JPH0320025A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく
はそれぞれ異なる深さを有する襖敢のコンタクト穴を埋
込む埋込み方法に関するものである。

（ロ）従来の技術 従来のこの種方法としては、導電材料を（ｉ）バイアス
スバッタ法のみで埋込む方法［第２図参照］、（ｉｉ）
ＣＶＤ法で埋込み方法［第３図参照］（　ｉｉｉ　）遣
択Ｗ−ＣＶＤ法で埋込む方法［第４図参照］などが提案
されている。

すなわち、（ｉ）の方法では、第２図に示すように、素
子分１１１３および拡散層２を有するシリコン基板ｌ上
の層間絶縁膜４を開口して拡散層２上および分離膜３の
配線層５上にそれぞれ深いコンタクト穴９および浅いコ
ンタクト穴ｌＯが形成され、全面にバイアススパッタ法
を用いて導電材料のバイアススバッタ配線層６が積層さ
れる。

また、（　ｉｉ　）の方法では、第３図（ａ）に示すよ
うに、ＣＶＤ法を用いて全面に導電材料の金属膜７が積
層され、続いてエッチバックにより、第３図（ｂ）に示
すように、コンタクト穴９．ｌＯのみに金属１［７が残
存される。

さらに、（　ｉｉｉ　）の方法では、第４図に示すよう
に、Ｗ選択ＣＶＤ法を用いてコンタクト穴９．　　１０
を選択的にＷ層８で埋め込むものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、（ｉ）に示す方法では、コンタクト９．１０の
開口径に対する深さ、いわゆるアスペクト比がある程度
大きくなると深いコンタクト穴９の下部に空ＩＡ２０が
できて埋込むのが難しい。

また、（．　ｉｉ　）に示す方法では、ＣＶＤ法を用い
ているから、それぞれのコンタクト穴９，ｌＯの径をそ
ろえなければならない等の制約を避け難い。

さらに、（　ｉｉｉ　）に示す方法では、浅いコンタク
ト穴１０の上面開口部の上部周辺にまでタングステン＠
８が成長するおそれがあり、これの除去が必要となる。

（二）課題を解決するための手段 この発明は拡散層または／および第一配線層を有する半
導体基板上に、全面に絶縁層を積層した後、該絶縁層を
開口して少なくとも拡散層または／および第一配線層に
至るそれぞれ相互に異なる深さを有するコンタクト穴を
形成し、続いて、第１導電材料で最も浅いコンタクト穴
が完全に穴埋めされるまで穴埋めし、次に第１導電材料
と同一または異なる材質の第２導電材料で残りのコンタ
クト穴を完全に穴埋めすると同時に上記絶縁層の全面に
第二配線層を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法である。

すなわち、この発明は、半導体基板上に拡散層または／
および第一の配線層を形成する工程と、その上に絶縁層
を形成する工程と、当該絶縁層の所定の位置に少なくと
も拡散層または／および第一の配線層での複数のコンタ
クト穴を形戊する工程と、当該コンタクト穴を選択的に
導電材料で埋め込む工程と、その際一番浅いコンタクト
穴のみを完全に埋込む工程と、残りの不完全に埋込まれ
たコンタクト穴を導電材料で完全に埋込むのと同時に絶
ｋｌＨの全面に第二の配線層を形戊する工程を有するも
のである。要するに、深さの異なる複数のコンタクト穴
を穴埋めするのに、２回の穴埋め工程を用いたものであ
り、第１回目は最も浅いコンタクト穴を完全に穴埋めし
、第２回目で残りのものを完全に穴埋めできととともに
、絶縁層全面に第二配線層を形成するようにしたもので
ある。

この発明における第【導電材料としては、タングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）あるいはアルミニウム（Ａ
Ｉ）などの金属やＳｉが挙げられる。

そして、ＷあるいはＭｏなどを屑知の選択ＣＶＤ法を用
いてコンタクト穴の穴埋めをおこなうのが好ましい。

この発明における第２導電材料（第二配線層の材料）と
しては、上記第１導電材料と（ｉ）同じ材質のもの、ま
たは、（　ｉｉ　）異なる材質のものが挙げられる。そ
してこれら材料で残りのコンタクト穴を完全に穴埋めす
るとともに、絶縁層の全面に第二配線層を形成するため
に、バイアススパッタ法やＣＶＤ法などの周知の方法が
用いられる。

例えば、異なる材料の組合わせを用いろ場合、まず、タ
ングステンをＷ選択ＣＶＤ法を用いて最も浅いコンタク
ト穴を完全に穴埋めし、しかる後、バイアススパッタ法
でＷとは異なるＡＩＳｉやＡＩＳｉＣｕなどの材料をバ
イアススバッタ法を用いて残りのコンタクト穴を穴埋め
するとともに、絶縁層全面にその穴埋め材料と同一のＷ
とは異なるＡＩＳｉやＡＩＳｉＣｕなどの材料からなる
第二配線層を形成するものである。

