JPH10270555A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH10270555A
JPH10270555A JP9076200A JP7620097A JPH10270555A JP H10270555 A JPH10270555 A JP H10270555A JP 9076200 A JP9076200 A JP 9076200A JP 7620097 A JP7620097 A JP 7620097A JP H10270555 A JPH10270555 A JP H10270555A
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semiconductor
semiconductor device
film
interlayer insulating
insulating film
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Takahisa Sakaemori
貴尚 栄森
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体装置で高アスペクト比のコンタクトホ
ールを確実に形成する。 【解決手段】 半導体基板１の上に、基板に隣接する部
分では不純物濃度が高くてエッチングレートが高い層間
絶縁膜（ＳｉＯｚ）２を、基板から離れた部分では不純
物濃度が低くてエッチングレートが低い層間絶縁膜３を
形成し、これら両層間絶縁膜を貫くコンタクトホール４
を異方性エッチングで開孔し、続いて等方性エッチング
でコンタクトホールの下部５を拡大して、コンタクトを
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は広く半導体装置及
びその製造方法に関するものである。さらに、詳しく
は、改善された層間コンタクトを有する半導体装置及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２０は、半導体ＤＲＡＭのメモリセル
の構造を示す平面図である。図に示されるように、ＤＲ
ＡＭのメモリセルは、まず半導体基板１０１の上にワー
ド線（トランスファーゲート）１０６ａをおき、その上
方にビット線１０６ｂを置いている。従ってビット線コ
ンタクト１１２はワード線１０６ａのすき間にデザイン
され、上方からワード線１０６ａの横を通って基板１０
１に落とされる。
【０００３】一方、スタック型セル（積み上げ型）のキ
ャパシタ部は、ビット線１０６ｂの上方に有り、キャパ
シタ即ちストレージノード１１３のコンタクト１１４
を、活性領域１１５に対してワード線１０６ａとビット
線１０６ｂの格子のすき間にデザインし、上からビット
線とワード線の横を通って基板１０１まで落とされる。
【０００４】図２１は、ＤＲＡＭのコンタクト構造を示
す図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図２０の平
面図のＡ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’，Ｃ−Ｃ’線における断面を
示している。図２１において、基板１０１の上にワード
線１０６ａが配置され、また下部層間酸化膜１０３ａと
上部層間酸化膜１０３ｂの間に、ビット線１０６ｂが配
置されている。
【０００５】半導体における微細格子技術が進む中で、
重ね合せや寸法のばらつきの制御が非常に難しくなって
きている。重ね合せがずれれば、たとえば図２１の破線
で囲った楕円の部分の所で、ビット線コンタクト１１２
あるいはストレージノードコンタクト１１３がワード線
１０６ａやビット線１０６ｂと短絡してしまうことにな
る。このため、コンタクトの孔径を小さくするか、ある
いはコンタクトが配線上にかかっても配線とは短絡しな
いセルフアラインコンタクト技術が必要となってきた。
【０００６】図２２は、窒化膜を使用したセルフアライ
ンコンタクト技術の例を示す。窒化膜を使ったセルフア
ラインコンタクト技術には、図２２（ａ）に示されるよ
うな、層間酸化膜１０７と１０３の間に１枚のシリコン
窒化膜（ＳｉＮ膜）１０８を挟むブランケットＳｉＮ方
式、図２２（ｂ）に示されるような、ワード線１０６ａ
の側壁をシリコン窒化膜１０８で覆うＳｉＮサイドウォ
ール方式、図２２（ｃ）に示されるような、ワード線１
０６ａの上部及び側壁をシリコン窒化膜１０８で覆うＳ
ｉＮカバー配線方式がある。いずれも下地配線であるワ
ード線（トランスファーゲート）１０６ａをエッチング
停止膜であるＳｉＮ膜１０８で覆うものである。ブラン
ケットＳｉＮ方式では、シリコン酸化膜のコンタクトエ
ッチングを一旦ＳｉＮ膜１０８で止めた後、ＳｉＮ膜１
０８と下敷き酸化膜をエッチングして基板１０１とのコ
ンタクトをとるものである。ＳｉＮサイドウォール方式
やＳｉＮカバー配線方式では、側壁のＳｉＮ膜１０８を
削らないように酸化膜エッチングを行って基板１０１と
のコンタクトをとるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなＤＲＡＭ
のコンタクトでは、横方向の微細化は進みコンタクトの
孔のデザイン径はどんどん小さくなる傾向にあるが、縦
方向の膜厚は配線間の寄生容量を増加させないようにほ
とんど薄膜化はされない。この結果、コンタクト孔径に
対するコンタクト深さの比であるアスペクト比の値が大
きくなる。アスペクト比の大きい微細コンタクトでは、
ホールの底部でエッチング速度が落ちるＲＩＥ−Ｌａｇ
が起こる（例えば、J.Vac.Sci.Tech.B10(5),1994参
照）。
【０００８】図２３は、高アスペクト比のコンタクトホ
ール形成の問題を説明するためのコンタクトホールの断
面を示す図である。図２３（ａ）は、レジスト１１０の
開孔から層間酸化膜１０３を開孔するとき、高アスペク
ト比のコンタクトホールの底部でエッチングストップが
起きた例を示している。このエッチングストップを回避
するために、エッチング時に等方性エッチングの成分を
強くする方法があるが、このようにすれば、図２３
（ｂ）に示すように横方向のエッチングがすすみ、層間
酸化膜１０３の中のビット線などの配線１０６ｂと短絡
してしまう恐れがある。
【０００９】図２４は、図２２（ａ）に示したブランケ
ットＳｉＮ方式の配線の間にセルフアライン方式のコン
タクトをとる場合の問題を説明するための断面を示す図
である。図２４（ａ）は、ＳｉＮ膜１０８の間隙に形成
した開孔がエッチングストップを起こした状態を示して
いる。また、図２４（ｂ）は、開孔形成の重ね合わせが
ずれたときの、開孔底部での高アスペクト比の出現の状
態を示している。
【００１０】特にシリコン窒化膜をストッパーとするセ
ルフアライン方式は、ＲＩＥ−Ｌａｇの起きやすい深い
コンタクトホールの底に、更にエッチングされにくい窒
化膜を置く構造となり、特に窒化膜で狭められた底の部
分は、局所的にアスペクト比が大きくなりエッチングス
トップしやすい。また、重ね合せがずれたとき、孔底の
部分はますます底細りするため、エッチングストップに
よる層間膜の残りが出やすい。従って、コンタクト開孔
不良により、ノーコンタクトになる不良あるいはコンタ
クト抵抗増大などの不具合が生じていた。なお、コンタ
クトホールに段差部を生じないように層間のシリコン酸
化膜を形成する方法については、例えば公開特許公報、
平１−２７４４１９号などに開示されているが、高アス
ペクト比のコンタクトホールの形成としては、十分でな
かった。
【００１１】本発明はこのような従来のコンタクト開孔
不良という問題点を解消するためになされたものであ
り、高アスペクト比のコンタクトを確実に開孔し、コン
タクト底面の接触面積を広げた、改善されたコンタクト
を有する半導体装置とその製造方法を提供しようとする
ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、半導体下地層と、この半導体下地層の上に形成され
エッチングレートの異なる複数の層から構成された層間
絶縁膜と、この層間絶縁膜に設けられた開孔に形成され
上記半導体下地層に至るコンタクトとを備え、上記コン
タクトが、上記層間絶縁膜のうち上記半導体下地層に隣
接した部分で径方向に拡大されていることを特徴とする
ものである。
【００１３】また、この発明の半導体装置は、上記層間
絶縁膜の中で上記半導体下地層から所定の距離はなれ相
対的にエッチングレートが低い層の中に上記半導体下地
層と並行に導電部を備え、上記コンタクトが上記導電部
に近接して形成されていることを特徴とするものであ
る。
【００１４】また、この発明の半導体装置は、上記導電
部が複数形成され、上記コンタクトが相隣る導電部の間
に形成されていることを特徴とするものである。また、
この発明の半導体装置は、上記コンタクトが、上記層間
絶縁膜のうち上記半導体下地層に隣接した上記部分で、
上記半導体下地層に近づくほど径方向に拡大されている
ことを特徴とするものである。
