JPH11121613A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH11121613A
JPH11121613A JP28217897A JP28217897A JPH11121613A JP H11121613 A JPH11121613 A JP H11121613A JP 28217897 A JP28217897 A JP 28217897A JP 28217897 A JP28217897 A JP 28217897A JP H11121613 A JPH11121613 A JP H11121613A
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film
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wiring
conductive
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Shinichi Horiba
信一 堀場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】配線容量を増加させず、なおかつコンタクトプ
ラグの径を小さくすることなしに、コンタクトプラグに
対し配線をセルフアラインで形成する。 【解決手段】酸化膜2にコンタクト孔3を形成したの
ち、多結晶シリコン4からなるコンタクトプラグを形成
して、次いでコンタクトプラグの一部に窒化膜5からな
るサイドウォールを形成した後、タングステン配線7を
形成する。

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およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体の微細化により、形成マー
ジンが厳しくなり配線とコンタクトプラグがショートし
ないように、例えば特開平02−285658号公報に
示されているような技術が提案されている。従来例につ
いて図4を用いて説明する。図4は第1の従来例の製造
方法を説明するための断面図である。
【0003】まず図4(a)に示すように、半導体基板
1上に層間絶縁膜として酸化膜21を形成する。次に配
線用導電膜を堆積し、所定の形状にエッチングし導電膜
からなる下層配線22を形成する。次に図4(b)に示
すように、層間絶縁膜として酸化膜24を形成し、フォ
トリソグラフィ技術により酸化膜24と21をエッチン
グしコンタクト孔23を形成する。
【0004】次に図4(c)に示すように、酸化膜また
は窒化膜を堆積し、エッチバックを行うことにより側壁
膜25を形成する。次に図4(d)に示すように、コン
タクト孔23に多結晶シリコン26を埋め込み、エッチ
バックを行い多結晶シリコン26によるコンタクトプラ
グを形成した後、上層配線27を形成する。
【0005】次に第2の従来例について図5を用いて説
明する。まず図5(a)に示すように、半導体基板1上
に層間絶縁膜として酸化膜21を形成する。次に配線用
導電膜と窒化膜28を堆積し、所定の形状にエッチング
し導電膜からなる下層配線22を形成する。次に図5
(b)に示すように、窒化膜を堆積しエッチバックを行
い窒化膜からなる側壁膜29を形成する。
【0006】次に図5(c)に示すように、層間絶縁膜
として酸化膜30を形成し、フォトリソグラフィ技術に
より窒化膜と選択比の高い酸化膜を、エッチング条件と
して例えばCHF3とCOガスを用いて酸化膜30と2
1をエッチングしコンタクト孔23を形成する。次に図
5(d)に示すように、コンタクト孔23に多結晶シリ
コン26を埋め込み、エッチバックを行い多結晶シリコ
ン26によるコンタクトプラグを形成した後、上層配線
27を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例の問題点
はコンタクトプラグの径が小さくなってしまうことであ
る。その理由はコンタクト孔形成後コンタクト孔内に側
壁膜を形成しているためである。
【0008】第2の従来例の問題点は配線容量が増加し
てしまうことである。その理由は配線を囲うように窒化
膜が形成されているためである。
【0009】本発明の目的は、コンタクトプラグの径を
小さくすることなく配線とショートさせず、しかも配線
容量の増加することのない半導体装置およびその製造方
法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
は、導体基板上に形成された第1の絶縁膜と、この第1
の絶縁膜に設けられたコンタクト孔と、このコンタクト
孔に埋め込まれた導電膜と、この導電膜の中部近傍から
上部の側面に形成された第2の絶縁膜と、この第2の絶
縁膜の側面に接して設けられた下層配線と、この下層配
線上に形成された第3の絶縁膜と、少なくとも前記導電
膜と前記第3の絶縁膜の上面に接して形成された上層配
線とを含むことを特徴とするものである。
【0011】第2の発明の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に形成された厚い第1の絶縁膜にコンタクト
