JPH1131745A - 半導体装置のコンタクトプラグ形成方法 - Google Patents
半導体装置のコンタクトプラグ形成方法Info
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Abstract
てコンタクトプラグ形成および絶縁層平坦化を可能に
し、高段差領域と低段差領域とを効果的に平坦化させる
ことを可能にする。 【解決手段】 半導体装置のコンタクトプラグ形成方法
において、複数の拡散領域を有する半導体基板上に導電
構造物を形成し、その導電構造物を含む半導体基板上
に、下部絶縁層、及びその下部絶縁層より高硬度の上部
絶縁層を形成する。拡散領域および導電構造物のうち、
少なくとも1つの上部表面が露出されるまで、絶縁層を
エッチングしてコンタクトホールを形成する。コンタク
トホールを埋めるように、上部絶縁層上に導電層を形成
する。少なくとも上部絶縁層の上部表面が露出されるよ
うに導電層をエッチングした後、上部絶縁層および下部
絶縁層を平坦化エッチングする。または、導電層,上部
絶縁層,下部絶縁層を同時に平坦化エッチングする。
Description
方法に関するものであり、より詳しくは、配線間のブリ
ッジ(bridge:ブリッジング)を防止する半導体
装置のコンタクトプラグ(contact plug)
形成方法に関するものである。
に、高い多層配線技術が要求されている。
(photolithography)工程マージンを
確保(ホトリソグラフィ工程の高効率化)し、配線の長さ
を最小化させるために、絶縁層および導電層の平坦化が
要求される。その平坦度が維持されない場合、深刻なト
ポロジー(topology)により配線が切断された
り(open)、短絡(short)してしまう問題が
発生する。
程の一例として、コンタクトプラグ形成工程がある。
クトプラグ形成方法の工程を順次的に示す工程図であ
る。
置のコンタクトプラグ形成方法において、まず素子隔離
膜2を有する半導体基板1上にはゲート電極4、例えば
半導体メモリ装置のワードラインが形成される。ゲート
電極4を含む半導体基板1全面には絶縁層6、例えば酸
化膜が蒸着される。絶縁層6の上部表面は、ゲート電極
4のトポロジー(topology)に沿って凹凸状に
形成される。また、ゲート電極4が形成された高段差領
域と、ゲート電極4が形成されていない低段差領域とが
存在するようになる。
echanical polishing)工程でエッ
チングすると、図2に示したように、絶縁層6の上部表
面が平坦化される。
ことにより、拡散領域(図示省略)を露出させるための
コンタクトホール8が形成される。コンタクトホール8
が完全に満たされるように、絶縁層6上に導電層10
(例えば、ポリシリコン膜)が蒸着される。
上部表面が露出されるまでCMP工程によりエッチング
すると、図4に示したように、コンタクトプラグ10a
が形成される。
ラグ形成方法は、絶縁層CMP工程が導電層CMP工程
より先行するため、次のような問題点が発生してしま
う。即ち、絶縁層CMP工程時において、絶縁層上部表
面に対して研磨材によるマイクロスクラッチ(micr
o scratch)およびピッチング(pittin
g)等の欠陥が発生するが、これは絶縁層CMP工程後
の導電層蒸着工程時に、欠陥部位に対して導電物質がト
ラップ(trap)され、配線間のブリッジ(ブリッジ
ング:橋絡)を誘発してしまう。その結果、素子の信頼
性(reliability)および歩留まり(yie
ld)等を低下させてしまう問題が発生する。
点を解決するために提案されたものであり、配線間にお
けるブリッジ現象(ブリッジング)の発生を防止し、コン
タクトプラグ形成および絶縁層平坦化が可能な半導体装
置の製造方法を提供することにある。
い硬度を有する構造にすることにより、高段差領域と低
段差領域とを効果的に平坦化させることが可能な半導体
装置の製造方法を提供することにある。
めに、第1発明は、半導体装置のコンタクトプラグ形成
方法において、半導体基板内に複数の拡散領域を有する
半導体基板上に導電構造物を形成する段階と、導電構造
