡散層２Ｂの上面が深
いコンタクトを形成し、また接続膜３が浅いコンタクト
を形成している。よって、接続膜３にコンタクトするこ
とにより、ゲート電極に接続される。層間膜４は、ＣＶ
Ｄにより膜厚６００ｎｍ程度に成長したＢＰＳＧ等で構
成される。

【００２７】基板２に存在する段差部２Ａのために、こ
れらの上への堆積物にも段差が生じるが、これにレジス
トエッチバック等の平坦化処理を施して、図示されるよ
うに、平坦な層間膜４となる。ここで、拡散層２Ｂの上
面から層間膜４の表面に至る、深度が６００ｎｍ程度の
深い第１コンタクトホールが開口されるべき第１コンタ
クトホール領域５（その境界が第１コンタクトホール領
域境界線５Ａで示される）には、不純物注入によってエ
ッチング速度が速くなった、第１濃度領域Ｖが形成され
ている。第１濃度領域Ｖの境界が第１濃度領域境界線１
０であるが、本実施例では第１濃度領域Ｖが第１コンタ
クトホール領域５に等しく構成されている。従って、第
１コンタクトホール領域境界線５Ａと第１濃度領域境界
線１０は等しくなっている。

【００２８】また、接続膜３の上面から層間膜４の表面
に至る、深度が３００ｎｍ程度の浅い第２コンタクトホ
ールが開口されるべき第２コンタクトホール領域６（そ
の境界が第２コンタクトホール領域境界線６Ａで示され
る）には、不純物注入によってエッチング速度が遅くな
った、第２濃度領域Ｗが形成されている。第２濃度領域
Ｗの境界が第２濃度領域境界線１１であるが、本実施例
では第２濃度領域Ｗが第２コンタクトホール領域６に等
しく構成されている。従って、第２コンタクトホール領
域境界線６Ａと第２濃度領域境界線１１は等しくなって
いる。

【００２９】前記の中間製品１を製造用原料として使用
し、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）など
の異方性処理を施して第１コンタクトホール領域５と第
２コンタクトホール領域６をエッチングすると、第１コ
ンタクトホール領域５は深度が深いものの、第１コンタ
クトホール領域５を形成している第１濃度領域Ｖのエッ
チング速度が速い。一方、第２コンタクトホール領域６
は深度が浅いものの、第２コンタクトホール領域６を形
成している第２濃度領域Ｗのエッチング速度が遅い。こ
の結果、略同じ時間で第１コンタクトホール領域５と第
２コンタクトホール領域６のエッチングを完了でき、浅
い第２コンタクトホール領域６が過度のオーバーエッチ
ングされることがない。このように、中間製品１を製造
用原料として前記図１３に示される中間製品３０が製造
できる。

【００３０】また前記構成で、第１濃度領域Ｖの速いエ
ッチング速度と、第２濃度領域Ｗの遅いエッチング速度
とは相対的なものであり、従って本実施形態は、以下の
各組合せで実施できる。 １．第１濃度領域Ｖを元来の層間膜のエッチング速度よ
りも速いエッチング速度の不純物濃度とし、第２濃度領
域Ｗを元来の層間膜で構成 ２．第１濃度領域Ｖを元来の層間膜で構成し、第２濃度
領域Ｗを元来の層間膜のエッチング速度よりも遅いエッ
チング速度の不純物濃度として構成 ３．第１濃度領域Ｖを元来の層間膜のエッチング速度よ
りも速いエッチング速度の不純物濃度とし、第２濃度領
域Ｗを元来の層間膜のエッチング速度よりも遅いエッチ
ング速度の不純物濃度として構成

【００３１】図２は、本発明に係る半導体集積装置の中
間製品の別の実施形態の断面図である。なお前記実施形
態と同じ部分は、図１と同じ符号を付して説明を省略す
る。同図に示されるように、本発明に係る半導体集積装
置の中間製品１Ａは、深度の深い第１コンタクトホール
が開口されるべき第１コンタクトホール領域５を包含す
るさらに広い領域に、第１濃度領域Ｖが形成されてい
る。すなわち第１濃度領域Ｖの境界である第１濃度領域
境界線１０は、第１コンタクトホール領域５から外側に
構成されている。