【００１５】また、この発明の半導体装置は、上記コン
タクトが、上記層間絶縁膜のうち上記半導体下地層に隣
接した上記部分で、上記半導体下地層に近づくほど階段
状に径方向に拡大されていることを特徴とするものであ
る。また、この発明の半導体装置は、上記コンタクト
が、上記層間絶縁膜のうち上記半導体下地層に隣接した
上記部分で、上記半導体下地層に近づくほど連続的に径
方向に拡大されていることを特徴とするものである。ま
た、この発明の半導体装置は、上記層間絶縁膜のうち上
記半導体下地層に隣接した上記部分が、他の部分よりも
相対的にエッチングレートが高く形成されていることを
特徴とするものである。
【００１６】また、この発明の半導体装置は、半導体下
地層と、この半導体下地層に隣接して形成された下部導
電部と、上記下部導電部を覆うように上記半導体下地層
の上に形成された層間絶縁膜と、上記層間絶縁膜の中に
上記半導体下地層から所定距離はなれて形成された上部
導電部と、上記上部導電部及び下部導電部に近接した上
記絶縁膜の開孔に形成され上記半導体下地層に至るコン
タクトとを備え、上記コンタクトが、上記層間絶縁膜の
うち上記上部導電部又は下部導電部を含むそれぞれの部
分の間で径方向に拡大されていることを特徴とするもの
である。
【００１７】また、この発明の半導体装置は、半導体下
地層と、この半導体下地層の上に少なくとも側面がエッ
チング停止膜で覆われて上記半導体下地層に接して形成
された複数の導電部と、上記複数の導電部の上記エッチ
ング停止膜を覆うように上記半導体下地層の上に形成さ
れエッチングレートの異なる複数の層から構成された層
間絶縁膜と、上記複数の導電部の相隣るエッチング停止
膜の間隙において上記絶縁膜に設けられた開孔に形成さ
れ相隣るエッチング停止膜の間隙を通って上記半導体下
地層に至るコンタクトとを備え、上記層間絶縁膜のうち
上記半導体下地層及び上記エッチング停止膜に隣接した
部分が他の部分よりも相対的にエッチングレートが高く
形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】また、この発明の半導体装置は、上記複数
の導電部がシリコン酸化膜で覆われた上にさらに上記エ
ッチング停止膜で覆われていることを特徴とするもので
ある。また、この発明の半導体装置は、上記半導体下地
層及び上記複数の導電部がシリコン酸化膜で覆われた上
にさらに上記エッチング停止膜で覆われていることを特
徴とするものである。
【００１９】また、この発明の半導体装置は、上記コン
タクトが、上記相隣る導電部の間隙で上記導電部を覆う
上記エッチング停止膜まで径方向に拡大されていること
を特徴とするものである。また、この発明の半導体装置
は、上記コンタクトが、上記相隣る導電部の間隙で上記
導電部を覆う上記シリコン酸化膜まで径方向に拡大され
ていることを特徴とするものである。
【００２０】次に、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体下地層の上に上記半導体下地層に隣接する部
分ではエッチングレートが相対的に高く上記半導体下地
層から離れた部分ではエッチングレートが相対的に低い
層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁膜を貫き上
記層間絶縁膜の上記半導体下地層に隣接した部分で相対
的に内径の拡大された開孔を形成する工程と、上記開孔
に上記半導体下地層に至るコンタクトを形成する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００２１】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記層間絶縁膜の上記半導体下地層から離れた部分
の中に上記半導体下地層に平行に導電部を形成し、上記
導電部に近接して上記開孔を形成することを特徴とする
ものである。また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記導電部を複数形成し、相隣る上記導電部の間に
上記開孔を形成することを特徴とするものである。
【００２２】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記層間絶縁膜の上記半導体下地層に隣接する上記
部分をエッチングレートが異なる複数の薄い層で形成す
ることを特徴とするものである。また、この発明の半導
体装置の製造方法は、上記半導体下地層に隣接する上記
部分の複数の薄い層を、上記半導体下地層に隣接して相
対的に最もエッチングレートが高く、上記半導体下地層
から離れるに従って順次段階的にエッチングレートが低
くなるように形成することを特徴とするものである。ま
た、この発明の半導体装置の製造方法は、上記半導体下
地層に隣接する上記部分を、上記半導体下地層に隣接し
て相対的に最もエッチングレートが高く上記半導体下地
層から離れるに従ってエッチングレートが相対的に連続
的に低くなるように形成することを特徴とするものであ
る。
【００２３】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体下地層に隣接して下部の導電部を形成する工
程と、上記下部の導電部を覆うように上記半導体下地層
の上に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁膜の
中に上記半導体下地層から所定距離はなれて上部の導電
部を形成する工程と、上記層間絶縁膜の中で上記上部の
導電部及び下部の導電部に近接するとともに上記上部の
導電部と下部の導電部との間で径方向に拡大され上記半
導体下地層に至る開孔を形成する工程と、上記開孔にコ
ンタクトを形成する工程とを含むことを特徴とするもの
である。
【００２４】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記層間絶縁膜を、上記上部の導電部又は下部の導
電部を含むそれぞれの部分で相対的にエッチングレート
が低く、上記上部の導電部と下部の導電部との間で相対
的にエッチングレートが高くなるように形成することを
特徴とするものである。また、この発明の半導体装置の
製造方法は、上記層間絶縁膜に開孔を形成する上記工程
として、開孔を有するレジストを上記層間絶縁膜に施し
て上記レジストの開孔から異方性エッチングにより上記
層間絶縁膜を開孔し、さらに等方性エッチングによりエ
ッチングレートが高い部分で内径を拡大することを特徴
とするものである。
【００２５】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体下地層の上に少なくとも側面がエッチング停
止膜で覆われた複数の導電部を形成する工程と、上記半
導体下地層の上に上記エッチング停止膜を覆うように、
上記半導体下地層及び上記エッチング停止膜に隣接する
部分ではエッチングレートが相対的に高く上記半導体下
地層及び上記エッチング停止膜から離れた部分ではエッ
チングレートが相対的に低い層間絶縁膜を形成する工程
と、上記複数の導電部の相隣るエッチング停止膜の間隙
において上記絶縁膜に開孔を形成する工程と、上記開孔
に上記半導体下地層に至るコンタクトを形成する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００２６】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記複数の導電部をシリコン酸化膜で覆った後に上
記エッチング停止膜で覆うようにすることを特徴とする
ものである。また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記半導体下地層及び上記複数の導電部をシリコン
酸化膜で覆った後に上記エッチング停止膜で覆うように
することを特徴とするものである。
【００２７】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、上記開孔において上記開孔に露出した上記層間絶縁
膜の上記半導体下地層に隣接した上記部分を等方性エッ
チングにより除去する工程を含むことを特徴とするもの
である。また、この発明の半導体装置の製造方法は、上
記開孔において上記開孔に露出した上記エッチング停止
膜を等方性エッチングにより除去する工程を含むことを
特徴とするものである。また、この発明の半導体装置の
製造方法は、上記開孔において上記開孔に露出した上記
エッチング停止膜を等方性エッチングで除去し、さらに
この開孔に露出した上記シリコン酸化膜を異方性エッチ
ングにより除去する工程を含むことを特徴とするもので
ある。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、この発
明の実施の形態について説明する。なお、図中、同一の
符号は同一または相当の部分を示す。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１の半導
