JPH0499358A - 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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JPH0499358A
JPH0499358A JP21781290A JP21781290A JPH0499358A JP H0499358 A JPH0499358 A JP H0499358A JP 21781290 A JP21781290 A JP 21781290A JP 21781290 A JP21781290 A JP 21781290A JP H0499358 A JPH0499358 A JP H0499358A
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JP
Japan
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electrode region
contact holes
contact hole
contact
electrode
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JP21781290A
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Inventor
Toru Kobayashi
徹 小林
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 深さの異なるコンタクトホールの形成方法に関し、 絶縁膜の厚いコンタクトホールも薄いコンタクトホール
もほぼ同時に孔開けできて、接続電極面にダメージを与
えないようにすることを目的とし、半導体装置は、絶縁
膜が厚く被覆された第1電極領域に単一のコンタクトホ
ールを接続し、且つ、第1を種領域の絶縁膜に比べて薄
い絶縁膜が被覆された第2電極領域に複数個からなるコ
ンタクトホールを接続して、 且つ、前記第1電極領域に接続する単一のコンタクトホ
ールの孔断面積と、前記第2電極頚域に接続する複数個
からなるコンタクトホールの合計孔断面積がほぼ同一に
なるように構成されていることを特徴とする。
製造方法は、絶縁膜が厚く被覆された第1電極領域と該
第1it極領域の絶縁膜に比べて薄い絶縁膜が被覆され
た第2を種領域とに同時にコンタクトホールを形成する
製造方法であって、前記第1電極領域上に単一の窓、前
記第2電極領域上に複数個からなる窓を設けて、且つ、
前記単一の窓の断面積と、前記複数個からなる窓の合計
断面積がほぼ同一になるようにしたパターンを有するマ
スクパターンを被覆する工程と、次いで、前記単一の窓
と複数個からなる窓とを同時にエツチングしてコンタク
トホールを孔あけする工程とが含まれることを特徴とす
る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置とその製造方法にかかり、特に深さ
の異なるコンタクトホールの構造とその形成方法に関す
る。
半導体デバイスが微細化・高集積化されるに従って、厚
さの異なる絶縁膜にコンタクトホールを形成する必要が
生じており、本発明はそのようなコンタクトホールを容
易に形成する構造と製造方法に関している。
〔従来の技術〕
IC,LSIなどの半導体デバイスは高速動作など特性
改善の利点があるために微細化・高集積化が図られてい
るが、高集積化するほど基板上の凹凸が増えて段差が大
きくなり、その段差ある表面に配線層を形成すると、配
線の細りゃ配線の短絡が増加して、半導体デバイスの信
転性が低下する問題が起こる。そのため、絶縁膜や配線
層を被着する際、表面の凹凸が出来るだけ少なくなるよ
うに形成する平坦化法が採られており、例えば、PSG
 (燐シリケートガラス)膜を被着後にリフロー(再溶
融)するのもそのためである。
また、半導体デバイスを高集積化するほど基板上に形成
する配線層が輻較するために、2層、3層と多層に積層
する多層配線が必要になって、1層目の配線層と2層目
の配線層とを接続するコンタクトホールのほか、1層目
の配線層と3層目の配線層とをコンタクトホールで接続
する方法が要望されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、基板表面での平坦化技術が進んだり、また、
1層を飛び越えて1層目の配線層と3層目の配線層を接
続する技術が必要になると、配線を形成する際にコンタ
クトホール(contact hole ;接続孔)を
孔あけして縦方向に接trj’tt極を形成する工程で
、絶縁膜の厚さの相違のために種々の不具合な問題を発
生する。
このような厚さの異なる絶縁膜にコンタクトホールを孔
あけする従来の方法としては、一般に最も深い絶縁膜に
適切な孔径のコンタクトホールが形成できるように制御
する製造方法が用いられている。
しかし、そうすれば、浅い絶縁膜に設けられるコンタク
トホールはオーバーエツチング(過度なエツチング)さ
れて、その位置の電極表面にダメージを与えることにな
り、絶縁膜と配線との工・7チング選択比が小さい場合
には特にそのダメージが大きくて、そこに導電体を埋め
て接続しても接続界面での抵抗が増大して、この配線抵
抗の増大は高速動作を阻害する原因になる。
第5図はその従来の問題点を説明する図で、本例はスタ
ックド型DRAMメモリのメモリセルの部分断面図であ
る。図中の記号lはシリコン基板2はSiO2(酸化シ
リコン)Pl、からなるフィールド絶縁膜、3は多結晶
シリコン膜からなるゲート電極、4はソース領域、5は
ドレイン領域、6はSin、膜からなる絶縁膜、7はキ