【００３２】また、接続膜３の上面から層間膜４の表面
に至る、深度の浅い第２コンタクトホールが開口される
べき第２コンタクトホール領域６を包含するさらに広い
領域に、第２濃度領域Ｗが形成されている。すなわち第
２濃度領域Ｗの境界である第２濃度領域境界線１１は、
第２コンタクトホール領域６から外側に構成されてい
る。

【００３３】つぎに、本発明にかかる半導体集積装置の
製造方法を説明する。図３〜図５は、本発明に係る半導
体集積装置の製造方法の一実施形態による製造工程段階
の、中間製品の断面図である。図３に示される工程で
は、拡散層２Ｂと、配線膜３Ａが敷設された段差部２Ａ
とを有する基板２の上に、ＢＰＳＧ膜による層間膜４が
設けられた中間製品の、層間膜４上に遮蔽膜２０を設け
て、その開口２０Ａから層間膜４にリンイオン２１を適
当なエネルギーでイオン注入する。リンのドーズ量は、
ＲＩＥによるＢＳＰＧ膜のエッチングレートが、ドーズ
なしの場合の２倍程度になるように設定する。開口２０
Ａの位置は拡散層２Ｂの真上にあり、開口２０Ａと拡散
層２Ｂを結ぶ層間膜４内の領域が深いコンタクトホール
の形成される領域となる。

【００３４】前記のイオン打ち込みによって、図４に示
されるように層間膜４内に第１濃度領域Ｖが形成され
る。これにより第１濃度領域境界線１０で囲まれる、第
１濃度領域Ｖのエッチング速度が速いものに改善され
る。

【００３５】ついで、図５に示されるように層間膜４上
にＲＩＥのための遮蔽膜２２を設けて、その開口２２Ａ
から層間膜４内の第１濃度領域Ｖにイオン２３を打ち込
む。この結果、第１濃度領域Ｖが速いエッチング速度で
エッチングされ、第１コンタクトホールの一部分５Ｂが
開口される。また、配線膜３Ａの上方の層間膜４内に
は、開口２２Ｂからイオン２３が打ち込まれ、第２コン
タクトホールの一部分６Ｂが開口される。

【００３６】第１コンタクトホールの一部分５Ｂの開口
速度は、第２コンタクトホールの一部分６Ｂの開口速度
よりも速いから、より深い第１コンタクトホールがその
下端である、拡散層２Ｂに達するまでに要するエッチン
グ時間と、より浅い第２コンタクトホールがその下端で
ある、接続膜３に達するまでに要するエッチング時間と
の差を極小にできる。さらに好ましくは、前記両エッチ
ング時間を等しくできる。この結果、第２コンタクトホ
ール下端における過度のオーバーエッチングを回避で
き、前記図１３に示されるような、深度の深い第１コン
タクトホール７と深度の浅い第２コンタクトホール８が
開口された中間製品３０が製造される。

【００３７】前記のようにして製造された中間製品３０
に、従来の配線工程等が施されて半導体集積装置が完成
する。また、エッチング処理中に底面に付着する反応性
生成物を除去するために、第１コンタクトホール７の底
部と第２コンタクトホール８の底部が、軽いオーバーエ
ッチング状態とされることが好ましい。

【００３８】図６〜図８は、本発明に係る半導体集積装
置の製造方法の別の実施形態による製造工程段階の、中
間製品の断面図である。図６に示される工程では、配線
膜３Ａが敷設された段差部２Ａを有する基板２の上に層
間膜４が設けられた中間製品の、層間膜４上に遮蔽膜２
４を設けて、その開口２４Ａから層間膜４にボロンイオ
ン２１をイオン注入する。注入量はＢＰＳＧのエッチン
グレートが通常の５０パーセント程度になるようにす
る。開口２４Ａの位置は配線膜３Ａの真上にあり、開口
２４Ａと配線膜３Ａを結ぶ層間膜４内の領域が浅いコン
タクトホールの形成される領域となる。

【００３９】前記のイオン注入によって、図７に示され
るように層間膜４内に第２濃度領域Ｗが形成される。こ
れにより第２濃度領域境界線１１で囲まれる、第２濃度
領域Ｗのエッチング速度が遅いものに改善される。