体装置の構造を示す断面図である。図１において、１は
半導体下地層としてのシリコン半導体基板、２はホウ素
（Ｂ、以下適宜Ｂと表す）やリン（Ｐ、以下適宜Ｐと表
す）等の不純物濃度が相対的に高い所定の濃度にドープ
されたシリコン酸化膜、３はＢやＰの不純物濃度が相対
的に低い別の所定の濃度にドープされたシリコン酸化膜
である。酸化膜３の濃度は、酸化膜２の濃度より低く
し、あるいは全く不純物がドープされていない。酸化膜
２及び３により、層間絶縁膜を構成している。言い換え
れば、酸化膜２又は３は、層間絶縁膜の部分層を構成し
ている。
【００２９】４は酸化膜２，３に形成された開孔（コン
タクトホール）、５は開孔４の下部であり、酸化膜２の
部分の開孔である。開孔５は、開孔４の酸化膜３に形成
された部分より径方向あるいは水平方向に拡大されて形
成されている。この開孔４に導電部材を埋めてコンタク
トが形成される。なお、以下では、簡略のため図面中
に、コンタクト（導電部材）を図示していないが、開孔
（コンタクトホール）４に、コンタクトが形成される、
または形成されていることを前提とする。
【００３０】不純物濃度の相対的に高い下層の酸化膜２
は、エッチングレートが高いので、下層であっても開孔
４が下すぼみにならず、十分にエッチされて形成される
うえ、さらに、追加エッチングにより、開孔５が横方向
に広げられ、逆Ｔ字型の開孔形状に形成されている。す
なわち、この実施の形態では、ホールを開孔する層間膜
の底部にエッチングレートの早い膜を敷く構造をとり、
高アスペクト比のコンタクトを確実に開孔したうえ、さ
らに開孔の底部を拡大する構造としている。従って、コ
ンタクト底面の接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低
減することができるので、コンタクトの電気特性が向上
する。なお、この実施の形態で説明したような、オーバ
ーハングをした形状の開孔（コンタクトホール）４、す
なわち下部５が拡大された開孔４にも、段切れをするこ
となくコンタクトを形成することができる。その方法に
ついては、後に説明する。
【００３１】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２の半導体装置の構造を示す断面図である。図２に
おいて、１はシリコン半導体基板、２ａはＢやＰの不純
物濃度が相対的に最も高い所定の濃度にドープされたシ
リコン酸化膜、２ｂはＢやＰの不純物濃度が相対的に高
い別の所定の濃度にドープされたシリコン酸化膜、２ｃ
はＢやＰの不純物濃度が相対的に次に高い別の所定の濃
度にドープされたシリコン酸化膜である。すなわち、酸
化膜２ａ，２ｂ，２ｃの濃度は、酸化膜２ａが最も高
く、酸化膜２ｂが２番目に高く、酸化膜２ｃが３番目に
高く設定されている。なお、このような厚さの薄い酸化
膜２ａ、２ｂ及び２ｃの多層構造で、下層の酸化膜２を
構成している。
【００３２】次に、３はＢやＰの不純物濃度が相対的に
低い別の所定の濃度にドープされたシリコン酸化膜であ
る。酸化膜３の濃度は、酸化膜２ｃの濃度より低くし、
あるいは全く不純物がドープされていない。酸化膜２及
び３により、層間絶縁膜を構成している。４は酸化膜
２，３に形成された開孔、５は開孔４の下部を示し、酸
化膜２の部分に形成された開孔である。開孔５は、酸化
膜３に形成された開孔部分より径方向あるいは水平方向
に拡大されて形成されている。さらに、開孔５は、基板
１に近づくほど径方向に階段状に拡大され、八の字状の
形状に形成されている。不純物濃度の相対的に高い多層
構造の下層の酸化膜２は、エッチングレートが高いの
で、下層であっても開孔４が下すぼみにならず、十分に
エッチされるうえ、さらに、追加エッチングにより、下
層の酸化膜２の多層構造のうち、基板１に近い薄い層ほ
ど開孔５が横方向に広げられ、八の字型の開孔形状にな
っている。
【００３３】すなわち、この実施の形態では、ホールを
開孔する層間膜の底部に敷く酸化膜２として、ＢやＰの
濃度の高い膜から低い膜へと順次積み上げる多層構造と
し、上方の厚い酸化膜３としては、下部の酸化膜２より
更に濃度の低い膜か、もしくはノンドープのシリコン酸
化膜を積む構造としている。このようにすることによ
り、高アスペクト比のコンタクトを確実に開孔し、かつ
開孔の底部を拡大した構造としている。このため、コン
タクト底面の接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低減
することができるので、コンタクトの電気特性が向上す
る。
【００３４】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３の半導体装置の構造を示す断面図である。図３に
おいて、１はシリコン半導体基板、２はＢやＰ等の不純
物濃度が相対的に高いシリコン酸化膜であり、その濃度
分布は基板１に接した側が最も高く、基板１から離れる
に従って連続的に低くされている。
【００３５】次に、３はＢやＰの不純物濃度が相対的に
低いシリコン酸化膜である。酸化膜３の濃度は、酸化膜
２ｃの濃度の低い部分よりさらに濃度を低くし、あるい
は全く不純物がドープされていない。酸化膜２及び３に
より、層間絶縁膜を構成している。４は酸化膜２，３に
形成された開孔、５は開孔４の下部を示し、酸化膜２の
部分に形成された開孔である。開孔５は、酸化膜３に形
成された開孔部分より径方向あるいは水平方向に拡大さ
れて形成されている。さらに、開孔５は、基板１に近づ
くほど径方向に連続的に拡大され、なめらかな八の字状
の形状に形成されている。不純物濃度の相対的に高い多
層構造の下層の酸化膜２は、エッチングレートが高いの
で、下層であっても開孔４が下すぼみにならず、十分に
エッチされるうえ、さらに、追加エッチングにより、下
層の酸化膜２が、基板１に近い側ほど開孔５が横方向に
広げられ、八の字型の開孔形状に形成されている。
【００３６】すなわち、この実施の形態では、ホールを
開孔する層間膜の底部に敷く酸化膜２として、高い不純
物濃度から連続的に濃度が下がるように形成し、上方の
厚い酸化膜３としては、下部の酸化膜２より更に濃度の
低い膜か、もしくはノンドープのシリコン酸化膜を積む
構造としている。このようにすることにより、高アスペ
クト比のコンタクトを確実に開孔し、かつ開孔の底部を
拡大した構造としている。このため、コンタクト底面の
接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低減することがで
きるので、コンタクトの電気特性が向上する。
【００３７】実施の形態４．図４は、この発明の実施の
形態４の半導体装置の構造を示す断面図である。図４に
おいて、６ａは上部の酸化膜３の中に形成され底面が下
部の酸化膜２に隣接している導電部あるいは配線であ
る。このように配線６ａは層間絶縁膜の中に位置してい
る。その他の構成部分は図１と同様であるから、説明は
省略する。
【００３８】この実施の形態では、層間絶縁膜の中に配
線６ａが配置され、この配線の間にホールを開孔し、ホ
ールを開孔する層間絶縁膜の底部にエッチングレートの
早い酸化膜２を敷く構造をとり、高アスペクト比のコン
タクトを確実に開孔し、かつ開孔の底部を拡大する構造
としている。従って、コンタクト底面の接触面積を広
げ、コンタクトの抵抗を低減することができるので、コ
ンタクトの電気特性が向上する。また、層間の途中に位
置する配線６ａを、エッチングレートの小さい上層の酸
化膜３の中に位置させているので、配線６ａとコンタク
トとが接触する可能性を減らすことができる。
【００３９】実施の形態５．図５は、この発明の実施の
形態５の半導体装置の構造を示す断面図である。図５に
おいて、３ａは下層のシリコン酸化膜２の上に形成され
たシリコン酸化膜、６ａは酸化膜３ａの上に形成された
導電部あるいは配線、３ｂは酸化膜３ａの上に配線６ａ
を覆うように形成されたシリコン酸化膜である。酸化膜
３ａと３ｂとは、通常同じ不純物濃度の膜とする。酸化
膜３ａと３ｂとで、酸化膜３を構成している。配線６ａ
は、酸化膜３の中に埋め込めれた形になる。その他の構
成部分は図４と同様であるから、説明は省略する。
【００４０】この実施の形態では、層間の途中に位置す
る配線６ａを、エッチングレートの小さい上層の酸化膜
３の中に包み込んでいるので、配線６ａとコンタクトと
の短絡を防止できる。その他の効果は、実施の形態４
（図４）と同様であるから、重複を避けるため説明を省
略する。
【００４１】実施の形態６．図６は、この発明の実施の
形態６の半導体装置の構造を示す断面図である。図６に
おいて、２は多層の酸化膜２ａ，２ｂ，２ｃからなる下
層の酸化膜であり、この部分は実施の形態２（図２）と
同様であるから、説明を省略する。その他の構成部分は
実施の形態５（図５）と同様であるから、説明は省略す
る。
【００４２】このような構造において、層間の途中に位
置する配線６ａを、エッチングレートの小さい上層の酸
化膜３の中に包み込みこんでいるので、実施の形態５と
同様に、配線６ａとコンタクトとの短絡を防止できる。