物を含む半導体基板上に絶縁層形成する段階と、拡散領
域および導電構造物のうち、一方の上部表面が露出され
るまで、絶縁層をエッチングしてコンタクトホールを形
成する段階と、コンタクトホールを満たすように、絶縁
層上に導電層を形成する段階と、少なくとも絶縁層の上
部表面が露出されるまで、導電層をエッチングして上部
表面を平坦化エッチング工程でエッチングする段階とを
含むことを特徴とする。
コンタクトホールを含む絶縁層上に障壁膜を形成する段
階を設けることができる。
グ形成方法において、半導体基板内に複数の拡散領域を
有する半導体基板上に導電構造物を形成する段階と、導
電構造物を含む半導体基板上に、第1絶縁層、および第
1絶縁層と比較して硬度の高い第2絶縁層を順次形成す
る段階と、拡散領域および導電構造物のうち、一方の上
部表面が露出されるまで、第2絶縁層および第1絶縁層
を順次エッチングしてコンタクトホールを形成する段階
と、コンタクトホールを満たすように、第2絶縁層上に
導電層を形成する段階と、少なくとも第2絶縁層の上部
表面が露出されるまで、導電層をエッチングしてコンタ
クトプラグを形成する段階と、コンタクトプラグを含む
第2絶縁層および第1絶縁層の上部表面を平坦化エッチ
ング工程でエッチングする段階とを含み、第2絶縁層
は、平坦化エッチング工程時に、導電構造物およびコン
タクトホールが形成されない低段差部位における第2絶
縁層および第1絶縁層が相対的に遅くエッチングされる
ようにすることを特徴とする。
グ形成方法において、半導体基板内に複数の拡散領域を
有する半導体基板上に導電構造物を形成する段階と、導
電構造物を含む半導体基板上に、第1絶縁層、および第
1絶縁層と比較して硬度の高い第2絶縁層を順次形成す
る段階と、拡散領域および導電構造物のうち、一方の上
部表面が露出されるまで、第2絶縁層および第1絶縁層
を順次エッチングしてコンタクトホールを形成する段階
と、コンタクトホールを満たすように、第2絶縁層上に
導電層を形成する段階と、導電層,第2絶縁層,第1絶
縁を順次平坦化エッチングして、コンタクトプラグ、お
よび平坦な上部表面を有する第1絶縁層を形成する段階
とを含み、第2絶縁層は、平坦化エッチング工程時に、
導電構造物およびコンタクトホールが形成されない低段
差部位における第2絶縁層および第1絶縁層が相対的に
遅くエッチングされるようにすることを特徴とする。
置のコンタクトプラグ形成方法(詳細を後述する)では、
コンタクトホールを満たすように、導電層が絶縁層上に
形成される。少なくとも絶縁層の上部表面が露出される
まで、導電層がエッチバックまたはCMP工程でエッチ
ングされて、コンタクトプラグが形成された後、コンタ
クトプラグを含む絶縁層の上部表面が、CMP工程で平
坦化される。または、導電層および絶縁層が同時にCM
P工程で平坦化エッチングされて、コンタクトプラグ、
および平坦な上部表面を有する絶縁層が形成される。こ
のような半導体装置の製造方法により、コンタクトホー
ルを導電層で満たした後、絶縁層平坦化工程を遂行する
によって、絶縁層上部表面におけるスクラッチ発生によ
り生じる配線間のブリッジ(ブリッジング)を防止するこ
とができ、低硬度の下部絶縁層上に対して高硬度を有す
る上部絶縁層を形成することによって、高段差領域と低
段差領域とを効果的に平坦化することができ、平坦化エ
ッチングのための絶縁層の厚さを薄くすることができ
る。
本発明の実施の第1形態を詳細に説明する。
おける半導体装置のコンタクトプラグ形成方法の工程を
順次的に示す工程図である。
態における半導体装置のコンタクトプラグ形成方法にお
いて、まず半導体基板100上に活性領域と非活性領域
とを定義するための素子隔離膜102が形成される。素
子隔離膜102は、例えば、STI(shallow
trench isolation)方法により形成さ
れる。半導体基板100上にはゲート電極104、例え
ば半導体メモリ装置のワードラインが形成される。ゲー
ト電極104の両側の非活性領域内には拡散領域(図示
省略)、例えばソース・ドレーン領域が形成される。ゲ
ート電極104を含む半導体基板100全面には、配線