【００４０】ついで、図８に示されるように層間膜４上
にＲＩＥのための遮蔽膜２２を設けて、その開口２２Ｂ
から層間膜４内の第２濃度領域Ｗにイオン２３を打ち込
む。この結果、第２濃度領域Ｗが遅いエッチング速度で
エッチングされ、第２コンタクトホールの一部分６Ｃが
開口される。また、拡散層２Ｂの上方の層間膜４内には
第１コンタクトホールの一部分５Ｃが開口される。

【００４１】第２コンタクトホールの一部分６Ｃの開口
速度は、第１コンタクトホールの一部分５Ｃの開口速度
よりも遅いから、より浅い第２コンタクトホールがその
下端である、接続膜３に達するまでに要するエッチング
時間と、より深い第１コンタクトホールがその下端であ
る、拡散層２Ｂに達するまでに要するエッチング時間と
の差を極小にできる。さらに好ましくは、前記両エッチ
ング時間を等しくできる。この結果、第２コンタクトホ
ール下端における過度のオーバーエッチングを回避で
き、前記図１３に示されるような、深度の深い第１コン
タクトホール７と深度の浅い第２コンタクトホール８が
開口された中間製品３０が製造される。

【００４２】図９は、本発明に係る半導体集積装置の製
造方法の、さらに別の実施形態による製造工程段階の中
間製品の断面図である。さらに図１０は、図９に示す製
造方法で製造された最終中間製品の断面図である。図９
に示されるエッチング工程では、拡散層２Ｂと、配線膜
３Ａが敷設された段差部２Ａを有する基板２の、上方向
に向かい層間膜４が設けられ、層間膜４内には第１コン
タクトホール領域５を包含する、エッチング速度が速い
第１濃度領域Ｖと、第２コンタクトホール領域６を包含
する、エッチング速度が遅い第２濃度領域Ｗが形成され
た中間製品の、層間膜４上を遮蔽膜２２でマスクし、そ
の開口２２Ａ、２２Ｂから層間膜４にイオン２３を打ち
込んでエッチングを進める。

【００４３】この結果、第１濃度領域Ｖが速いエッチン
グ速度で、また第２濃度領域Ｗが遅いエッチング速度で
エッチングされ、図１０のように第１コンタクトホール
７と第２コンタクトホール８が殆ど同時に開口される。
このように、本実施形態によれば、第１コンタクトホー
ル７の面積よりも第１濃度領域Ｖの面積が大であり、ま
た第２コンタクトホール８の面積よりも第２濃度領域Ｗ
の面積が大であるから、第１濃度領域Ｖおよび第２濃度
領域Ｗの形成工程でも、あるいは第１コンタクトホール
７および第２コンタクトホール８のエッチング工程で
も、十分なマージンの確保が可能になり、製造コストを
低減できる。

【００４４】前記のように、本発明は平坦化された層間
膜において発生する深いコンタクトと浅いコンタクト上
の層間膜の不純物濃度を選択的に変えることによりエッ
チレートに差をつけ、これにより深いコンタクト部と浅
いコンタクト部のエッチングが同時間で完了するように
して、浅いコンタクト部の過度のオーバーエッチングに
よって発生するトラブルを防止するものである。

【００４５】つぎに前記とは異なる構成の、本発明に係
る半導体集積装置および製造方法を、図１１に基づき説
明する。これは、粘性流体の移動度は拘束面から遠いほ
ど大となり、近いほど移動度も小となること、および一
定距離を異なる速度で移動する際の所要時間差は、速度
が大であるほど小となることを勘案して、発明された。
図１１に示されるように、本発明に係る半導体集積装置
の製造方法は、段差２Ａを有する半導体基板２上に複数
の層４Ｆ、４Ｓからなる層間膜４が形成された半導体集
積装置の中間製品に対して、半導体基板２上に近い層４
Ｓをエッチング速度が遅い材料で形成する工程と、半導
体基板２上から遠い層４Ｆをエッチング速度が速い材料
で形成する工程と、平坦化する工程を有して構成され
る。

【００４６】同様に、本発明に係る半導体集積装置の中
間製品は、図１１に示されるように、段差２Ａを有する
半導体基板２上に複数の層４Ｆ、４Ｓからなる層間膜４
が形成され、半導体基板２上に近い層４Ｓがエッチング
速度の遅い材料で形成され、半導体基板２上から遠い層
４Ｆがエッチング速度の速い材料で形成され、さらに平
坦化が施されて構成される。