また、開孔の底部を断面が階段状で八の字状になるよう
に拡大した構造にすることにより、実施の形態２と同様
に、コンタクトの抵抗を低減することができる。重複と
避けるため詳しい説明は省略する。
【００４３】実施の形態７．図７は、この発明の実施の
形態７の半導体装置の構造を示す断面図である。図７に
おいて、６ｂは半導体基板１の上に形成された下部の導
電部あるいは配線である。２は多層の酸化膜２ａ，２
ｂ，２ｃからなる下層の酸化膜であり、半導体基板１の
上に配線６ｂを覆うように形成されている。酸化膜２を
構成する多層膜のうち、酸化膜２ｃはＢやＰの不純物濃
度が相対的に最も高くドープされ、酸化膜２ｂはその次
に高い濃度にドープされ、酸化膜２ａはさらに低い濃度
にドープされている。すなわち、酸化膜２ａ，２ｂ，２
ｃの濃度は、酸化膜２ｃが最も高く、酸化膜２ｂが２番
目に高く、酸化膜２ａが３番目に高く設定されている。
４は開孔、５は開孔４の下部であり、下部の酸化膜２の
部分での開孔である。この開孔下部５は、下部配線６ｂ
を含む部分の層では、径方向に実質的に拡大されておら
ず、上部配線６ａと下部配線６ｂとの間の部分で径方向
に拡大されている。その他の構成部分は実施の形態６
（図６）と同様であるから、説明は省略する。
【００４４】この実施の形態では、上部の酸化膜３より
下部の酸化膜２をエッチングレートの早い膜にする構造
としたうえ、さらに下部の酸化膜２をエッチングレート
の異なる多層膜にし、下部配線６ｂのある基板１の側へ
近づくほどエッチングレートの小きな膜とする構造で、
多層の酸化膜２を横方向にエッチングし、コンタクトの
形状を上部配線６ａの下部で拡大した逆八の字型の開孔
形状にしている。基板１の直上の下部配線６ｂに対し
て、酸化膜２の下部はあまり横方向にエッチングされな
いため、配線６ｂとコンタクトとは短絡しない。また、
コンタクトの断面積が、上部配線６ａと下部配線６ｂと
の間で大きくなる分だけ、コンタクトの抵抗は低くな
る。
【００４５】実施の形態８．図８は、この発明の実施の
形態８の半導体装置の構造を示す断面図である。図８に
おいて、１はシリコン半導体基板、６ｃは半導体基板１
の上に形成された下地の導電部あるいは配線、７は配線
６ｃを覆うシリコン酸化膜、８は酸化膜７を覆うシリコ
ン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなるエッチング停止膜（エッ
チングストッパー膜）、２はエッチング停止膜８の上に
形成されたシリコン酸化膜、３は下部の酸化膜２の上に
形成された上部のシリコン酸化膜である。シリコン酸化
膜２と３で、層間絶縁膜を構成する。４はコンタクトホ
ール、５はコンタクトホール４の下部である。
【００４６】この構造は、配線６ｃの上方にＳｉＮのエ
ッチング停止膜８を置いたブランケット型のセルフアラ
インコンタクト方式の構造である。ＳｉＮのエッチング
停止膜８の上にシリコン酸化膜２，３をおき、かつエッ
チング停止膜（ＳｉＮ膜）８と接する部分の酸化膜２を
エッチングレートの早い膜にして、相隣る配線６ｃのエ
ッチング停止膜８の間隙にコンタクトホールを開孔した
構造である。エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８で狭めら
れた開孔（コンタクトホール）４の底の部分にエッチン
グレートの高い酸化膜２があるため、局所的にアスペク
ト比が大きくなってもエッチングストップは起こらず、
容易にエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８の上までエッチ
ングが進む。その後、エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８
を異方性エッチングにより開孔するが、このとき配線６
ｃを覆う酸化膜７まではエッチングしないエッチング条
件に設定し、配線６ｃとは短絡しないコンタクトを形成
している。
【００４７】このような構造にすれば、エッチング停止
膜８の間の狭い間隙にコンタクトホールを形成する場合
でも、その間隙をエッチングレートの高い酸化膜２で埋
めているので、狭い間隙でもエッチングストップは起こ
らずコンタクトホールが形成できる。つまり、高アスペ
クト比のコンタクトを確実に開孔している。この実施の
形態の構造は、複数の下地の配線６ｃの周囲あるいは上
方にそれぞれエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８を形成
し、エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８の間隙あるいは凹
部にコンタクトを形成するときに特に効果がある。
【００４８】実施の形態９．図９は、この発明の実施の
形態９の半導体装置の構造を示す断面図である。この実
施の形態においては、図９に示されるように、開孔（コ
ンタクトホール）４の下部５において、等方性エッチン
グによりエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８が除去され、
開孔下部５が拡大されていることである。その他の構成
部分は実施の形態８（図８）と同様であるから、説明は
省略する。
【００４９】この構造は、実施の形態８の構造から、さ
らにエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８を等方的にエッチ
ングし、下部のコンタクトホール５を横方向に広げた構
造である。エッチング停止膜（ＳｉＮ８膜）の除去され
た分だけ開孔下部５の面積が広がり、コンタクトの抵抗
が下がり、電気特性が向上する。この実施の形態の構造
は、複数の下地の配線６ｃの周囲あるいは上方にそれぞ
れエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８を形成し、エッチン
グ停止膜（ＳｉＮ膜）８の間隙あるいは凹部にコンタク
トを形成するときに特に効果を発揮する。
【００５０】実施の形態１０．図１０は、この発明の実
施の形態１０の半導体装置の構造を示す断面図である。
図１０において、９は下地の配線６ｃの上のシリコン酸
化膜７を覆うとともに、相隣る配線６ｃの間で半導体基
板１の表面を覆うように形成された薄いシリコン酸化
膜、８は酸化膜９を覆うように形成されたエッチング停
止膜（ＳｉＮ膜）である。その他の構成部分は実施の形
態８（図８）と同様であるから、説明を省略する。この
実施の形態では、エッチング停膜８の下に薄い酸化膜９
を置いている点が実施の形態８とは異なっている。
【００５１】この実施の形態では、開孔（コンタクトホ
ール）４の形成でエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８を異
方性エッチングにより除去するときに、酸化膜９は削ら
ないエッチング条件にする。これにより、エッチング停
止膜（ＳｉＮ膜）８のエッチングで基板１の上に薄い酸
化膜９が残され、更にその薄い酸化膜９を選択比の高い
エッチングで除去するため、基板１を削ることなく安定
したコンタクト特性を得ることができる。その他の効果
は、実施の形態８（図８）と同様であるから、説明を省
略する。
【００５２】実施の形態１１．図１１は、この発明の実
施の形態１１の半導体装置の構造を示す断面図である。
この実施の形態においては、図１１に示されるように、
開孔（コンタクトホール）４の下部５において、エッチ
ング停止膜（ＳｉＮ膜）８が除去され、、開孔下部５が
径方向に拡大されている。その他の構成部分は実施の形
態１０（図１０）と同様であるから、説明は省略する。
この構造は、実施の形態１０の構造から、さらにエッチ
ング停止膜８を等方的にエッチングし、、開孔下部５を
横方向に広げた構造である。また、別な見方をすれば、
この構造は、実施の形態９（図９）で、エッチング停止
膜８の下に薄い酸化膜９を置いたものである。
【００５３】このような構造にすれば、実施の形態１０
と同様に、基板１を削ることなく安定したコンタクト特
性を得ることができる。また、実施の形態９と同様に、
エッチング停止膜８の除去された分だけコンタクトの面
積が広がり、抵抗が下がり、電気特性が向上する。その
他の効果は、実施の形態９，１０と同様であるから、説
明を省略する。
【００５４】実施の形態１２．図１２は、この発明の実
施の形態１２の半導体装置の構造を示す断面図である。
図１２において、８はシリコン酸化膜７の側壁のみを覆
うＳｉＮ膜によるエッチング停止膜である。実施の形態
９（図９）では、シリコン酸化膜７の全面をエッチング
停止膜８が覆っているのに対し、この点が相違する。つ
まり、この実施の形態は、下地の配線６ｃの側壁のみを
エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）で被う型のセルフアライ
ンコンタクト方式の構造に関するものである。この実施
の形態では、開孔（コンタクトホール）４の下部５の周
囲のエッチング停止膜８が除去されて、開孔下部５が径