間を絶縁するための絶縁層106が形成される。
施例として、絶縁層106は、SiO2,USG(und
oped silicate glass),BPSG
(borophospho silicate gla
ss),PSG(phosphosilicate gl
ass),SiN,SiON,SiOF,SOG(spi
n on glass),FOX(flowable o
xide),ポリマー(polymer)のうち、ある1
つを用いて形成される単一膜、又はその複合膜(前記の
各材料のうち、複数用いて成る複合膜)である。
て、絶縁層106は、互いに異なる硬度の下部絶縁層1
06aおよび上部絶縁層106bを有する多層膜から形
成される。
て、下部絶縁層106aは、酸化膜106aとして厚さ
4000Å〜12000Åの範囲内で形成される。
て、下部絶縁層106aは、CVD(chemical
vapor deposition),リフロー(r
eflow),蒸着・エッチング,HDP(highd
ensity plasma)等の方法によりSi
O2,USG,BPSG,PSGのうち、あるいはSO
G又はスピンコーティング(spin coatin
g)方法によりSiOF,FOX,ポリマーのうち、あ
る1つを用いて形成される単一膜、又はその複合膜(前
記の各材料のうち、複数用いて成る複合膜)である。
て、上部絶縁層106bは、下部絶縁層106aと比較
して高い硬度を有する膜質とし、厚さ100Å〜100
0Åの範囲内で形成される。
て、上部絶縁層106aは、SiN,SiON,Al
N,Al203,ダイアモンド型カーボン(diamon
d−like carbon),BNのうち、ある1つ
で形成される単一膜、又はその腹合膜(前記の各材料の
うち、複数用いて成る複合膜)である。上部絶縁層10
6bは、後続の平坦化エッチング工程にて、低段差領域
における下部絶縁層106aのエッチングを遅らせる効
果を有する。
04のトポロジーに沿って凹凸状に形成され、ゲート電
極104が形成された領域は、ゲート電極104が形成
されない領域と比較して高い段差を有するようになる。
ち、少なくとも1つが露出されるまで、絶縁層106が
エッチングされてコンタクトホール108が形成され
る。
ール108が完全に満たされる充分な厚さ、例えば厚さ
3000Å〜5000Åの範囲内で上部絶縁層106b
上にコンタクトプラグ形成のための導電層110が形成
される。導電層110は、CVD,PVD,リフロー
(reflow),強制充填(force fill)
方法のうち、ある1つの方法によって形成されたW,A
l,Cu,Ti,TiN,ポリシリコン,W−Si,A
l−Cu,Al−Cu−Siのうちの1つである。
抵抗の改善,相互反応抑制,接着(adhesion)
特性改善のための障壁膜(barrier laye
r:図示省略)が形成される。障壁膜は、例えばTi,
TiN,Ta,TaN,WN,TiSiNのうち、ある
1つを用いて形成される単一膜、又はこの複合膜(前記
の各材料のうち、複数用いて成る複合膜)である。
6bの上部表面が露出されるまで、導電層110がエッ
チングされてコンタクトプラグ110aが形成される。
施例として、導電層110エッチング工程は、CMP工
程,湿式または乾式方法によるエッチバック工程等によ
り遂行される。
工程が遂行される場合、絶縁層106によりエッチング
が妨げられることにより、上部絶縁層106bおよび下
部絶縁層106aに対する導電層110の研磨速度の比
が数百:1〜1:数百の範囲内で、研磨材が使用され
る。
て、酸化膜106a、および窒化膜SiNまたはSiO
N106bと比較して、ポリシリコン層110には5倍
以上速い研磨速度で研磨材が使用される。
るリセス(recess:凹部を形成)されたコンタクト
プラグ110bを示す断面図である。
が遂行される場合、充分な過剰エッチング(over
etch)が進行して、コンタクトホール108内に満
たされた導電層110がエッチングされると、図10に
示すようにリセスされたコンタクトプラグ(110b)
が形成される。リセスされたコンタクトプラグ110b