【００４７】具体的には、ＣＶＤ等でまず半導体基板２
上に近い層４Ｓを、不純物濃度を増減させない通常濃度
のＢＰＳＧにより、層厚３００ｎｍ程度を膜形成させ
る。ついでこの上に、ＣＶＤ等により次の層４Ｆを、リ
ンＰの添加で高い不純物濃度としたＢＰＳＧにより、層
厚３００ｎｍ程度を膜形成させ、さらにリフロー処理な
どの平坦化を施す。層４Ｓは、不純物が通常濃度ゆえ、
そのエッチングレートは平均値であり、一方、高いリン
Ｐ濃度により、層４Ｆのエッチングレートが速くなって
いる。

【００４８】以下、この構成によってエッチング時間差
が如何に短縮改善されるかを、数値に基づいて説明す
る。図１１において、層４Ｆと４Ｓの境界をＢＣとす
る。拡散層２Ｂに対応する位置のエッチング反応の経路
を、層４ＦにつきＦ１、層４ＳにつきＳ１、また接触膜
３に対応する位置のエッチング反応の経路を、層４Ｆに
つきＦ２、層４ＳにつきＳ２とする。すると、経路Ｆ
１、Ｆ２は速いエッチングレート、経路Ｓ１、Ｓ２は遅
いエッチングレートとなる。

【００４９】ここで層４Ｆと４Ｓの両方ともが、図１４
で述べたような、不純物が通常濃度で構成されている場
合には、経路Ｆ１、Ｆ２、Ｓ１、Ｓ２すべてが遅いエッ
チングレートとなる。したがって、経路Ｓ１、Ｓ２にそ
れぞれ要する時間は、図１１の場合も、図１４に準ずる
場合（以下、便宜的に図１４と略記する）も同じであ
り、差異はない。したがって、経路Ｆ１、Ｆ２につき、
図１１と図１４の差異を検討すればよい。

【００５０】速いエッチングレートが、遅いエッチング
レートの２倍とする。図１４において、経路Ｆ１に要す
る時間が１０秒、Ｆ２に要する時間が８秒であった場
合、所要時間の差は２秒である。これが図１１の構成で
あると、経路Ｆ１に要する時間が５秒、Ｆ２に要する時
間が４秒となって、所要時間の差は１秒に短縮される。
すなわち、この構成によってエッチング所要時間差が短
縮されるから、過度のオーバーエッチング発生が避けら
れることになる。

【００５１】図１２は、本発明に係る半導体集積装置の
中間製品および製造方法の、さらに別の実施形態を示す
断面図である。本発明に係る半導体集積装置の中間製品
製造方法は、半導体基板２上に近く、かつエッチング速
度が遅い層４Ｄを、高い流動化温度Ｔｎの材料で形成す
る工程と、半導体基板２上から遠く、しかもエッチング
速度が速い層４Ｐを、流動化温度Ｔｎよりも低い流動化
温度Ｔｆの材料で形成する工程と、平坦化を、高い流動
化温度Ｔｎによるリフロー温度で施す工程を有してい
る。

【００５２】また、本発明に係る半導体集積装置の中間
製品は、半導体基板２上に接し、かつエッチング速度が
遅く、高い流動化温度Ｔｎの材料で形成された層４Ｄ
と、半導体基板２上から遠く、しかもエッチング速度が
速く、流動化温度Ｔｎよりも低い流動化温度Ｔｆの材料
で形成された層４Ｐとを備え、高い流動化温度Ｔｎによ
るリフロー温度で平坦化が施されて構成される。

【００５３】前記のように、本発明に係る中間製品およ
び製造方法が、加熱によるリフローで平坦化をするもの
であり、かつ半導体基板上に近く、しかもエッチング速
度が遅い材料で構成された層の流動化温度が、半導体基
板上から遠く、しかもエッチング速度が速い材料で構成
された層の流動化温度よりも高く構成され、かつリフロ
ーがエッチング速度の遅い材料で構成された層の流動化
温度以下のリフロー温度で施されるものであるから、エ
ッチング速度が速い材料で構成された、外側の層だけが
リフローにより段差を縮小するように流動する。これに
よって深度の浅いコンタクトホールが形成される領域の
エッチング時間と、深度の浅いコンタクトホールが形成
される領域のエッチング時間との差が短縮される。