方向に拡大された構造になっている。その他の構成部分
は、実施の形態９（図９）と同様であるから、説明を省
略する。このようにすれば、開孔下部５の位置で、エッ
チング停止膜８が除去された分だけコンタクトの面積が
広がり、抵抗が下がり、電気特性が向上する。その他の
効果は、実施の形態９（図９）と同様であるから、説明
を省略する。
【００５５】実施の形態１３．図１３は、この発明の実
施の形態１３の半導体装置の構造を示す断面図である。
この実施の形態では、図１３に示されるように、下地の
配線６ｃの上に直接にＳｉＮによるエッチング停止膜８
が施されている。実施の形態８（図８）では、下地の配
線６ｃをシリコン酸化膜７で覆った上に、エッチング停
止膜８が施されているのに対し、この点が相違する。つ
まり、この実施の形態は、下地の配線６ｃの周りをエッ
チング停止膜（ＳｉＮ膜）８で直接に被う型のセルフア
ラインコンタクト方式に係わるものである。この実施の
形態においては、図１３に示されるように、開孔４の下
部５において、下部のシリコン酸化膜２がエッチング除
去されている。しかし、エッチング停止膜８はエッチン
グされていない。その他の構成部分は、実施の形態８
（図８）と同様であるから、説明は省略する
【００５６】このような構造にすれば、エッチング停止
膜８の間の狭い間隙にコンタクトホールを形成する場合
でも、その間隙をエッチングレートの大きい酸化膜２で
埋めているので、狭い間隙でもエッチングストップは起
こらずコンタクトホールが形成できる。つまり、高アス
ペクト比のコンタクトを確実に形成している。また、エ
ッチング停止膜８により、下地の配線６ｃとコンタクト
との短絡を防止できる。その他の効果については、実施
の形態８と同様であるから、説明を省略する。
【００５７】実施の形態１４．図１４は、この発明の実
施の形態１４の半導体装置の構造を示す断面図である。
この実施の形態は、実施の形態１３と同様に、下地の配
線の周りをエッチング停止膜（ＳｉＮ膜）で直接に被う
型のセルフアラインコンタクト方式に係わるものであ
る。この実施の形態においては、図１４に示されるよう
に、開孔（コンタクトホール）４の下部５において、シ
リコン酸化膜２が除去され、開孔下部５が径方向に拡大
されている。その他の構成部分は実施の形態１３（図１
３）と同様であるから、説明は省略する。
【００５８】この構造は、実施の形態１３の構造から、
さらに開孔４の下部５において酸化膜２を等方的にエッ
チングし、開孔下部５を横方向に広げた構造である。下
部の酸化膜２が除去された分だけコンタクトの面積が広
がり、抵抗が下がり、電気特性が向上する。その他の効
果は、実施の形態１３と同様であるから、説明を省略す
る。
【００５９】実施の形態１５．図１５は、この発明の実
施の形態１５の半導体装置の製造方法を示す各工程の断
面図である。以下、図１５を参照して、この実施の形態
の半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図１５
（ａ）に示すように、シリコン半導体基板１に、ＢやＰ
の不純物濃度が相対的に高い所定の濃度にドープされた
シリコン酸化膜２を形成する。次に、図１５（ｂ）に示
すように、酸化膜２の上に、ＢやＰの不純物濃度が相対
的に低い別の所定の濃度にドープされたシリコン酸化膜
３を形成する。酸化膜３の濃度は、酸化膜２の濃度より
低く設定し、あるいは全く不純物がドープされないよう
にする。酸化膜２と３で、層間絶縁膜を構成する。
【００６０】次に、図１５（ｃ）に示すように、酸化膜
３の上にレジスト１０を塗布し、このレジスト１０に開
孔１０ａを設け、この開孔１０ａから酸化膜３及び２を
異方性エッチングして開孔４を形成する。５は、開孔４
の下部である。このように形成すると、不純物濃度の相
対的に高い下層の酸化膜２は、エッチングレートが高い
ので、下層であっても十分にエッチされて開孔４が形成
される。
【００６１】次に、図１５（ｄ）に示すように、ＢやＰ
の不純物濃度によってシリコン酸化膜のエッチングレー
トの差の出る処理薬液、例えばフッ酸のような処理薬液
により等方性エッチングを行い、開孔４をエッチングす
る。この場合、下層の酸化膜２のエッチングレートが高
いために、特に開孔下部５が水平方向に広がる。その
後、このように形成した開孔４にコンタクトを形成す
る。
【００６２】次に、このようなオーバーハングをした形
状の開孔（コンタクトホール）４に段切れをすることな
くコンタクトを形成する方法について説明する。先ず、
一つの方法は、IEDM1988(International Electron Devi
ce Meeting)(pp.592-595)に開示されている方法であ
る。この方法では、開孔４に、ＣＶＤ法にてポリシリコ
ンあるいはＴｉ，Ｗ等のメタルを堆積する。ＣＶＤ法に
よる膜の形成は、被覆性にすぐれており、小さな隙間、
例えば幅が約０．０５μｍの微少な隙間にも膜が形成さ
れる。このＣＶＤ法により、この実施の形態の開孔４に
コンタクトを形成した場合、開孔４が拡大した下部５で
空隙(void)が生じる可能性もあるが、段切れを起こすこ
となくコンタクトを形成することができる。
【００６３】次に、他の方法は、IEDM1996(pp.665-668)
に開示されている方法である。これは、非等方的な選択
的エピ成長によるＳｉ膜の形成である。この方法では、
anisotropical sellective epitaxial silicon growth
法を用いる。これは、シリコン基板表面の露出部―すな
わちコンタクト部―のみにシリコン膜を生成しコンタク
トを形成する方法である。この方法を用いると開孔４の
中に空隙(void)のない埋め込み膜を生成し、コンタクト
を形成することができる。以上のような製造方法によ
り、実施の形態１（図１）で説明した構造の半導体装置
が得られる。
【００６４】このような製造方法によれば、ホールを開
孔する層間絶縁膜の底部にエッチングレートの早い酸化
膜２を敷くので、ＲＩＥ−Ｌａｇの起こりやすいコンタ
クトホール底部に、そこまでの層間絶縁膜よりもエッチ
ングレートの早い酸化膜２があるためエッチングが進
み、エッチングストップが起こらない。従って、高アス
ペクト比のコンタクトホールを確実に開孔し、この開孔
歩留まりを上げることができる。また、コンタクト底面
の接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低減することが
できるので、コンタクトの電気特性が向上する。
【００６５】実施の形態１６．図１６は、この発明の実
施の形態１６の半導体装置の製造方法を示す各工程の断
面図である。以下、図１６を参照して、この実施の形態
の半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図１６
（ａ）に示すように、シリコン半導体基板１に、ＢやＰ
の不純物濃度が相対的に最も高い濃度にドープされた厚
さの薄いシリコン酸化膜２ａを形成する。次に、図１６
（ｂ）に示すように、酸化膜２ａの上に、ＢやＰの不純
物濃度が相対的にその次に高い濃度にドープされた薄い
シリコン酸化膜２ｂを形成する。
【００６６】次に、図１６（ｃ）に示すように、酸化膜
２ｂの上に、ＢやＰの不純物濃度が相対的にさらにその
次に高い濃度にドープされた薄いシリコン酸化膜２ｃを
形成する。すなわち、酸化膜２ａ，２ｂ，２ｃの濃度
は、酸化膜２ａが最も高く、酸化膜２ｂが２番目に高
く、酸化膜２ｃが３番目に高くなるように設定する。な
お、多層構造の酸化膜２ａ、２ｂ及び２ｃで、下層の酸
化膜２を構成している。
【００６７】次に、図１６（ｄ）に示すように、酸化膜
２ｃの上に、ＢやＰの不純物濃度が相対的に低い濃度に
ドープされた厚いシリコン酸化膜３を形成する。酸化膜
３の濃度は、酸化膜２ｃの濃度より低く設定し、あるい
は全く不純物がドープされないようにする。酸化膜２と
３で、層間絶縁膜を構成する。次に、図１６（ｅ）に示
すように、酸化膜３の上にレジスト１０を塗布し、この
レジスト１０に開孔１０ａを設け、この開孔１０ａから
酸化膜３及び２を異方性エッチングして開孔４を形成す
る。５は、開孔４の下部である。このように形成する
と、不純物濃度の相対的に高い下層の酸化膜２は、エッ
チングレートが大きいので、下層であっても十分にエッ
チされた下部５を含む開孔４が形成される。
【００６８】次に、図１６（ｆ）に示すように、ＢやＰ
の不純物濃度によって酸化膜のエッチングレートの差の
出る処理薬液、例えばフッ酸のような処理薬液により等
方性エッチングを行い、開孔４をエッチングする。この
場合、下層の酸化膜２のエッチングレートが大きいため
に、特に開孔４の下部５が水平方向に広がる。また、下
層の酸化膜２が、エッチングレートの異なる多層で構成
され、基板１に近いほど不純物濃度が高く、エッチング
レートが高いので、拡大された開孔４の下部５は、断面
が階段状で八の字状に、下側が大きく形成される。その
後、このように形成した開孔４にコンタクトを形成す
る。以上のような製造方法により、実施の形態２（図