は、後続の絶縁層平坦化エッチング工程時に、エッチン
グ防止層(レジストと同じ効果)として使用される。
110b、および絶縁層106に対して、CMP工程に
より平坦化エッチング工程が遂行される。その結果、図
9に示したように、上部絶縁層106bが除去され、下
部絶縁層106aの上部表面が平坦化され、下部絶縁層
106aの上部表面と平行な上部表面を有するコンタク
トプラグ110aが形成される。この時、CMP工程に
おいて、好ましくは導電層に対する絶縁層の研磨速度の
比が1:数百〜数百:1の範囲内で研磨材を使用して遂
行される。一方、リセスされてコンタクトプラグ110
bが形成された場合、好ましくはリセスされたコンタク
トプラグ110bをエッチング防止層として使用し、点
線(図10中の点線)で示した部位111まで絶縁層10
6がCMP工程にて平坦化エッチングされる。
108を有する高段差領域は、それらゲート電極104
およびコンタクトホール108が形成されていない低段
差領域と比較して、より速い研磨速度でエッチングされ
ることによって、絶縁層106の上部表面の平坦化が容
易に達成される。また、高硬度を有する上部絶縁層10
6bは、下部絶縁層106aと比較して、より遅い研磨
速度でエッチングされることによって、効果的な平坦化
が達成される。従って、実質的に配線間を絶縁するため
の絶縁層として使用される下部絶縁層106aの厚さ
を、従来と比較して薄くすることができる。
CMP工程により同時に平坦化エッチングして、コンタ
クトプラグ110aおよび上部絶縁層106aを同時に
形成することができる。この場合、好ましくは、一般的
に知られている酸化膜エッチング用の研磨材、即ち選択
性のない研磨材を使用してポリシリコン層110,窒化
膜106b,酸化膜106aが順次エッチングされる。
10a,110bに対して電気的に接続される上部配線
(図示省略)が形成される。平坦化された絶縁層106
の上部表面に対してコンタクトプラグ形成のための導電
物質がトラップされないことによって、上部配線を形成
した場合においても、配線間のブリッジ(ブリッジング)
が発生しない。
の実施の第2形態における半導体装置のコンタクトプラ
グ形成方法を詳細に説明する。
態における半導体装置のコンタクトプラグ形成方法の工
程を順次的に示す工程図である。
における半導体装置のコンタクトプラグ形成方法は、ま
ず活性領域と非活性領域が定義された半導体基板200
の活性領域上に金属配線202が形成される。または、
ゲート電極(図示省略)が形成された半導体基板200
上に絶縁層(図示省略(例えば、厚さ4000Å〜20
000Å))が形成された後、この絶縁層上に金属配線
202が形成される。
施例において、金属配線202を含む半導体基板200
全面には、配線間の絶縁のための絶縁層204が形成さ
れる。
て、絶縁層204は、SiO2,USG,BPSG,P
SG,SiN,SiON,SiOF,SOG,FOX,
ポリマーのうち、ある1つを用いて形成された単一膜、
又はこの複合膜(前記の各材料のうち、複数用いて成る
複合膜)である。
て、絶縁層204は、互いに異なる硬度の下部絶縁層2
04aおよび上部絶縁層204bを有する多層膜から形
成される。
て、下部絶縁層204aは、酸化膜204aとして厚さ
10000Å〜30000Åの範囲内で形成される。
ー,蒸着・エッチング,HDP等の方法によりSi
O2,USG,BPSG,PSGのうち、あるいはSi
OF又はスピンコティング方法によりSOG,FOX,
ポリマーのうち、ある1つを用いて形成される単一膜、
又はこの複合膜(前記の各材料のうち、複数用いて成る
複合膜)である。
て、上部絶縁層204bは、下部絶縁層204aと比較
して高硬度を有し、その上部絶縁層204bは厚さ10
0Å〜1000Åの範囲内で形成される。
て、上部絶縁層204aは、SiN,SiON,Al
N,Al203,ダイアモンド型カーボン,BNのうち、
ある1つを用いて形成される単一膜、又はこの腹合膜
(前記の各材料のうち、複数用いて成る複合膜)である。
上部絶縁層204bは、後続の平坦化エッチング工程に
て低段差領域の下部絶縁層204aにおけるエッチング