【００５４】以上、本発明の好ましい実施形態について
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることな
く、他の構成でも実現でき、また製造手順、条件も適宜
に変更することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る半導体集積装置の中間製品は、例えば平坦化によ
り生じた、層間膜表面から構成層にいたる深度の深いコ
ンタクトホールが形成される領域におけるエッチング速
度を、深度の浅いコンタクトホールが形成される領域に
おけるエッチング速度より相対的に速く構成するもので
あるから、深いコンタクト上の層間膜のエッチングレー
トが、浅いコンタクト上の層間膜のエッチングレートよ
りも速くなる。

【００５６】これにより、深いコンタクトホールの形成
時間と、浅いコンタクトホールの形成時間との時間差が
短縮され、あるいは両形成時間が一致することによっ
て、浅いコンタクト上での過度のエッチングの防止がな
される。この結果、例えばポリサイドＷＳｉで形成され
る構成層が削られて薄くなることにより生じる膨潤が原
因となっていたトラブルを解決できる。また、コンタク
トエッチング時間の短縮を実現できる。さらに、両形成
時間の不一致によって生じていた、いずれかの構成層へ
の極端な過剰エッチングによる下地への突き抜け等のト
ラブルを解決できる。

【００５７】本発明の請求項２に係る半導体集積装置の
中間製品は、層間膜内の、少なくとも深度の深いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、かつ深度の浅いコ
ンタクトホールが形成される領域を含まない領域に、エ
ッチング速度を速くする不純物を注入して形成されるか
ら、深度の深いコンタクトホールが形成される領域のエ
ッチング速度が、深度の浅いコンタクトホールが形成さ
れる領域におけるエッチング速度より速くなり、よって
前記請求項１に係る半導体集積装置の中間製品で述べた
効果を実現できる。

【００５８】本発明の請求項３に係る半導体集積装置の
中間製品は、層間膜内の、少なくとも深度の浅いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、かつ深度の深いコ
ンタクトホールが形成される領域を含まない領域に、エ
ッチング速度を遅くする不純物を注入して形成されるか
ら、深度の浅いコンタクトホールが形成される領域のエ
ッチング速度が、深度の深いコンタクトホールが形成さ
れる領域におけるエッチング速度より遅くなり、よって
前記請求項１に係る半導体集積装置の中間製品で述べた
効果を実現できる。

【００５９】本発明の請求項４に係る半導体集積装置の
中間製品は、層間膜内の、少なくとも深度の深いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、深度の浅いコンタ
クトホールが形成される領域を含まない領域に、エッチ
ング速度を速くする不純物を注入し、かつ少なくとも深
度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含み、深
度の深いコンタクトホールが形成される領域を含まない
領域に、エッチング速度を遅くする不純物を注入して形
成されるから、深度の深いコンタクトホールが形成され
る領域のエッチング速度が、深度の浅いコンタクトホー
ルが形成される領域におけるエッチング速度より速くな
り、よって前記請求項１に係る半導体集積装置の中間製
品で述べた効果を実現できる。

【００６０】本発明の請求項５に係る半導体集積装置の
中間製品は、段差を有する半導体基板上に複数層からな
る層間膜が形成されたのち、層間膜に平坦化が施される
ものであって、層間膜を構成する複数層のうちで、半導
体基板上に近い層がエッチング速度の遅い材料で、また
半導体基板上から遠い層がエッチング速度の速い材料で
形成されるから、層間膜に平坦化が施されると、段差を
縮小するように各複数層が流動して、深度の浅いコンタ
クトホールが形成される領域のエッチング時間と、深度
の浅いコンタクトホールが形成される領域のエッチング
時間との差が短縮され、よって前記請求項１に係る半導
体集積装置の中間製品で述べた効果を実現できる。

【００６１】本発明の請求項６に係る半導体集積装置の
中間製品は、平坦化を加熱によるリフローで実施され、
かつ半導体基板上に近く、しかもエッチング速度が遅い
材料で構成された層の流動化温度を、半導体基板上から
遠く、しかもエッチング速度が速い材料で構成された層
の流動化温度よりも高く構成し、かつリフローがエッチ
ング速度の遅い材料で構成された層の流動化温度以下の
リフロー温度で施されて構成されるものであるから、リ
フローにより、エッチング速度が速い材料で構成された
層だけが段差を縮小するように流動し、よって深度の浅
いコンタクトホールが形成される領域のエッチング時間
と、深度の浅いコンタクトホールが形成される領域のエ
ッチング時間との差が短縮される。これにより、前記請
求項１に係る半導体集積装置の中間製品で述べた効果を
実現できる。