孔を形成する工程と、このコンタクト孔内に第1の導電
膜を埋め込んだのち前記第1の絶縁膜をエッチバックし
第1の導電膜の上部を露出させる工程と、第1の導電膜
の露出面を含む全面に薄い第2の絶縁膜と厚い第2の導
電膜を形成したのち表面を平坦化する工程と、平坦化さ
れた前記第2の導電膜をエッチバックし所定の厚さにし
たのちパターニングし下層配線を形成する工程と、この
下層配線を含む全面に第3の絶縁膜を形成し平坦化した
のちこの第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜をエッチング
し前記第1の導電膜の上面を露出させる工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
【0012】また、第1の絶縁膜がシリコン酸化膜、ま
たはシリコン酸化膜の間にシリコン窒化膜をはさんだ3
層構造の膜である半導体装置の製造方法である。
【0013】また、第2の絶縁膜がシリコン窒化膜また
はシリコン酸化膜である半導体装置の製造方法である。
【0014】また、第2の絶縁膜を形成した後エッチバ
ックし、露出した第1の導電膜の側壁に第2の絶縁膜か
らなるサイドウォールを形成したのち厚い第2の導電膜
を形成する半導体装置の製造方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施
の形態を説明するための半導体チップの断面図である。
【0016】まず図1(a)に示すように、半導体基板
1上に層間絶縁膜として厚さ500〜700nmの酸化
膜2を形成し、フォトリソグラフィ技術を用い酸化膜2
をドライエッチングし、0.2〜0.4μm径のコンタ
クト孔3を形成する。その後コンタクト孔3にCVD法
により多結晶シリコンを埋め込み、エッチバックを行い
多結晶シリコンによるコンタクトプラグを形成する。
【0017】次に図1(b)に示すように、酸化膜2を
400μm程度エッチングして多結晶シリコン4による
プラグを露出させる。その後、CVD法により窒化膜を
約100nm形成した後、配線用の導電膜として、例え
ばタングステン膜を600nm形成する。次にCMP
(Chemical Mecanical Polis
hing)法を用いタングステン膜6の表面が平坦にな
るように研磨する。
【0018】次に図1(c)に示すように、窒化膜と選
択比のあるドライエッチング条件(たとえばCl2を用
いた条件)を用いるRIE法によりタングステン膜を膜
厚が100〜200nmになるまでエッチバックする。
その後フォトレジストとドライエッチングを用い所定の
配線形状にパターニングしタングステン配線7を形成す
る。
【0019】次に、図1(d)に示すように、層間絶縁
膜としてCVD法によりBPSG膜8を500nm形成
し平坦化した後、ウェットエッチング法または、CHF
3やCF4ガスを用いるドライエッチング法によりエッチ
バックを行い、BPSG膜8と窒化膜5の一部を除去
し、多結晶シリコン4によるコンタクトプラグの一部を
露出させる。その後、アルミニウム合金などによる上層
配線9形成する。
【0020】図2に図1で説明した第1の実施の形態の
プラグ近傍の平面図を示す。タングステン配線7の間
に、多結晶シリコン4のコンタクトプラグが形成されて
いる。タングステン配線7はコンタクトプラグの周りに
形成された窒化膜5によって絶縁されている。
【0021】このように構成された第1の実施の形態に
よれば、コンタクトプラグの径を小さくすることなく、
しかも配線表面に窒化膜を形成していない為、配線容量
も増加することはない。
【0022】図3(a)〜(d)は本発明の第2の実施
の形態を説明する為の半導体チップの断面図である。ま
ず図3(a)に示すように、半導体基板1上に層間絶縁
膜として厚さ300nmの酸化膜2Aと厚さ100nm
の窒化膜10と厚さ300nmの酸化膜2Bを形成し、
フォトレジスト膜をマスクとし酸化膜2Bと窒化膜10
と酸化膜2Aをドライエッチングしてコンタクト孔3を
形成する。その後コンタクト孔3に多結晶シリコンを埋
め込み、エッチバックを行い多結晶シリコン4によるコ
ンタクトプラグを形成する。
【0023】次に図3(b)に示すように、酸化膜2B
を窒化膜10が露出するまでエッチングして、多結晶シ
リコン4によるプラグを露出させる。その後、窒化膜5
を100nm形成する。
【0024】次に図3(c)に示すように、窒化膜5の
エッチバックを行い、多結晶シリコン4の側壁のみに窒
化膜5,10からなるサイドウォール12を形成する。
次いで全面に配線用の導電膜として、例えばタングステ
ン膜6を600nm形成する。次にCMP(Chemi
cal Mecanical Polishing)を
用いタングステン膜6の表面が平坦になるように研磨す
る。さらに窒化膜と多結晶シリコン膜の両方に選択比の
あるドライエッチング条件(たとえばCl2とO2を用い
た条件)によりタングステン膜6を膜厚が100〜20
0nmになるまでエッチバックする。
【0025】次に図3(d)に示すように、フォトレジ