を遅らせる効果を有する。
2のトポロジーに沿って凹凸状に形成され、金属配線2
02が形成された領域は、金属配線202が形成されな
い領域と比較して、高い段差を有するようになる。
少なくとも1つの上部表面が露出されるまで絶縁層20
4がエッチングされて、コンタクトホール206が形成
される。コンタクトホール206を含む上部絶縁層20
4b上に障壁膜207が形成される。障壁膜207は、
コンタクト抵抗を改善し、金属配線202とコンタクト
プラグ導電物質との間の相互反応を抑制し、コンタクト
プラグ導電物質の接着特性を改善するために形成され
る。障壁膜207は、Ti,TiN,Ta,TaN,W
N,TiSiNのうち、ある1つを用いて形成される単
一膜、又はこの複合膜(前記の各材料のうち、複数用い
て成る複合膜)である。
ール206が完全に満たされる充分な厚さ、例えば厚さ
2000Å〜6000Åの範囲内で障壁膜207上に導
電層208が形成される。導電層208は、コンタクト
プラグ形成のためのものとして、CVD,PVD,リフ
ロー,強制充填(force fill)方法のうちあ
る1つの方法により、W,Al,Cu,Ti,TiN,
ポリシリコン,W−Si,Al−Cu,Al−Cu−S
iのうち、ある1つを用いて形成される。
部表面が露出されるまで、導電層208および障壁膜2
07がエッチングされて、コンタクトプラグ208aが
形成される。
グ工程は、CMP工程、あるいは湿式または乾式方法に
よるエッチバック工程等により遂行される。
行される場合、絶縁層204がエッチングを妨げること
により、上部絶縁層204bおよび下部絶縁層204a
に対する導電層208の研磨速度の比が数百:1、又は
1:数百の範囲内で、研磨材が使用される。好ましく
は、酸化膜204a、および窒化膜SiNまたはSiO
N204aと比較して、タングステン208には5倍以
上速い研磨速度で研磨材が使用される。
るリセスされたコンタクトプラグ208aを示す断面図
である。
が遂行される場合、図10の実施の第2形態のように、
充分な過剰エッチングが進行すると、リセスされたコン
タクトホール208bが形成される。リセスされたコン
タクトプラグ208bは、後続の絶縁層平坦化エッチン
グ工程時、エッチング防止層として使用される。
08bおよび絶縁層204において、CMP工程により
平坦化エッチング工程が遂行される。その結果、図15
に示したように、上部絶縁層204bが除去され、下部
絶縁層204aの上部表面が平坦化され、絶縁層204
aの上部表面と平行な上部表面を有するコンタクトプラ
グ208aが形成される。この時、このCMP工程は、
導電層208に対する絶縁層204の研磨速度の比が
1:数百〜数百:1の範囲内で研磨材を使用して遂行さ
れる。一方、リセスされたコンタクトプラグ208bが
形成された場合、リセスされたコンタクトプラグ208
bをエッチング防止層として使用し、点線(図16中の
点線)で示した部位209まで、絶縁層204がCMP
工程により平坦化エッチングされる。このCMP工程で
は、導電層208と絶縁層204との研磨速度の比が
1:10以上で研磨材を使用することが好ましい。
06を有する高段差領域は、それら金属配線202およ
びコンタクトホール206が形成されていない低段差領
域と比較して、より速い研磨速度でエッチングされるこ
とによって、絶縁層204の上部表面における平坦化が
容易に達成される。また、高硬度を有する上部絶縁層2
04bが下部絶縁層204aと比較して、より遅くエッ
チングされることによって、効果的に平坦化されるよう
になる。従って、実質的に配線間の絶縁のための絶縁層
に使用される下部絶縁層204aの厚さを、従来と比較
して薄くすることができる。
CMP工程により同時に平坦化エッチングして、コンタ
クトプラグ208aおよび上部絶縁層204aを同時に
形成することができる。この場合、一般的に知られてい
る酸化膜エッチング用の研磨材、即ち選択性のない研磨
材を使用してタングステン層208,障壁膜207,窒
化膜204b,酸化膜204aが順次エッチングされ
る。
8aまたは208bと電気的に接続されるように、上部