２）で説明した構造の半導体装置が得られる。
【００６９】このような製造方法によれば、ホールを開
孔する層間絶縁膜の底部に敷く酸化膜２として、ＢやＰ
の濃度の高い膜から低い膜へと順次積み上げて、上方の
厚い層間膜３としては、下部の酸化膜２より更に濃度の
低い酸化膜か、もしくはノンドープの酸化膜を積む。こ
のように、ホールを開孔する層間絶縁膜の底部に行くほ
どエッチングレートの早い膜を敷くので、ＲＩＥ−Ｌａ
ｇの起こりやすいコンタクトホール底部に、そこまでの
層間膜よりもエッチングレートの早い膜があるためエッ
チングが進み、エッチングストップが起こらない。従っ
て、高アスペクト比のコンタクトを確実に開孔し、この
開孔歩留まりを上げることができる。また、コンタクト
底面の接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低減するこ
とができるので、コンタクトの電気特性が向上する。
【００７０】実施の形態１７．図１７は、この発明の実
施の形態１７の半導体装置の製造方法を示す各工程の断
面図である。以下、図１７を参照して、この実施の形態
の半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図１７
（ａ）に示すように、シリコン半導体基板１に、ＢやＰ
の不純物濃度が基板１に近い方から基板１から離れるに
従って連続的に低くなるようにドープされたシリコン酸
化膜２を形成する。次に、図１７（ｂ）に示すように、
酸化膜２の上に、ＢやＰの不純物濃度が相対的に低い濃
度にドープされた厚いシリコン酸化膜３を形成する。酸
化膜３の濃度は、酸化膜２の濃度より低く設定し、ある
いは全く不純物がドープされないようにする。酸化膜２
と３で、層間絶縁膜を構成する。
【００７１】次に、図１７（ｃ）に示すように、酸化膜
３の上にレジスト１０を塗布し、このレジスト１０に開
孔１０ａを設け、この開孔１０ａから酸化膜３及び２を
異方性エッチングして開孔４を形成する。５は、開孔４
の下部である。このように形成すると、不純物濃度の相
対的に高い下層の酸化膜２は、エッチングレートが大き
いので、下層であっても十分にエッチされた下部５を含
む開孔４が形成される。
【００７２】次に、図１７（ｄ）に示すように、ＢやＰ
の不純物濃度によって酸化膜のエッチングレートの差の
出る処理薬液、例えばフッ酸のような処理薬液により等
方性エッチングを行い、開孔４をエッチングする。この
場合、下層の酸化膜２のエッチングレートが大きいため
に、開孔４が特に下部５で水平方向に広がる。また、下
層の酸化膜２は、その上部から下部に行くほど不純物濃
度が連続的に高くなるように形成されているので、基板
１に近い下部ほど横に広がる度合が大きく、拡大された
開孔下部５は、断面がなめらかな八の字状の形状にな
る。その後、このように形成した開孔４にコンタクトを
形成する。以上のような製造方法により、実施の形態３
（図３）で説明した構造の半導体装置が得られる。
【００７３】このような製造方法によれば、ホールを開
孔する層間絶縁膜の底部に敷く酸化膜２として、酸化膜
２を積むときの不純物の濃度を変化させながら積み、膜
中の濃度が下部が最も高く上に行くほど順次濃度が下が
るように、連続的に分布するように形成する。このよう
に、ホールを開孔する層間絶縁膜の底部に行くほどエッ
チングレートが早くなるので、ＲＩＥ−Ｌａｇの起こり
やすいコンタクトホール底部に、そこまでの層間絶縁膜
よりもエッチングレートの早い膜があるためエッチング
が進み、エッチングストップが起こらない。従って、高
アスペクト比のコンタクトを確実に開孔し、この開孔歩
留まりを上げることができる。また、コンタクト底面の
接触面積を広げ、コンタクトの抵抗を低減することがで
きるので、コンタクトの電気特性が向上する。
【００７４】実施の形態１８．図１８は、この発明の実
施の形態１８の半導体装置の製造方法を示す各工程の断
面図である。以下、図１８を参照して、この実施の形態
の半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図１８
（ａ）〜図１８（ｄ）の工程は、実施の形態１６の図１
６（ａ）〜図１６（ｄ）で説明した工程と同様であるか
ら、説明を省略する。ただし、図１６（ｄ）に示した厚
い酸化膜３には、図１８では、薄い酸化膜３ａが対応し
ている。次に、図１８（ｅ）に示すように、酸化膜３ａ
の上に複数の導電部あるいは配線６ａを形成する。
【００７５】次に、図１８（ｆ）に示すように、酸化膜
３ａ及び配線６ａの上に厚いシリコン酸化膜３ｂを形成
する。酸化膜３ａと３ｂとは、通常同じ不純物濃度の膜
とする。酸化膜３ａと３ｂとで、酸化膜３を形成してい
る。配線６ａは、酸化膜３の中に埋め込めれた形にな
る。次に、図１８（ｇ）に示すように、酸化膜３の上に
レジスト１０を塗布し、このレジスト１０に開孔１０ａ
を設け、この開孔１０ａから酸化膜３及び２を異方性エ
ッチングして、配線６ａの間を通る開孔４を形成する。
５は、開孔４の下部である。
【００７６】次に、図１８（ｈ）の工程は、実施の形態
１６の図１６（ｆ）の工程と同様であるから、説明を省
略するその後、このように形成した開孔４にコンタクト
を形成する。以上のような製造方法により、実施の形態
６（図６）で説明した構造の半導体装置が得られる。
【００７７】このような製造方法によれば、層間絶縁膜
の中に配置された複数の配線は、相対的にエッチングレ
ートの低い酸化膜の中に形成されているので、これらの
配線の間隔が狭くても、その間を縫って、これらの配線
に接触することなく、開孔４を形成し、そこにコンタク
トを形成することができる。その他、この実施の形態に
おいて、高アスペクト比の開孔（コンタクトホール）を
確実に開孔できる効果については、実施の形態１６（図
１６）で述べたことと同様であるから、説明を省略す
る。なお、この実施の形態は、層間絶縁膜の中の配線６
ａをビット線としたＤＲＡＭの製造方法に適用して効果
が大である。
【００７８】なお、以上の工程のうち、図１８（ａ）〜
図１８（ｃ）で示した多層構造の酸化膜２の形成工程
を、実施の形態１５の図１５（ａ）で示したような単層
の酸化膜２の形成工程に置き換えると、実施の形態５
（図５）で説明した構造の半導体装置が得られる。さら
に、以上の工程のうち、図１８（ｄ）で示した薄い酸化
膜３ａの形成工程をスキップすると、実施の形態４（図
４）で説明した構造の半導体装置が得られる。
【００７９】実施の形態１９．図１９は、この発明の実
施の形態１９の半導体装置の製造方法を示す各工程の断
面図である。以下、図１９を参照して、この実施の形態
の半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図１９
（ａ）に示すように、シリコン半導体基板１に、下地の
配線６ｃを形成し、これをノンドープのシリコン酸化膜
７で覆う。次に、図１９（ｂ）に示すように、酸化膜７
を覆うように半導体基板１の上に、薄いノンドープのシ
リコン酸化膜９を形成する。次に、図１９（ｃ）に示す
ように、酸化膜９の上にＳｉＮによるエッチング停止膜
８を形成する。
【００８０】次に、図１９（ｄ）に示すように、エッチ
ング停止膜８の上に、ＢあるいはＰなどの不純物濃度が
相対的に高いシリコン酸化膜２を形成する。次に、図１
９（ｅ）に示すように、酸化膜２の上に、ＢあるいはＰ
などの不純物濃度が相対的に低いか、或いは全く不純物
をドープしていないシリコン酸化膜３を形成する。酸化
膜２と３で、層間絶縁膜を構成する。次に、図１９
（ｆ）に示すように、酸化膜３の上にレジスト１０を塗
布し、このレジスト１０に開孔１０ａを設け、この開孔
１０ａから異方性ドライエッチングにより酸化膜３及び
２に開孔４を形成する。この開孔４は、隣合う下地の配
線６ｃのエッチング停止膜８の間隙に形成する。
【００８１】次に、図１９（ｇ）に示すように、窒化膜
の異方性ドライエッチングにより、開孔４の底部のエッ
チング停止膜（ＳｉＮ膜）８をエッチング除去する。次
に、図１９（ｈ）に示すように、酸化膜の異方性ドライ
エッチングにより開孔４の底部の薄い酸化膜９をエッチ
ング除去する。次に、図１９（ｉ）に示すように、窒化
膜の等方性エッチングにより、開孔４の下部５の周りの
エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）８をエッチング除去し、
開孔下部５を水平方向に拡大する。次に、図１９（ｊ）
に示すように、レジスト１０を除去する。
【００８２】なお、以上の工程のうち、図１９（ｈ）と
図１９（ｉ）の工程の順序を逆にしてもよい。すなわ
ち、図１９（ｇ）の工程で窒化膜の異方性ドライエッチ
ングで、開孔４の底部の窒化膜を除いた後、窒化膜の等
方性エッチングにより開孔４を横に広げる。このとき、
薄い酸化膜９を削らないエッチング条件にしておく。そ
の後、酸化膜の異方性ドライエッチングにより開孔４の
底部の薄い酸化膜９を除去する。このようにすれば、Ｓ
ｉＮ膜８のエッチングで基板１の上に酸化膜９が残さ
れ、更にその薄い酸化膜９を選択比の高いエッチングで