【００６２】本発明の請求項７に係る半導体集積装置の
製造方法は、層間膜内の、少なくとも深度の深いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、かつ深度の浅いコ
ンタクトホールが形成される領域を含まない領域に、エ
ッチング速度を速くする不純物を注入する工程を有する
から、深度の深いコンタクトホールが形成される領域の
エッチング速度を、深度の浅いコンタクトホールが形成
される領域におけるエッチング速度より速くできる。

【００６３】これにより、深いコンタクトホールの形成
時間と、浅いコンタクトホールの形成時間との時間差の
短縮、あるいは両形成時間の一致が実現され、先ず、処
理工程での浅いコンタクト上での極端なオーバーエッチ
ング発生を防止できる。この結果、例えばポリサイドＷ
Ｓｉで形成される構成層が削られる不都合を解決でき
る。また、コンタクトエッチング時間の短縮を実現でき
る。さらに、両形成時間の不一致によって生じていた、
いずれかの構成層への極端な過剰エッチングによる下地
への突き抜け等の不都合の発生を回避できる。

【００６４】本発明の請求項８に係る半導体集積装置の
製造方法は、層間膜内の、少なくとも深度の浅いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、かつ深度の深いコ
ンタクトホールが形成される領域を含まない領域に、エ
ッチング速度を遅くする不純物を注入する工程を有する
から、深度の浅いコンタクトホールが形成される領域の
エッチング速度を、深度の深いコンタクトホールが形成
される領域におけるエッチング速度より遅くできる。こ
れにより、前記請求項７にかかる製造方法で述べた効果
を実現できる。

【００６５】本発明の請求項９に係る半導体集積装置の
製造方法は、層間膜内の、少なくとも深度の深いコンタ
クトホールが形成される領域を含み、深度の浅いコンタ
クトホールが形成される領域を含まない領域に、エッチ
ング速度を速くする不純物を注入する工程と、少なくと
も深度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含
み、深度の深いコンタクトホールが形成される領域を含
まない領域に、エッチング速度を速くする不純物を注入
する工程を有するものであるから、深度の深いコンタク
トホールが形成される領域のエッチング速度が、深度の
浅いコンタクトホールが形成される領域におけるエッチ
ング速度より速くなり、よって前記請求項７に係る半導
体集積装置の製造方法で述べた効果を実現できる。

【００６６】本発明の請求項１０に係る半導体集積装置
の製造方法は、層間膜を構成する複数層のうちで、半導
体基板上に近い層をエッチング速度が遅い材料で形成す
る工程と、半導体基板上から遠い層をエッチング速度が
速い材料で形成する工程を有するものであるから、層間
膜に平坦化を施すと、段差を縮小するようにとりわけ外
側の層が流動して、深度の浅いコンタクトホールが形成
される領域のエッチング時間と、深度の深いコンタクト
ホールが形成される領域のエッチング時間との差が短縮
される。この結果、前記請求項５に係る半導体集積装置
の中間製品で述べた効果を有する半導体集積装置を、こ
の製造方法により製造できる。

【００６７】本発明の請求項１１に係る半導体集積装置
の製造方法は、平坦化を加熱によるリフローで実施さ
れ、かつ半導体基板上に近く、しかもエッチング速度が
遅い材料で構成された層の流動化温度を、半導体基板上
から遠く、しかもエッチング速度が速い材料で構成され
た層の流動化温度よりも高く構成し、かつリフローがエ
ッチング速度の遅い材料で構成された層の流動化温度以
下のリフロー温度で施されて構成されるものであるか
ら、リフローにより、エッチング速度が速い材料で構成
された層だけが段差を縮小するように流動し、よって深
度の浅いコンタクトホールが形成される領域のエッチン
グ時間と、深度の深いコンタクトホールが形成される領
域のエッチング時間との差が短縮される。これにより、
前記請求項６に係る半導体集積装置の中間製品で述べた
効果を有する半導体集積装置を、この製造方法により製
造できる。