この発明における第一配線層としては、例えばゲートＩ
！極が挙げられる。

（ホ）作用 絶縁層に異なる深さを有する複数のコンタクト穴を形戊
後、第１導電材料をコンタクト穴内部に選択的に戊長さ
仕る。その際膜厚は一番浅いコンタクト穴の深さと同一
にする。その後、バイアススパッタで不完全に埋込まれ
ている残りのコンタクト穴に配線材を第２導電材料を用
いて完全に埋込むと同時に絶縁層の全面に第２導電付料
の配線層を形戊するようにしたので、異った深さを持つ
コンタクト穴を複雑な工程を経ることなく、２回のデボ
工程のみで埋込むことが可能となる。このようにコンタ
クト穴の埋込みが行えると、この部分での配線の信頼性
が向上する。また、コンタクト穴底部での穴埋め材料（
第１導電材料）によるカバレージも改善され、エレクト
ロマイグレーシジン耐性を向上できろ。

（へ）実施例 以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。な
お、これによってこの発明は限定を受けるものではない
。

第１図（ｂ）において、素子は、Ｓｉｎ．のＬＯＣＯＳ
酸化膜３、この上のポリＳｉ又は高融点金属あるいはそ
のシリサイド、さらにはそれらの積層膜で構成されるの
ゲート電極（第一配線層）５および拡散層２を有するＳ
ｔ基板！上に、拡散層２に至る深いコンタクト穴９、ゲ
ート電極５に至る浅いコンタクト穴１０が開口されたＢ
ＰＳＧの層間絶縁膜４と、浅いコンタクト穴ｌＯを完全
に穴埋めするとともに、深いコンタクト穴９の底部に積
層されたＷ膜８と、深いコンタクト穴９におけろＷＨ８
の上に積層されるとともに、さらに絶縁膜４の全面にわ
たり積層して第二配線層を形成するＡ１合金の配線膜６
とからなる。

以下、製造方法について説明する。

まず、拡散層２およびゲート電極５を有するＳｔ基板ｌ
上に、全面に絶縁層４を積層した後、該絶橡層４を開口
して少なくとも拡散層２およびゲート電極５に至るそれ
ぞれ相互に異なる深さを有するコンタクト穴９あるいは
１０を・形成し、続いて、Ｗを、最も浅いコンタクト穴
ｌＯが完全に穴埋めされるまで選択成長法により穴埋め
してＷ膜８を各穴９．ｌＯに形成し［第１図（ａ）参照
］、次に、ＡＩ合金をバイアススパッタ法を用いて、残
りのコンタクト穴９を完全に穴埋めすると同時に絶縁層
４の全面にＡ１合金の第二配線層６を形成する［第１図
（ｂ）参照］。

このように本実施例では、相互に異なる深さを有するコ
ンタクト穴９，１０を２回のデボ工程のみで完全に埋込
むことができるととに、第２回目の穴埋め工程では、絶
縁層４の全面に第二配線層６を穴埋め材料と同じ材料で
形戊できる。

（ト）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、半導体基板上の絶縁層
に異なる深さを有する複数のコンタクト穴を設け、２回
のデボ工程のみで完全にすべてのコンタクト穴の穴埋め
をおこなうようにするとともに、第２回目の穴埋め工程
で絶縁層の全面に第一配線層に接続される第二配線層を
穴埋め材料と同じ材料で形成できるようにしたので、デ
ポ工程を簡略化できるとともに、コンタクト穴および第
二配線層における配線の信頼性を向上できる効果がある
。また、コンタクト穴の底部における穴埋め材料のカバ
レッジを向上でき、エレクトロマイグレーション耐性を
向上できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するための製造工程
説明図、第２図ないし第４図はそれぞれ従来例を示す製
造工程説明図である。 ｌ・・・・・・Ｓｉ基板、　２・・・・・・拡散層、４
・・・・・・絶縁膜、 ５・・・・・・ゲート電極（第一配線層）、６・・・・
・・ＡＩ合金の第二配線層、　８・・・・・・Ｗ膜。 （ｂ） 第２１Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、拡散層または／および第一配線層を有する半導体基
   板上に、全面に絶縁層を積層した後、該絶縁層を開口し
   て少なくとも拡散層または／および第一配線層に至るそ
   れぞれ相互に異なる深さを有するコンタクト穴を形成し
   、続いて、第１導電材料で最も浅いコンタクト穴が完全
   に穴埋めされるまで穴埋めし、次に第１導電材料と同一
   または異なる材質の第２導電材料で残りのコンタクト穴
   を完全に穴埋めすると同時に上記絶縁層の全面に第二配
   線層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
   。