JPH11195703A - 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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JPH11195703A
JPH11195703A JP36808097A JP36808097A JPH11195703A JP H11195703 A JPH11195703 A JP H11195703A JP 36808097 A JP36808097 A JP 36808097A JP 36808097 A JP36808097 A JP 36808097A JP H11195703 A JPH11195703 A JP H11195703A
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JP
Japan
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film
connection hole
conductive portion
hole
wiring layer
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JP36808097A
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English (en)
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Yuuichi Miyamori
雄壱 宮森
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続孔に対する被り余裕部を導電部に設ける
必要がなくて高集積化が可能な半導体装置を高い歩留り
で製造する。 【解決手段】 接続孔15の内面に沿って広がるSiO
2 膜16を形成し、このSiO2 膜16に異方性エッチ
ングを施して、接続孔15のうちで配線層13の側面を
露出させている孔部15aをSiO2 膜16で埋める。
このため、接続孔15が配線層13からずれても、孔部
15aを介した配線層13とSi基板11との短絡を防
止することができて、接続孔15に対する被り余裕部を
配線層13に設ける必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、導電部に対す
る接続孔を開孔する半導体装置の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造に際して、配線等であ
る導電部に対する接続孔を開孔するためには、一般にリ
ソグラフィ及びエッチングを行うが、リソグラフィにお
けるマスクの合わせずれ等のために、通常は接続孔が導
電部から多少ずれる。そして、この様に接続孔が導電部
から多少ずれても、導電部とその上層の導電部とが接続
孔を介して確実に導通する様に、接続孔に対する被り余
裕部である縁部(ボーダ部)を導電部に設けている。
【0003】しかし、近年における半導体装置の微細化
・高集積化に伴って、この縁部(ボーダ部)の大きさを
無視することができなくなってきている。そこで、接続
孔に対する被り余裕部である縁部(ボーダ部)を導電部
に設けない所謂ボーダレス構造が採用される様になって
きている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、接続孔を開
孔すべき層間絶縁膜が厚めにばらついても接続孔が導電
部に確実に到達する様に、接続孔の開孔に際しては層間
絶縁膜にオーバエッチングを施している。このため、ボ
ーダレス構造が採用されている場合において接続孔が導
電部から多少でもずれると、導電部の側面を露出させる
孔部が開孔されて、この孔部が下層の導電部にまで到達
する可能性がある。
【0005】導電部の側面を露出させる孔部が下層の導
電部に到達すると、接続孔を埋める上層の導電部をその
後に形成すると、接続孔を開孔した導電部とその下層の
導電部とが孔部を介して短絡する。このため、従来は、
高集積化が可能な半導体装置を必ずしも高い歩留りで製
造することができなかった。
【0006】従って、本願の発明は、接続孔に対する被
り余裕部である縁部(ボーダ部)を導電部に設ける必要
がなくて高集積化が可能な半導体装置を高い歩留りで製
造することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法では、リソグラフィにおけるマスクの合わ
せ余裕の不足等のために、接続孔が導電部からずれて導
電部の側面を露出させ、下層の導電部にまで接続孔が到