【００６８】このように、本発明に係る半導体集積装置
の中間製品および製造方法は、安定した性能を備える、
高集積化された微細構造の半導体集積装置の中間製品、
ならびに半導体集積装置を、容易に製造することができ
るという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体集積装置の中間製品の一実
施形態の断面図である。

【図２】本発明に係る半導体集積装置の中間製品の、他
の実施形態の断面図である。

【図３】本発明に係る半導体集積装置の製造方法の一実
施形態による製造工程段階の、中間製品の断面図であ
る。

【図４】図３に示す工程に続く製造工程段階の中間製品
の断面図である。

【図５】図４に示す工程に続く製造工程段階の中間製品
の断面図である。

【図６】本発明に係る半導体集積装置の製造方法の他の
実施形態による製造工程段階の、中間製品の断面図であ
る。

【図７】図６に示す工程に続く製造工程段階の中間製品
の断面図である。

【図８】図７に示す工程に続く製造工程段階の中間製品
の断面図である。

【図９】本発明に係る半導体集積装置の製造方法の、さ
らに別の実施形態による製造工程段階の、中間製品の断
面図である。

【図１０】図９に示す製造方法で製造された最終の中間
製品の断面図である。

【図１１】本発明に係る半導体集積装置の製造方法のま
た別の実施形態による製造工程段階の、中間製品の断面
図である。

【図１２】本発明に係る半導体集積装置の中間製品の、
さらに別の実施形態を示す断面図である。

【図１３】深いコンタクトホールと浅いコンタクトホー
ルを兼備する半導体集積装置の中間製品を説明する断面
図である。

【図１４】従来の多層の層間膜構成の平坦化以前の状態
を説明する断面図である。

【図１５】従来の製造方法で製造された半導体集積装置
の中間製品の、極端な過剰エッチングにより生じる状態
の説明図である。

【符号の説明】

１……本発明に係る半導体集積装置の中間製品、２……
半導体基板、２Ａ……段差部、２Ｂ……拡散層（第１構
成層）、３……接続膜（第２構成層）、３Ａ……配線
膜、４……層間膜、５……第１コンタクトホール、５Ａ
……第１コンタクトホール領域境界線、６……第２コン
タクトホール、６Ａ……第２コンタクトホール領域境界
線、１０……第１濃度領域境界線、１１……第２濃度領
域境界線。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板内あるいは半導体基板面に接
   して形成された、電気的接続（コンタクト）されるべき
   構成層ならびに、少なくとも前記構成層上を含む前記半
   導体基板上に層間膜が形成され、かつコンタクトホール
   を形成する位置によって前記層間膜表面から前記構成層
   にいたるコンタクトホールの深度が異なる構成を有し、 前記層間膜の、少なくとも前記深度の深いコンタクトホ
   ールが形成される領域におけるエッチング速度が、少な
   くとも前記深度の浅いコンタクトホールが形成される領
   域における前記層間膜のエッチング速度よりも、相対的
   に速く構成されたことを特徴とする半導体集積装置の中
   間製品。
2. 【請求項２】 前記層間膜内の、少なくとも前記深度の
   深いコンタクトホールが形成される領域を含み、かつ前
   記深度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含ま
   ない領域に、エッチング速度を速くする不純物が注入さ
   れて構成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体
   集積装置の中間製品。
3. 【請求項３】 前記層間膜内の、少なくとも前記深度の
   浅いコンタクトホールが形成される領域を含み、かつ前
   記深度の深いコンタクトホールが形成される領域を含ま
   ない領域に、エッチング速度を遅くする不純物が注入さ
   れて構成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体
   集積装置の中間製品。
4. 【請求項４】 前記層間膜内の、少なくとも前記深度の
   深いコンタクトホールが形成される領域を含み、前記深
   度の浅いコンタクトホールが形成される領域を含まない
   領域に、エッチング速度を速くする不純物が注入され、
   かつ少なくとも深度の浅いコンタクトホールが形成され
   る領域を含み、前記深度の深いコンタクトホールが形成
   される領域を含まない領域に、エッチング速度を遅くす
   る不純物が注入されて構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の半導体集積装置の中間製品。