除去するため、基板１を削ることなく安定したコンタク
ト特性を得ることができる。
【００８３】以上のような製造方法により、実施の形態
１０（図１０）及び実施の形態１１（図１１）で説明し
た構造の半導体装置が得られる。また、以上のような製
造方法で、図１９（ｂ）で示した薄い酸化膜９を形成す
る工程を省けば、実施の形態８（図８）及び実施の形態
９（図９）で説明した構造の半導体装置が得られる。ま
た、以上のような製造方法で、薄い酸化膜９を形成する
工程を省き、さらに図１９（ｃ）で示したようなエッチ
ング停止膜８を酸化膜７の上の全面に形成する代わり
に、エッチング停止膜８を酸化膜７の側面にのみ形成す
るようにすれば、実施の形態１２（図１２）で説明した
構造の半導体装置が得られる。さらに、以上のような製
造方法で、図１９（ａ）〜図１９（ｂ）に示した酸化膜
７と薄い酸化膜９を形成する工程を省けば、実施の形態
１３（図１３）及び実施の形態１４（図１４）で説明し
た構造の半導体装置が得られる。
【００８４】このような製造方法によれば、隣合う下地
の配線６ｃのエッチング停止膜８の間隙で、ホールを開
孔する層間絶縁膜の底部にエッチングレートの早い酸化
膜２を敷くので、ＲＩＥ−Ｌａｇの起こりやすいコンタ
クトホール底部に、そこまでッチングストップが起こら
ない。従って、下地の配線の間隙に、高アスペクト比の
コンタクトホールを確実に開孔し、この開孔歩留まりを
上げることができる。また、コンタクト底面の接触面積
を広げ、コンタクトの抵抗を低減することができるの
で、コンタクトの電気特性が向上する。
【００８５】また、下地の配線６ｃは、下部の酸化膜２
とは異なる他の層で覆われているので、下地の配線６ｃ
とコンタクトとの短絡を防ぐことができる。以上説明し
たように、この実施の形態の製造方法は、複数の下地配
線６ｃの周囲あるいは上方にそれぞれエッチング停止膜
（ＳｉＮ膜）８を形成し、エッチング停止膜（ＳｉＮ
膜）８の間隙あるいは凹部にコンタクトを形成するとき
に特に効果がある。なお、この実施の形態は、下地の配
線６ｃをワード線としたＤＲＡＭの製造方法に適用して
効果が大である。
【００８６】以上説明したそれぞれの実施の形態では、
シリコンの半導体基板１にコンタクトをとる場合につい
て説明したが、半導体基板１はシリコンに限られず他の
材料であっても、その上に形成される層間絶縁膜を適当
に選択して、同様に適用できる。また、以上のそれぞれ
の実施の形態では、半導体基板１にコンタクトをとる構
造について説明したが、これは半導体基板に限られず、
半導体装置の中の導電層などに対するコンタクトであっ
ても同様に適用できる。これらのコンタクトが取られる
べき層を総称して、本明細書では半導体下地層と称す
る。また、以上のそれぞれの実施の形態において、半導
体下地層の近傍で径方向に拡大した開孔（コンタクトホ
ール）にコンタクトを形成しているが、このようなオー
バーハングをした形状の開孔に段切れをすることなくコ
ンタクトを形成する方法については、実施の形態１５で
説明した内容が、他の実施の形態にも適用できるもので
ある。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、層間のコンタクトを有する半導体装置において、高
アスペクト比のコンタクトホールを確実に開孔し、コン
タクト底面の接触面積を広げた半導体装置が得られる。
また、これによりコンタクトの抵抗を低減し電気特性を
向上することができる。また、層間の絶縁膜の中に配線
を形成したものにおいて、配線と短絡することなく上記
のようなコンタクトを形成した半導体装置が得られる。
また、半導体下地層に配線を形成したものにおいて、配
線の間の間隙に高アスペクト比のコンタクトホールを確
実に開孔しコンタクトを形成した半導体装置が得られ
る。さらに、このような半導体装置を製造する製造方法
が得られ、高アスペクト比のコンタクトを確実に開孔
し、この開孔歩留まりを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の半導体装置を示す断
面図。
【図２】 本発明の実施の形態２の半導体装置を示す断
面図。
【図３】 本発明の実施の形態３の半導体装置を示す断
面図。
【図４】 本発明の実施の形態４の半導体装置を示す断
面図。
【図５】 本発明の実施の形態５の半導体装置を示す断
面図。
【図６】 本発明の実施の形態６の半導体装置を示す断
面図。
【図７】 本発明の実施の形態７の半導体装置を示す断
面図。
【図８】 本発明の実施の形態８の半導体装置を示す断
面図。
【図９】 本発明の実施の形態９の半導体装置を示す断
面図。
【図１０】 本発明の実施の形態１０の半導体装置を示
す断面図。
【図１１】 本発明の実施の形態１１の半導体装置を示
す断面図。
【図１２】 本発明の実施の形態１２の半導体装置を示
す断面図。
【図１３】 本発明の実施の形態１３の半導体装置を示
す断面図。
【図１４】 本発明の実施の形態１４の半導体装置を示
す断面図。
【図１５】 本発明の実施の形態１５の半導体装置の製
造方法を示す断面図。
【図１６】 本発明の実施の形態１６の半導体装置の製
造方法を示す断面図。
【図１７】 本発明の実施の形態１７の半導体装置の製
造方法を示す断面図。
【図１８】 本発明の実施の形態１８の半導体装置の製
造方法を示す断面図。
【図１９】 本発明の実施の形態１９の半導体装置の製
造方法を示す断面図。
【図２０】 ＤＲＡＭメモリセルの平面図。
【図２１】 従来のＤＲＡＭメモリセルの断面構造図。
【図２２】 従来のセルフアラインコンタクトの例を示
す断面図。
【図２３】 従来の高アスペクト比のコンタクトの問題
点を示す断面図。
【図２４】 従来のセルフアラインコンタクトの問題点
を示す断面図。
【符号の説明】
１ 半導体下地層（シリコン半導体基板）、 ２，２
ａ，２ｂ，２ｃ 層間絶縁膜（シリコン酸化膜）、
３，３ａ，３ｂ 層間絶縁膜（シリコン酸化膜）、４
開孔（コンタクトホール）、 ５ 開孔下部、 ６ａ
上部の導電部（配線）、 ６ｂ 下部の導電部（配
線）、 ６ｃ 導電部（配線）、 ７ シリコン酸化
膜、 ８ エッチング停止膜（ＳｉＮ膜）、 ９ シリ
コン酸化膜、 １０レジスト。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体下地層と、この半導体下地層の上
    に形成されエッチングレートの異なる複数の層から構成
    された層間絶縁膜と、この層間絶縁膜に設けられた開孔
    に形成され上記半導体下地層に至るコンタクトとを備
    え、上記コンタクトが、上記層間絶縁膜のうち上記半導
    体下地層に隣接した部分で径方向に拡大されていること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記層間絶縁膜の中で上記半導体下地層
    から所定の距離はなれ相対的にエッチングレートが低い
    層の中に上記半導体下地層と並行に導電部を備え、上記
    コンタクトが上記導電部に近接して形成されていること
    を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記導電部が複数形成され、上記コンタ
    クトが相隣る導電部の間に形成されていることを特徴と
    する請求項２に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 上記コンタクトが、上記層間絶縁膜のう
    ち上記半導体下地層に隣接した上記部分で、上記半導体
    下地層に近づくほど径方向に拡大されていることを特徴
    とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項５】 上記コンタクトが、上記層間絶縁膜のう
    ち上記半導体下地層に隣接した上記部分で、上記半導体
    下地層に近づくほど階段状に径方向に拡大されているこ
    とを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 上記コンタクトが、上記層間絶縁膜のう
    ち上記半導体下地層に隣接した上記部分で、上記半導体
    下地層に近づくほど連続的に径方向に拡大されているこ
    とを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 上記層間絶縁膜のうち上記半導体下地層
    に隣接した上記部分が、他の部分よりも相対的にエッチ
    ングレートが高く形成されていることを特徴とする請求
    項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 半導体下地層と、この半導体下地層に隣
    接して形成された下部の導電部と、上記下部の導電部を
    覆うように上記半導体下地層の上に形成された層間絶縁
    膜と、上記層間絶縁膜の中に上記半導体下地層から所定
    距離はなれて形成された上部の導電部と、上記上部の導