達しても、接続孔のうちで導電部の側面を露出させてい
る孔部を絶縁膜で埋める。このため、接続孔が導電部か
らずれても、この接続孔を介した導電部とその下層の導
電部との短絡を防止することができる。
【0008】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、導電部からの接続孔のずれが大きくて、接続孔のう
ちで導電部の側面を露出させている孔部の幅が広くて
も、絶縁膜の形成と異方性エッチングとの組み合わせを
複数回繰り返して、接続孔のうちで導電部の側面を露出
させている孔部を絶縁膜で埋める。このため、導電部か
らの接続孔のずれが大きくてもこの導電部とその下層の
導電部との短絡を防止することができる。
【0009】請求項3、5に係る半導体装置の製造方法
では、絶縁膜としてSiO2 膜またはSiN膜を用いる
ので、接続孔のうちで導電部の側面を露出させている孔
部を埋める絶縁膜を容易に形成することができる。
【0010】請求項4、6に係る半導体装置の製造方法
では、絶縁膜としてのSiO2 膜またはSiN膜の厚さ
を10〜20nmにするので、接続孔の全体を絶縁膜で
埋めることなく、接続孔のうちで導電部の側面を露出さ
せている孔部のみを絶縁膜で埋めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、ボーダレス構造の配線を有
する半導体装置の製造方法に適用した本願の発明の第1
〜第3実施形態を、図1〜3を参照しながら説明する。
図1、2が、第1実施形態を示している。
【0012】この第1実施形態では、図1(a)に示す
様に、トランジスタ(図示せず)等をSi基板11に形
成した後、Si基板11等を覆う絶縁膜として、2重量
%のBと5重量%のPとを含み厚さが1200nmであ
るBPSG膜12を下記の条件の常圧CVD法で堆積さ
せる。そして、下記の条件の熱処理を行い、BPSG膜
12を緻密化させて、BPSG膜12の耐吸湿性等を向
上させる。
【0013】BPSG膜の常圧CVD条件 ガス:TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate)/TMP
O(TetraMethyl PhOsphate )/TEB(TetraEthyl B
orate )=60/15/15sccm 温度:520℃
【0014】BPSG膜の熱処理条件 装置:縦型拡散炉 雰囲気:N2 100% 温度:750℃ 時間:10分
【0015】その後、下記の条件のマグネトロンスパッ
タ法で、バリアメタル膜とAl系合金膜とキャップメタ
ル膜とが下層側から順次に積層されている配線層13を
堆積させる。バリアメタル膜は厚さ20nmずつのTi
膜とTiN膜とが下層側から順次に積層されて構成され
ており、Al系合金膜は厚さ500nmで0.5%のC
uを含んでおり、キャップメタル膜は厚さ10nmのT
i膜と厚さ100nmのTiN膜とが下層側から順次に
積層されて構成されている。
【0016】バリアメタル膜及びキャップメタル膜中の
Ti膜のスパッタ条件 圧力:0.52Pa 電力:2kW ガス:Ar=35sccm 温度:300℃
【0017】バリアメタル膜及びキャップメタル膜中の
TiN膜のスパッタ条件 圧力:0.78Pa 電力:6kW ガス:N2 /Ar=42/21sccm 温度:300℃
【0018】Al系合金膜のスパッタ条件 圧力:0.52Pa 電力:15kW ガス:Ar=65sccm 温度:300℃
【0019】その後、配線層13上でフォトレジスト
(図示せず)を配線のパターンに加工し、このフォトレ
ジストをマスクにして、下記の条件の異方性エッチング
を配線層13に施す。この異方性エッチングでは、配線
層13の厚さに対して40%のオーバエッチングを行
う。なお、配線のパターニングに際しては、後に開孔す
る接続孔に対する被り余裕部である縁部(ボーダ部)を
配線層13に設けない。
【0020】配線層の異方性エッチング条件 ガス:BCl3 /Cl2 =100/150sccm 圧力:1Pa マイクロ波電流:400mA 高周波電力:110W
【0021】次に、図1(b)に示す様に、層間絶縁膜
として、厚さ500nmのSiO2膜14を下記の条件
のプラズマCVD法で堆積させる。そして、接続孔のパ
ターンの開口を有するフォトレジスト(図示せず)をマ
スクにして、下記の条件の反応性イオンエッチングで、
配線層13に対する接続孔15をSiO2 膜14に開孔
する。この反応性イオンエッチングでは、SiO2 膜1
4及び配線層13の合計の厚さである1200nmに対
して20%のオーバエッチングを行う。