配線(図示省略)が形成される。平坦化された絶縁層2
04の上部表面にコンタクトプラグ形成のための導電物
質がトラップされないことによって、上部配線を形成し
た場合においても、配線間のブリッジ(ブリッジング)が
発生しない。
明に記述された内容とに限定するものではなく、本発明
の思想から外れない範囲内で多様な形態の変形ができる
ことは、この分野で通常の知識を有する者には明らかな
ことである。例えば、互いに異なる深さのコンタクトホ
ールを有する場合においても適用することができる。
トプラグ形成方法において、絶縁膜CMP工程後に、コ
ンタクトプラグCMP工程を遂行することによって、絶
縁膜の上部表面におけるスクラッチ発生により配線間の
ブリッジ現象(ブリッジング)が起こる問題を解決したも
のである。
グ形成方法では、コンタクトプラグが形成された後、絶
縁層が平坦化エッチングされることによって、絶縁層上
部表面のスクラッチによる配線間におけるブリッジ(ブ
リッジング)が起こることを防止できる効果を有する。
する上部絶縁層を形成することによって、絶縁層平坦化
エッチング時に、導電構造物が形成された高段差領域と
導電構造物が形成されていない低段差領域の平坦化を改
善することができ、平坦化エッチングのための絶縁層の
厚さを薄くすることができる効果がある。
成方法の工程(図1〜図4)の一部を説明するための断面
図。
成方法の工程(図1〜図4)の一部を説明するための断面
図。
成方法の工程(図1〜図4)の一部を説明するための断面
図。
成方法の工程(図1〜図4)の一部を説明するための断面
図。
コンタクトプラグ形成方法の工程の一部を説明するため
の断面図。
コンタクトプラグ形成方法の工程(図6〜図9)の一部を
説明するための断面図。
コンタクトプラグ形成方法の工程(図6〜図9)の一部を
説明するための断面図。
コンタクトプラグ形成方法の工程(図6〜図9)の一部を
説明するための断面図。
コンタクトプラグ形成方法の工程(図6〜図9)の一部を
説明するための断面図。
たコンタクトプラグを説明するための断面図。
のコンタクトプラグ形成方法の工程(図11〜図15)の
一部を説明するための断面図。
のコンタクトプラグ形成方法の工程(図11〜図15)の
一部を説明するための断面図。
のコンタクトプラグ形成方法の工程(図11〜図15)の
一部を説明するための断面図。
のコンタクトプラグ形成方法の工程(図11〜図15)の
一部を説明するための断面図。
のコンタクトプラグ形成方法の工程(図11〜図15)の
一部を説明するための断面図。
たコンタクトプラグを説明するための断面図。
Claims (23)
- 【請求項1】 半導体基板内に複数の拡散領域を有する
半導体基板上に対して導電構造物を形成する段階と、 前記導電構造物を含む半導体基板上に絶縁層を形成する
段階と、 前記拡散領域および導電物のうち、少なくとも一方の上
部表面が露出されるまで、前記絶縁層をエッチングして
コンタクトホールを形成する段階と、 前記コンタクトホールを満たすように、前記絶縁層上に
導電層を形成する段階と、 少なくとも前記絶縁層の上部表面が露出されるまで、前
記導電層をエッチングしてコンタクトプラグを形成する
段階と、 前記コンタクトプラグを含む前記絶縁層の上部表面を、
平坦化エッチング工程でエッチングする段階とを含むこ
とを特徴とする半導体装置のコンタクトプラグ形成方
法。 - 【請求項2】 前記絶縁層は、SiO2,USG,BP
SG,PSG,SiN,SiON,SiOF,SOG,
FOX,ポリマー,または、その複合膜のうち、ある1
つを用いて形成されたことを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項3】 前記導電層は、CVD,PVD,リフロ
ー,強制充填方法のうち、ある1つの方法により形成さ
れるW,Al,Cu,Ti,TiN,ポリシリコン,W
−Si,Al−Cu,Al−Cu−Siのうち、ある1
つから成ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項4】 前記導電層エッチング工程は、エッチバ