ストとドライエッチングを用い所定の配線形状にパター
ニングしタングステン配線7を形成する。次に、層間絶
縁膜としてBPSG膜8を500nm形成し平坦化した
後、ウエットエッチング法または、ドライエッチング法
によりエッチバックを行い、BPSG膜8の一部を除去
し、多結晶シリコン4によるコンタクトプラグの一部を
露出させる。その後、アルミニウム合金などによる上層
配線9を形成する。
【0026】この第2の実施の形態では第1の実施の形
態に対し、酸化膜2Bをエッチングする際に、窒化膜1
0をエッチングのストッパー膜として用いるため、酸化
膜2Bのエッチングによるばらつきが生じにくい。ま
た、窒化膜5,10をエッチバックすることにより、ウ
ェハ全面に窒化膜が残らないため、トランジスタ特性の
劣化が起こりにくいという利点がある。
【0027】
【発明の効果】第1の効果は、配線容量を増加させず
に、コンタクトプラグに対してセルフアラインで配線を
形成できることである。その理由は、コンタクトプラグ
の一部に窒化膜のサイドウォールを形成し配線を覆う窒
化膜を形成していないからである。
【0028】第2の効果は、コンタクトプラグの径が小
さくならないことである。その理由は、コンタクト孔内
にコンタクトプラグを先に形成して、その上部を露出さ
せその部分にサイドウォールを形成しているからであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態のコンタクトプラグ
近傍の平面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図4】第1の従来例を説明する為の半導体チップの断
面図。
【図5】第2の従来例を説明する為の半導体チップの断
面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2,2A,2B 酸化膜 3 コンタクト孔 4 多結晶シリコン 5 窒化膜 6 タングステン膜 7 タングステン配線 8 BPSG膜 9 上層配線 10 窒化膜 12 サイドウォール 21 酸化膜 22 下層配線 23 コンタクト孔 24 酸化膜 25 側壁膜 26 多結晶シリコン 27 上層配線

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
    と、この第1の絶縁膜に設けられたコンタクト孔と、こ
    のコンタクト孔に埋め込まれた導電膜と、この導電膜の
    中部近傍から上部の側面に形成された第2の絶縁膜と、
    この第2の絶縁膜の側面に接して設けられた下層配線
    と、この下層配線上に形成された第3の絶縁膜と、少な
    くとも前記導電膜と前記第3の絶縁膜の上面に接して形
    成された上層配線とを含むことを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成された厚い第1の絶
    縁膜にコンタクト孔を形成する工程と、このコンタクト
    孔内に第1の導電膜を埋め込んだのち前記第1の絶縁膜
    をエッチバックし第1の導電膜の上部を露出させる工程
    と、第1の導電膜の露出面を含む全面に薄い第2の絶縁
    膜と厚い第2の導電膜を形成したのち表面を平坦化する
    工程と、平坦化された前記第2の導電膜をエッチバック
    し所定の厚さにしたのちパターニングし下層配線を形成
    する工程と、この下層配線を含む全面に第3の絶縁膜を
    形成し平坦化したのちこの第3の絶縁膜と前記第2の絶
    縁膜をエッチングし前記第1の導電膜の上面を露出させ
    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。
  3. 【請求項3】 第1の絶縁膜がシリコン酸化膜、または
    シリコン酸化膜の間にシリコン窒化膜をはさんだ3層構
    造の膜である請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第2の絶縁膜がシリコン窒化膜またはシ
    リコン酸化膜である請求項2記載の半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 第2の絶縁膜を形成した後エッチバック
    し、露出した第1の導電膜の側壁に第2の絶縁膜からな
    るサイドウォールを形成したのち厚い第2の導電膜を形
    成する請求項2記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006121038A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Hynix Semiconductor Inc 半導体メモリ素子の金属配線形成方法
JP2022140399A (ja) * 2021-03-10 2022-09-26 インベンション アンド コラボレーション ラボラトリー プライベート リミテッド 配線構造およびその製造方法

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