【0022】SiO2 膜のプラズマCVD条件 ガス:TEOS/O2 =800/600sccm 圧力:1133.2Pa 温度:400℃ 高周波電力:700W
【0023】接続孔の反応性イオンエッチング条件 ガス:CO/CHF3 =200/1000sccm 圧力:5.3Pa 温度:−30℃ 電力:1200W
【0024】ところが、フォトレジストをパターニング
するためのリソグラフィにおけるマスクの合わせずれ等
があると、上述の様に接続孔15に対する被り余裕部で
ある縁部(ボーダ部)を配線層13に設けていないの
で、図1(b)に示した様に、接続孔15が配線層13
からずれて、配線層13の側面を露出させる孔部15a
が接続孔15に連なってSiO2 膜14やBPSG膜1
2に開孔される。
【0025】そこで、次に、図1(c)に示す様に、S
iO2 膜14を堆積させた時と同じ条件のプラズマCV
D法で厚さ10nmのSiO2 膜16を堆積させる。こ
のSiO2 膜16は、接続孔15の内面を含むSiO2
膜14の表面に沿って広がると共に孔部15aを塞ぐ。
【0026】次に、図2(a)に示す様に、接続孔15
を開孔した時と同じ条件の異方的な反応性イオンエッチ
ングで、SiO2 膜16の厚さである10nmに対して
50%のオーバエッチングを行って、配線層13及びS
iO2 膜14の上面からSiO2 膜16を除去する。従
って、孔部15aはSiO2 膜16で埋められる。
【0027】次に、図2(b)に示す様に、配線層13
におけるバリアメタル膜及びキャップメタル膜中のTi
N膜を堆積させた時と同じ条件のスパッタ法で、薄い密
着メタル膜としての厚さ30nmのTiN膜(図示せ
ず)を堆積させ、更に、下記の条件の熱CVD法で厚さ
600nmのW膜17を堆積させる。
【0028】W膜の熱CVD条件 ガス:WF6 /H2 /Ar=40/400/2250s
ccm 圧力:10.7kPa 温度:450℃
【0029】その後、第1段階としてのW膜17に対す
るエッチングと、第2段階としてのTiN膜に対するエ
ッチングと、第3段階としてのW膜17に対するオーバ
エッチングとを夫々下記の条件で行って、これらのTi
N膜とW膜17とで接続孔15の埋め込みプラグを形成
する。そして、図示されてはいないが、従来公知の工程
を更に実行して、この半導体装置を完成させる。
【0030】W膜のエッチング条件 ガス:SF6 /Ar/He=110/90/5sccm 圧力:45.5Pa 電力:275W
【0031】TiN膜のエッチング条件 ガス:Ar/Cl2 =75/5sccm 圧力:6.5Pa 電力:250W
【0032】W膜のオーバエッチング条件 ガス:SF6 /Ar/He=20/10/10sccm 圧力:32.5Pa 電力:70W
【0033】次に、第2実施形態を説明する。この第2
実施形態も、SiO2 膜16の代わりに下記の条件のプ
ラズマCVD法で厚さ10nmのSiN膜を堆積させ、
下記の条件の異方的な反応性イオンエッチングで、Si
N膜の厚さである10nmに対して50%のオーバエッ
チングを行うことを除いて、上述の第1実施形態と実質
的に同様の工程を実行する。
【0034】SiN膜のプラズマCVD条件 ガス:SiH4 /NH3 /N2 =265/100/40
00sccm 圧力:565Pa 基板温度:400℃
【0035】SiN膜の反応性イオンエッチング条件 ガス:CHF3 /O2 =75/25sccm 圧力:5.3Pa 温度:−30℃ 高周波電力:600W
【0036】図3が、第3実施形態の一部を示してい
る。図3(a)に示す様に、フォトレジスト(図示せ
ず)に接続孔15のパターンの開口を形成するためのリ
ソグラフィにおけるマスクの合わせずれ等が大きいため
に、配線層13からの接続孔15のずれが大きくて、S
iO2 膜16のみでは孔部15aが埋められない場合が
ある。
【0037】そこで、この第3実施形態では、図3
(b)に示す様に、SiO2 膜16と同じ厚さのSiO
2 膜18の堆積及び異方性エッチングを繰り返して、S
iO2 膜16、18の両方で孔部15aを埋める。以上
の点を除いて、この第3実施形態も図1、2に示した第
1実施形態と実質的に同様の工程を実行する。
【0038】以上の様な第1〜第3実施形態では、接続
孔15に対する被り余裕部である縁部(ボーダ部)を配
線層13に設けていなくて、配線がボーダレス構造であ
るにも拘らず、孔部15aをSiO2 膜16、18やS
iN膜で埋めているので、図2(b)からも明らかな様
に、埋め込みプラグであるW膜17で接続孔15を埋め
ても、孔部15aを介して配線層13とSi基板11と
が短絡しない。
【0039】なお、以上の第1〜第3実施形態の何れに
おいてもSiO2 膜16、18やSiN膜の厚さが10