ック工程およびCMP工程のうち、一方の工程で遂行さ
れることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のコ
ンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項5】 前記エッチバック工程は、湿式方法およ
び乾式方法のうち、一方の方法により遂行されることを
特徴とする請求項1に記載の半導体装置のコンタクトプ
ラグ形成方法。 - 【請求項6】 前記CMP工程は、前記絶縁層と導電層
との研磨速度の比が数百:1から1:数百の範囲内で研
磨材を使用して遂行されることを特徴とする請求項4に
記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項7】 前記導電層エッチング工程は、前記導電
層が過剰エッチングされてリセスされたコンタクトプラ
グが形成されるまで遂行され、そのリセスされたコンタ
クトプラグは、前記平坦化エッチング時に、エッチング
防止層として使用されることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項8】 前記平坦化エッチング工程は、前記絶縁
層と導電層との研磨速度の比が1:数百から数百:1の
範囲内で研磨材を使用するCMP工程で遂行されること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置のコンタクト
プラグ形成方法。 - 【請求項9】 前記導電層形成前に、前記コンタクトホ
ールを含む絶縁層上に、障壁膜を形成する段階を含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のコンタク
トプラグ形成方法。 - 【請求項10】 前記障壁膜は、Ti,TiN,Ta,
TaN,WN,TiSiN,または、その複合膜のう
ち、ある1つを用いて形成されることを特徴とする請求
項9に記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項11】 半導体基板内に複数の拡散領域を有す
る半導体基板上に導電構造物を形成する段階と、 前記導電構造物を含む半導体基板上に、第1絶縁層、お
よび第1絶縁層と比較して硬度の高い第2絶縁層を順次
形成する段階と、 前記拡散領域および導電構造物のうち、少なくとも一方
の上部表面が露出されるまで、前記第2絶縁層および第
1絶縁層を順次エッチングしてコンタクトホールを形成
する段階と、 前記コンタクトホールを満たすように、前記第2絶縁層
上に導電層を形成する段階と、 少なくとも前記第2絶縁層の上部表面が露出されるま
で、前記導電層をエッチングしてコンタクトプラグを形
成する段階と、 前記コンタクトプラグを含む前記第2絶縁層および第1
絶縁層の上部表面を、平坦化エッチング工程でエッチン
グする段階とを含み、 前記第2絶縁層は、前記平坦化エッチング工程時に、導
電構造物およびコンタクトホールが形成されない低段差
部位における第2絶縁層および第1絶縁層が相対的に遅
くエッチングされるようにすることを特徴とする半導体
装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項12】 前記第1絶縁層は、SiO2,US
G,BPSG,PSG,SiOF,SOG,FOX,ポ
リマー,または、その複合膜のうち、ある1つを用いて
形成され、前記第2絶縁層は、SiN,SiON,Al
N,Al2O3,BN,ダイアモンド型カーボン,また
は、その複合膜のうち、ある1つを用いて形成されるこ
とを特徴とする請求項11に記載の半導体装置のコンタ
クトプラグ形成方法。 - 【請求項13】 前記導電層は、CVD,PVD,リフ
ロー,強制充填方法のうち、ある1つの方法により形成
されるW,Al,Cu,Ti,TiN,ポリシリコン,
W−Si,Al−Cu,Al−Cu−Siのうち、ある
1つを用いて形成されることを特徴とする請求項11に
記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項14】 前記導電層エッチング工程は、エッチ