ャパシタ、8は気相成長(CV D)法で被着したPS
G膜、 CIはゲート電極に接続するコンタクトホール
、 C2はキャパシタに接続するコンタクトホールを示
している。従って、このメモリセルのコンタクトホール
C1はゲート電極をワード配線E1に接続させる役目を
しており、コンタクトホールC2はキャパシタ7を接地
配線E2に接続する役目をしている。
ここで問題となるのは、C1およびC2などのコンタク
トホールの形成方法であって、ゲート電極上に形成する
コンタクトホールC1はPSG#8およびSi○2膜6
からなる絶縁膜を孔開けして形成し、コンタクトホール
C2はPSG膜8のみの絶縁膜に孔開けして形成してい
るために、このコンタクトホールC1,C2を同時にエ
ツチングして孔開けすると、コンタクトホールC2の方
が先に孔が開口されて、その接続電極面のキャパシタ7
を構成している多結晶シリコンがオーバーエツチングさ
れてダメージを受けることになる。
この多結晶シリコン面がダメージを受けないためにはエ
ツチング選択比を15以上にすることが要求されるが、
それは非常に難しいことであり、また、そのような高選
択比が選べるとしてもウェハー内での膜質に変動があっ
て、部分的に多少のオーハエソチングが生じることは回
避できない。
本発明はこのような問題を解消させて、絶縁膜の厚いコ
ンタクトホールも薄いコンタクトホールもほぼ同時に孔
開けできて、接続電極面にダメージを与えないようにす
ることを目的とした半導体装置の製造方法を提案するも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
その課題は、第1図の実施例図に示すように、絶縁膜8
.6が厚く被覆された第1it極領域に単一のコンタク
トホール11を接続し、且つ、第1電極領域の絶縁膜に
比べて薄い絶縁膜8が被覆された第1t8ieI域に複
数個からなるコンタクトホール2122を接続して、 且つ、前記第1を種領域に接続する単一のコンタクトホ
ールの孔断面積と、前記第2電極領域に接続する複数個
からなるコンタクトホールの合計孔断面積がほぼ同一に
なるように構成されている半導体装置によって解決され
る。
その製造方法は、第3図(al、 (blの実施例図に
示すように、絶縁膜が厚く被覆された第1fi極領域上
に単一の窓−1、該第1電極領域の絶縁膜に比べて薄い
絶縁膜が被覆された第2電極領域上に複数個からなる窓
−2を設けて、且つ、前記単一の窓の断面積と、前記複
数個からなる窓の合計断面積がほぼ同一になるようにし
たパターンを有するマスクパターンを被覆する工程と、 次いで、前記単一の窓と複数個からなる窓とを同時にエ
ツチングしてコンタクトホール11.2122を孔あけ
する工程とが含まれることを特徴とする。
〔作 用〕
即ち、本発明は、ドライエツチング法におけるマイクロ
ローディング効果を利用して、絶縁膜の厚さの異なる複
数のコンタクトホールに同一エツチング時間で同時に孔
開けする。そうすれば、深さの異なるコンタクトホール
のいずれにも同時に孔あけできて、接続電極面にダメー
ジを与えることが少なくなる。
このマイクoo−ディング(micro loadin
g)効果とは2つの孔径(断面積)の異なるホール(孔
)を孔開けするためにエツチングすると、ホール底に達
するラジカル量が相違して、孔径の大きいホールが深く
エツチングされるというもので、反応ガスのガス圧の高
い場合がその効果が大きく表われる。
〔実 施 例〕
以下に図面を参照して実施例によって詳細に説明すると
、第1図は本発明にかかる半導体装置の断面図を示して
いる。即ち、本例は第5図と同じくスタックド型DRA
Mメモリのセル部分断面図を示しており、図中の記号は
第5図と同一部位に同一記号が付けである。その他の記
号11はゲート電極(第1t8ieI域)に接続するコ
ンタクトホール(コンタクトホールC1と同じ”) 、
 21.22はキャパシタ(第2電極領域)に接続する
コンタクトホールである。このキャパシタに接続するコ
ンタクトホールは2L 22のみ図示しているが、平面
的には合計4個の同孔径のコンタクトホールがキャパシ
タに接続しており、その合計断面積はコンタクトホール
11の断面積に等しい。それはコンタクトホールの配線
抵抗を同じくするためで、例えば、コンタクトホール1
1の孔径を1μmφとすると、キャパシタに接続するコ
ンタクトホール2L 22などの4個の孔径はそれぞれ
0.5μmφにする。そうすると孔断面積が等しくなり
、そのようにして、コンタクトホール11はゲート電極
をワード配置E1に接続させ、コンタクトホール2L 
22のほか2個、合計4個のコンタクトホールはキャパ
シタ7を接地配線E2に接続させた構造となっている。
そうすれば、ゲート電極やキャパシタなどの電極面にダ
メージを与えることが少なくなって、絶縁膜の厚さの異
なる複数のコンタクトホールに同一エツチング時間で同
時に孔開けすることができる。それは上記のようなマイ
クロローディング効果のためで、第2図はマイクロロー
ディング効果を示している図である。同図において縦軸
はエツチングレート(エツチング速度)、横軸はコンタ
クトホールの孔径で、熱酸化して生成したSiO□膜を
エツチングしたデータであるが、孔径が大きいほど早く
エツチングされる、即ち、孔径が大きいほど深くエツチ
ングされることが如実に図示されている。
このマイクロローディング効果を利用して同時に孔開け
すれば、製造工程を増加させることなくコンタクトホー
ルに同時に孔開けできて、ダメージを与えずに高品質な
半導体デバイスを製造することができる。
第3図fal、 (blは本発明にかかる製造方法の工
程順断面図である。
第3図(al参照;本図はシリコン基板1にSiO□膜