nmであるが、この厚さが10〜20nmの範囲であれ
ば、接続孔15の内面に沿って広がるだけでこの接続孔
15を埋めることなく孔部15aのみをSiO2 膜1
6、18やSiN膜で埋めることができる。
【0040】また、以上の第1〜第3実施形態の何れに
おいてもSi基板11上の第1層目の配線層13に対し
て接続孔15を開孔しているが、例えば、半導体基板上
の第2層目の配線層に対して接続孔を開孔して、この第
2層目の配線層から第1層目の配線層にまで達する孔部
が形成される場合にも、本願の発明を適用することがで
きる。
【0041】
【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、接続孔が導電部からずれても、この接続孔を介した
導電部とその下層の導電部との短絡を防止することがで
きるので、接続孔に対する被り余裕部である縁部を導電
部に設ける必要がなくて高集積化が可能な半導体装置を
高い歩留りで製造することができる。
【0042】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、導電部からの接続孔のずれが大きくてもこの導電部
とその下層の導電部との短絡を防止することができるの
で、接続孔に対する被り余裕部である縁部を導電部に設
ける必要がなくて高集積化が可能な半導体装置を更に高
い歩留りで製造することができる。
【0043】請求項3、5に係る半導体装置の製造方法
では、接続孔のうちで導電部の側面を露出させている孔
部を埋める絶縁膜を容易に形成することができるので、
高集積化が可能な半導体装置を高い歩留り及び低いコス
トで製造することができる。
【0044】請求項4、6に係る半導体装置の製造方法
では、接続孔の全体を絶縁膜で埋めることなく、接続孔
のうちで導電部の側面を露出させている孔部のみを絶縁
膜で埋めることができるので、高集積化が可能な半導体
装置を更に高い歩留りで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の第1実施形態の前半の工程を順次
に示す側断面図である。
【図2】第1実施形態の後半の工程を順次に示す側断面
図である。
【図3】本願の発明の第3実施形態の一部の工程を順次
に示しており、図2(a)に対応する工程の側断面図で
ある。
【符号の説明】
13…配線層(導電部)、15…接続孔、15a…孔
部、16…SiO2 膜(絶縁膜)、18…SiO2
(絶縁膜)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電部に対する接続孔を開孔する工程
    と、 前記接続孔の内面に沿って広がる絶縁膜を形成する工程
    と、 前記絶縁膜に異方性エッチングを施して、前記接続孔の
    うちで前記導電部の側面を露出させている孔部を前記絶
    縁膜で埋める工程とを具備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】 前記絶縁膜の形成と前記異方性エッチン
    グとの組み合わせを複数回繰り返して前記孔部を前記絶
    縁膜で埋めることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記絶縁膜としてSiO2 膜を用いるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記SiO2 膜の厚さを10〜20nm
    にすることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 前記絶縁膜としてSiN膜を用いること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記SiN膜の厚さを10〜20nmに
    することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造
    方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006287184A (ja) * 2005-03-30 2006-10-19 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006287184A (ja) * 2005-03-30 2006-10-19 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の製造方法

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