バック工程およびCMP工程のうち、一方の工程で遂行
されることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置
のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項15】 前記エッチバック工程は、湿式方法お
よび乾式方法のうち、一方の方法により遂行されること
を特徴とする請求項14に記載の半導体装置のコンタク
トプラグ形成方法。 - 【請求項16】 前記CMP工程は、前記第1および第
2絶縁層と導電層との研磨速度の比が1:数百から数
百:1の範囲内で研磨材を使用して遂行されることを特
徴とする請求項14に記載の半導体装置のコンタクトプ
ラグ形成方法。 - 【請求項17】 前記導電層エッチング工程は、前記導
電層が過剰エッチングされて、前記リセスされたコンタ
クトプラグが形成されるまで遂行され、前記リセスされ
たコンタクトプラグは、前記平坦化エッチング工程時、
エッチング防止層として使用されることを特徴とする請
求項11に記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方
法。 - 【請求項18】 前記平坦化エッチング工程は、前記第
1および第2絶縁層と導電層との研磨速度の比が数百:
1から1:数百の範囲内で研磨材を使用するCMP工程
で遂行されることを特徴とする請求項11に記載の半導
体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項19】 前記導電層形成前に、前記コンタクト
ホールを含む第2絶縁層上に、障壁膜を形成する段階を
含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の
コンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項20】 前記障壁膜は、Ti,TiN,Ta,
TaN,WN,TiSiN,または、その複合膜のう
ち、ある1つを用いて形成されることを特徴とする請求
項19に記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方
法。 - 【請求項21】 半導体基板内に複数の拡散領域を有す
る半導体基板上に導電構造物を形成する段階と、 前記導電構造物を含む半導体基板上に、第1絶縁層、お
よび第1絶縁層と比較して硬度の高い第2絶縁層を順次
形成する段階と、 前記拡散領域および導電構造物のうち、一方の上部表面
が露出されるまで、前記第2絶縁層および第1絶縁層を
順次エッチングしてコンタクトホールを形成する段階
と、 前記コンタクトホールを満たすように、前記第2絶縁層
上に導電層を形成する段階と、 前記導電層,第2絶縁層,第1絶縁層を順次平坦化エッ
チングして、コンタクトプラグ、および平坦な上部表面
を有する第1絶縁層を形成する段階とを含み、 前記第2絶縁層は、前記平坦化エッチング工程時に、導
電構造物およびコンタクトホールが形成されていない低
段差部位における第2絶縁層および第1絶縁層が相対的
に遅くエッチングされるようにすることを特徴とする半
導体装置のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項22】 前記導電層形成前に、前記コンタクト
ホールを含む第2絶縁層上に、障壁膜を形成する段階を
含むことを特徴とする請求項21に記載の半導体装置の
コンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項23】 前記障壁膜は、Ti,TiN,Ta,
TaN,WN,TiSiN,または、その複合膜のう
ち、ある1つを用いて形成されることを特徴とする請求
項22に記載の半導体装置のコンタクトプラグ形成方
法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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