からなるフィールド絶縁膜2を形成し、ゲート絶縁膜、
ゲート電極3をパターンニングして、ソース領域4およ
びドレイン領域5を画定し、絶縁膜6 (膜厚1000
人)を被着してキャパシタ7をスタック(積層)して形
成し、更に、全面にCVD法で膜厚5000人のPSG
SaO2覆してリフローした断面図で、その上に選択的
にレジスト膜マスク30を形成している。このレジスト
膜マスク30はゲート電極上の単一の窓−1とキャパシ
タ上の4個の窓賀2とを同時に孔開けするための保護マ
スク(マスクパターン)である。
第3図(bl参照;次いで、弗素(F)系ガスを反応ガ
スとしたRIE(リアクティブイオンエツチング)法で
エツチングする。そうすると、PSGSaO2縁膜6と
がエツチングされてコンタクトホール11を孔開けする
ことができ、他方、PSGSaO2が同一時間でエツチ
ングされてコンタクトホール21.22ほか2個を同時
に孔開けすることができる。
その後、多結晶シリコンや高融点金属シリサイドなどの
導電体をコンタクトホールに埋めてワード配線El、接
地配WE2に接続するスルーホール配線を形成する。
第4図は本発明にかかる製造方法に適用するRIE装置
の概要図を示しており、記号41は反応容器、42はウ
ェハー(シリコン基板)、43は上部電極、44は下部
電極、45は高周波電源(周波数400KH2) 46
はガス流入口、47は排気口である。上記のコンタクト
ホールを孔開けするためには、反応ガスとして(CF4
+CHFt +Ar)を用いて流量CF、:CHF3 
:^r=80 : 80 : 800 sccmを流し
、排気して反応容器内の減圧度を2 Torr程度に保
つ。
且つ、電極間隔を10mmにして、電極間に1400W
の高周波電力を印加すれば孔開けできる。
このようにすれば、接VtN極面にダメージを与えるこ
とを少なくして、絶縁膜の厚さの異なる複数のコンタク
トホールを同一時間で同時に孔開けすることができ、配
線抵抗の変動の少ない安定した配線が形成できる。
なお、上記実施例は1個のコンタクトホールと4個のコ
ンタクトホールとを同時に形成する例で説明しているが
、本発明はエツチング深さの差に応じて個数および孔径
を変動させた構造および製法にするものである。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば製造工
程を増加させることなく、配線抵抗の安定した配線が形
成されて、半導体デバイスの品質信頼性の向上に大きく
寄与するものである。
を示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる半導体装置の断面図、第2図は
マイクロローディング効果を示す図、第3図(al、 
(′I])は本発明にかかる製造方法の工程順断面図、 第4図はRIE装置の概要図、 第5図は従来の問題点を説明する図である。 図において、 1はシリコン基板、  2はフィールド絶縁膜、3はゲ
ート電掻、 4はソース領域、    5はドレイン領域、6は牟色
縁膜、      7はキャパシタ、8はPSG膜、 30はレジスト膜マスク、 C1,C2,11,21,22はコンタクトホール、W
l、 W2は窓 コン971才・−ルに張 マイクロローナ≧ンツ゛勲果8r’(IEI第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁膜(8)、(6)が厚く被覆された第1電極
    領域に単一のコンタクトホール(11)を接続し、且つ
    、第1電極領域の絶縁膜に比べて薄い絶縁膜(8)が被
    覆された第2電極領域に複数個からなるコンタクトホー
    ル(21)、(22)を接続して、且つ、前記第1電極
    領域に接続する単一のコンタクトホールの孔断面積と、
    前記第2電極領域に接続する複数個からなるコンタクト
    ホールの合計孔断面積がほぼ同一になるように構成され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)絶縁膜が厚く被覆された第1電極領域と該第1電
    極領域の絶縁膜に比べて薄い絶縁膜が被覆された第2電
    極領域とに同時にコンタクトホールを形成する製造方法
    であって、 前記第1電極領域上に単一の窓(W1)、前記第2電極
    領域上に複数個からなる窓(W2)を設けて、且つ、前
    記単一の窓の断面積と、前記複数個からなる窓の合計断
    面積がほぼ同一になるようにしたパターンを有するマス
    クパターンを被覆する工程と、次いで、前記単一の窓と
    複数個からなる窓とを同時にエッチングしてコンタクト
    ホール(11)、(21)、(22)を孔あけする工程
    とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP21781290A 1990-08-17 1990-08-17 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH0499358A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100463594B1 (ko) * 2002-11-09 2004-12-29 엘지.필립스 엘시디 주식회사 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100463594B1 (ko) * 2002-11-09 2004-12-29 엘지.필립스 엘시디 주식회사 엑스레이 영상 감지소자 및 그 제조방법

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