    電部及び下部の導電部に近接した上記層間絶縁膜の開孔
    に形成され上記半導体下地層に至るコンタクトとを備
    え、上記コンタクトが、上記層間絶縁膜のうち上記上部
    の導電部又は下部の導電部を含むそれぞれの部分の間で
    径方向に拡大されていることを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項９】 半導体下地層と、この半導体下地層の上
    に少なくとも側面がエッチング停止膜で覆われて上記半
    導体下地層に接して形成された複数の導電部と、上記複
    数の導電部の上記エッチング停止膜を覆うように上記半
    導体下地層の上に形成されエッチングレートの異なる複
    数の層から構成された層間絶縁膜と、上記複数の導電部
    の相隣るエッチング停止膜の間隙において上記層間絶縁
    膜に設けられた開孔に形成され相隣るエッチング停止膜
    の間隙を通って上記半導体下地層に至るコンタクトとを
    備え、上記層間絶縁膜のうち上記半導体下地層及び上記
    エッチング停止膜に隣接した部分が他の部分よりも相対
    的にエッチングレートが高く形成されていることを特徴
    とする半導体装置。
  10. 【請求項１０】 上記複数の導電部がシリコン酸化膜で
    覆われた上にさらに上記エッチング停止膜で覆われてい
    ることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
  11. 【請求項１１】 上記半導体下地層及び上記複数の導電
    部がシリコン酸化膜で覆われた上にさらに上記エッチン
    グ停止膜で覆われていることを特徴とする請求項９に記
    載の半導体装置。
  12. 【請求項１２】 上記コンタクトが、上記相隣る導電部
    の間隙で上記導電部を覆う上記エッチング停止膜まで径
    方向に拡大されていることを特徴とする請求項９ないし
    １１のいずれかに記載の半導体装置。
  13. 【請求項１３】 上記コンタクトが、上記相隣る導電部
    の間隙で上記導電部を覆う上記シリコン酸化膜まで径方
    向に拡大されていることを特徴とする請求項１０又は１
    １に記載の半導体装置。
  14. 【請求項１４】 半導体下地層の上に上記半導体下地層
    に隣接する部分ではエッチングレートが相対的に高く上
    記半導体下地層から離れた部分ではエッチングレートが
    相対的に低い層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶
    縁膜を貫き上記層間絶縁膜の上記半導体下地層に隣接し
    た部分で相対的に内径の拡大された開孔を形成する工程
    と、上記開孔に上記半導体下地層に至るコンタクトを形
    成す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。
  15. 【請求項１５】 上記層間絶縁膜の上記半導体下地層か
    ら離れた部分の中に上記半導体下地層に平行に導電部を
    形成し、上記導電部に近接して上記開孔を形成すること
    を特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 上記導電部を複数形成し、相隣る上記
    導電部の間に上記開孔を形成することを特徴とする請求
    項１５に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記層間絶縁膜の上記半導体下地層に
    隣接する上記部分をエッチングレートが異なる複数の薄
    い層で形成することを特徴とする請求項１４に記載の半
    導体装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 上記半導体下地層に隣接する上記部分
    の複数の薄い層を、上記半導体下地層に隣接して相対的
    に最もエッチングレートが高く、上記半導体下地層から
    離れるに従って順次段階的にエッチングレートが低くな
    るように形成することを特徴とする請求項１７に記載の
    半導体装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 上記半導体下地層に隣接する上記部分
    を、上記半導体下地層に隣接して相対的に最もエッチン
    グレートが高く上記半導体下地層から離れるに従ってエ
    ッチングレートが相対的に連続的に低くなるように形成
    することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の
    製造方法。
  20. 【請求項２０】 半導体下地層に隣接して下部の導電部
    を形成する工程と、上記下部の導電部を覆うように上記
    半導体下地層の上に層間絶縁膜を形成する工程と、上記
    層間絶縁膜の中に上記半導体下地層から所定距離はなれ
    て上部の導電部を形成する工程と、上記層間絶縁膜の中
    で上記上部の導電部及び下部の導電部に近接するととも
    に上記上部の導電部と下部の導電部との間で径方向に拡
    大され上記半導体下地層に至る開孔を形成する工程と、
    上記開孔にコンタクトを形成す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。
  21. 【請求項２１】 上記層間絶縁膜を、上記上部の導電部
    又は下部の導電部を含むそれぞれの部分で相対的にエッ
    チングレートが低く、上記上部の導電部と下部の導電部
    との間で相対的にエッチングレートが高くなるように形
    成することを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置
    の製造方法。
  22. 【請求項２２】 上記層間絶縁膜に開孔を形成する上記
    工程として、開孔を有するレジストを上記層間絶縁膜に
    施して上記レジストの開孔から異方性エッチングにより
    上記層間絶縁膜を開孔し、さらに等方性エッチングによ
    りエッチングレートが高い部分で内径を拡大することを
    特徴とする請求項１４ないし２１のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法。
  23. 【請求項２３】 半導体下地層の上に少なくとも側面が
    エッチング停止膜で覆われた複数の導電部を形成する工
    程と、上記半導体下地層の上に上記エッチング停止膜を
    覆うように、上記半導体下地層及び上記エッチング停止
    膜に隣接する部分ではエッチングレートが相対的に高く
    上記半導体下地層及び上記エッチング停止膜から離れた
    部分ではエッチングレートが相対的に低い層間絶縁膜を
    形成する工程と、上記複数の導電部の相隣るエッチング
    停止膜の間隙において上記絶縁膜に開孔を形成する工程
    と、上記開孔に上記半導体下地層に至るコンタクトを形
    成す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。
  24. 【請求項２４】 上記複数の導電部をシリコン酸化膜で
    覆った後に上記エッチング停止膜で覆うようにすること
    を特徴とする請求項２３に記載の半導体装置の製造方
    法。
  25. 【請求項２５】 上記半導体下地層及び上記複数の導電
    部をシリコン酸化膜で覆った後に上記エッチング停止膜
    で覆うようにすることを特徴とする請求項２３に記載の
    半導体装置の製造方法。
  26. 【請求項２６】 上記開孔において上記開孔に露出した
    上記層間絶縁膜の上記半導体下地層に隣接した上記部分
    を等方性エッチングにより除去する工程を含むことを特
    徴とする請求項２３ないし２５のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法。
  27. 【請求項２７】 上記開孔において上記開孔に露出した
    上記エッチング停止膜を等方性エッチングにより除去す
    る工程を含むことを特徴とする請求項２４又は２５に記
    載の半導体装置の製造方法。
  28. 【請求項２８】 上記開孔において上記開孔に露出した
    上記エッチング停止膜を等方性エッチングで除去し、さ
    らにこの開孔に露出した上記シリコン酸化膜を異方性エ
    ッチングにより除去する工程を含むことを特徴とする請
    求項２５に記載の半導体装置の製造方法。
JP9076200A 1997-03-27 1997-03-27 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH10270555A (ja)

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