5. 【請求項５】 段差を有する半導体基板上に複数層から
   なる層間膜が形成されたのち、前記層間膜に平坦化が施
   される半導体集積装置の中間製品であって、 前記層間膜を構成する複数層のうちで、前記半導体基板
   上に近い層はエッチング速度が遅い材料で、また前記半
   導体基板上から遠い層はエッチング速度が速い材料で構
   成されたことを特徴とする半導体集積装置の中間製品。
6. 【請求項６】 前記平坦化が加熱によるリフローにより
   なされ、かつ前記半導体基板上に近く、しかもエッチン
   グ速度が遅い材料で構成された層の流動化温度が、前記
   半導体基板上から遠く、しかもエッチング速度が速い材
   料で構成された層の流動化温度よりも高く構成され、か
   つ前記リフローが前記エッチング速度の遅い材料で構成
   された層の流動化温度以下のリフロー温度で施されて構
   成されたことを特徴とする請求項５記載の半導体集積装
   置の中間製品。
7. 【請求項７】 半導体基板内あるいは半導体基板面に接
   して形成された、電気的接続（コンタクト）されるべき
   構成層ならびに、少なくとも前記構成層上を含む前記半
   導体基板上に層間膜が形成され、かつコンタクトホール
   を形成する位置によって前記層間膜表面から前記構成層
   にいたるコンタクトホールの深度が異なる構成の半導体
   集積装置の中間製品に対して、前記層間膜内の、少なく
   とも前記深度の深いコンタクトホールが形成される領域
   を含み、かつ前記深度の浅いコンタクトホールが形成さ
   れる領域を含まない領域に、エッチング速度を速くする
   不純物を注入する工程を有することを特徴とする半導体
   集積装置の製造方法。
8. 【請求項８】 半導体基板内あるいは半導体基板面に接
   して形成された、電気的接続（コンタクト）されるべき
   構成層ならびに、少なくとも前記構成層上を含む前記半
   導体基板上に層間膜が形成され、かつコンタクトホール
   を形成する位置によって前記層間膜表面から前記構成層
   にいたるコンタクトホールの深度が異なる構成の半導体
   集積装置の中間製品に対して、前記層間膜内の、少なく
   とも前記深度の浅いコンタクトホールが形成される領域
   を含み、かつ前記深度の深いコンタクトホールが形成さ
   れる領域を含まない領域に、エッチング速度を遅くする
   不純物を注入する工程を有することを特徴とする半導体
   集積装置の製造方法。
9. 【請求項９】 半導体基板内あるいは半導体基板面に接
   して形成された、電気的接続（コンタクト）されるべき
   構成層ならびに、少なくとも前記構成層上を含む前記半
   導体基板上に層間膜が形成され、かつコンタクトホール
   を形成する位置によって前記層間膜表面から前記構成層
   にいたるコンタクトホールの深度が異なる構成の半導体
   集積装置の中間製品に対して、前記層間膜内の、少なく
   とも前記深度の深いコンタクトホールが形成される領域
   を含み、前記深度の浅いコンタクトホールが形成される
   領域を含まない領域に、エッチング速度を速くする不純
   物を注入する工程と、少なくとも深度の浅いコンタクト
   ホールが形成される領域を含み、前記深度の深いコンタ
   クトホールが形成される領域を含まない領域に、エッチ
   ング速度を遅くする不純物を注入する工程を有すること
   を特徴とする半導体集積装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 段差を有する半導体基板上に複数層か
    らなる層間膜が形成された半導体集積装置の中間製品に
    対して、前記層間膜を構成する複数層のうちで、前記半
    導体基板上に近い層をエッチング速度が遅い材料で形成
    する工程と、前記半導体基板上から遠い層をエッチング
    速度が速い材料で形成する工程と、前記層間膜を平坦化
    する工程を有することを特徴とする半導体集積装置の製
    造方法。
11. 【請求項１１】 前記半導体基板上に接し、かつエッチ
    ング速度が遅い層を高い流動化温度Ｔｎの材料で形成す
    る工程と、前記半導体基板上から遠く、しかもエッチン
    グ速度が速い層を、前記流動化温度Ｔｎよりも低い流動
    化温度Ｔｆの材料で形成する工程と、前記平坦化を、前
    記高い流動化温度Ｔｎによるリフロー温度で施す工程を
    有することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。