説明

多層金属配線構造のコンタクトの製造方法

【構成】 本発明は高集積半導体素子の多層金属配線構造のコンタクトの製造方法に関するものであり、金属配線間の層間絶縁層を平坦化するためにSOG膜又はポリイミド(Polyimide)を用いた多層金属配線構造のコンタクトの製造方法に関するものである。
【効果】 ステップ・カーバリッジが向上できる

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高集積半導体素子の多層金属配線構造のコンタクトの製造方法に関するものであり、特に、金属配線の間の層間絶縁層を平坦化するためにスピン・オン・グラス(SOG)膜又はポリイミド(Polyimide)を用いて、ステップ・カーバリッジを向上させることができる多層金属配線構造のコンタクトの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】半導体素子が極めて高集積化になるほど、多層金属配線構造が必須的に用いられるが、このような多層金属配線構造では段差が大いに発生される。したがって、下層金属配線と上層金属配線との間の層間絶縁層上部に平坦化を目的にSOG膜(又はポリイミド層)を形成した後、SOG膜とその下部の層間絶縁層とのエッチング選択比を決定して、SOG膜の所定の厚さをエッチ・バック(EtchBack)することにより平坦に形成した後(ここで下部金属配線の段差が小さい部分ではSOG膜が厚く形成され、下部金属配線の段差が大きい部分ではSOG膜が薄く形成される)、平坦化されたSOG膜上部に所定厚さの層間絶縁層を形成し、そして、上部金属配線を下部金属配線にコンタクトする部分の層間絶縁層を除去して多数のコンタクト・ホールを形成するが、コンタクト・ホールの深さが異なる場合、段差が大きい下部金属配線は段差が小さい下部金属配線が露出されるまで、層間絶縁層のエッチング工程に露出された状態に維持されることにより、段差が大きい金属配線の表面が損傷されることになる。かつ、コンタクト・ホールが深い下部金属配線では上部金属配線をコンタクトするとき、ステップ・カーバリッジの不良で素子の信頼性が低下される問題点が生じる。
【0003】したがって、本発明は、上記の問題点を解決するために、下部金属配線の上部に層間絶縁層とSOG膜(又はポリイミド層)を所定厚さに各々積層して、コンタクト領域のSOG膜を等方性エッチングで除去した後、更に層間絶縁層を所定厚さに形成し、更にコンタクト領域の層間絶縁層を乾式エッチングで除去してコンタクト・ホールを形成し、上部金属配線を下部金属配線にコンタクトする半導体素子のコンタクトの製造方法を提供することにその目的がある。
【0004】
【課題を解決するための手段と作用】本発明によれば、シリコン基板上部に第1導電層パターンを形成し、その上部構造の全体に絶縁層を形成した後、その上に段差が発生した多数の第2導電層パターンを各々形成する段階と、第2導電層パターン上部の全体に第1層間絶縁層を形成した後、第1層間絶縁層の予定された部分を除去して、第2導電層パターンが露出された第1及び第2コンタクト・ホールを形成し、第3導電層を堆積して第2導電層パターンに各々接続させる段階に成る多層金属配線構造のコンタクトの製造方法において、上記第2導電層パターン上部の全体に第1層間絶縁層を所定厚さに形成した後、その上部にSOG膜を平坦に塗布する工程と、上記SOG膜上部に予定されたコンタクト部分が除去された感光膜パターンを形成した後、下部のSOG膜を等方性でエッチングし、各々の第1導電層パターン上部の第1層間絶縁層を露出させて、上記感光膜パターンを除去する工程と、全体構造の上部に第2層間絶縁層を所定の均一な厚さに形成し、更に予定されたコンタクト領域の上記第2層間絶縁層と第1層間絶縁層を乾式でエッチング下部の第2導電層パターンが露出された段差がない第1及び第2コンタクト・ホールを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下、添付された図面を参照として本発明を詳細に説明することにする。
【0006】図1〜図3は、従来技術により多層金属配線のコンタクトの製造方法を示すための半導体素子の断面図である。
【0007】図1は、シリコン基板(1)(又は絶縁層)に第1導電層パターン(2)(例えば、ゲート電極)を形成した後、上部構造全体に絶縁層(3)を形成し、第1導電層パターン(2)及びシリコン基板(1)がある絶縁層(3)上部に第2導電層パターン(4A及び4B)を各々形成した後、全体的に第1層間絶縁層(5)を所定厚さで形成し、その上にSOG膜(6)(又はポリイミド)を第1層間絶縁層(5)の最上部表面(A)より高い厚さ(例えば、500オングストローム)を持ちながら平坦に形成した断面図である。
【0008】図2は、上記SOG膜(6)と第1層間絶縁層(5)とのエッチング選択比を決定して(例えば、1:1)、第1導電層パターン(2)上部の第2導電層パターン(4A)上部面まで平坦にエッチ・バックした後、それにより第1層間絶縁層(5)上部面の凹部のみSOG膜(6′)が残ることになる。そして、その上部に第1層間絶縁層(7)を所定厚さで形成した断面図である。
【0009】図3は、上記第2導電層パターン(4A及び4B)上部のコンタクト領域にある第1層間絶縁層(5)と第2層間絶縁層(7)をエッチングし、第1コンタクト・ホール(8A)及び第2コンタクト・ホール(8B)を各々形成した断面図である。
【0010】ここで周知すべきことは、上記第1及び第2コンタクト・ホール(8A及び8B)を形成する過程で第1コンタクト・ホール(8A)は深さが浅く、第2コンタクト・ホール(8B)は深いから、第1コンタクト・ホール(8A)下部の第2導電層パターン(4A)の表面が露出した後でも更にエッチングをすることにより、第2コンタクト・ホール(8B)下部の第2導電層パターン(4B)が露出される。したがって、第1コンタクト・ホール(8A)下部の第2導電層パターン(4A)の上部面がエッチング工程に過多に露出されて損傷を受けることになる。かつ、後工程にて第2層間絶縁層(7)上部に第3導電層(図示省略)を堆積して下部の第2導電層パターン(4A及び4B)にコンタクトする場合、第1コンタクト・ホールと第2コンタクト・ホールの段差が甚しくステップ・カーバリッジが不良になる。
【0011】図4〜図7は、本発明の実施例により多層金属配線のコンタクトの製造方法を示す半導体素子の断面図である。
【0012】図4は、図1と同じ方法で、シリコン基板(1)(又は絶縁層)に第1導電層パターン(2)、絶縁層(3)、第2導電層パターン(4A及び4B)を形成し、その上に薄い第1層間絶縁層(5A)を形成した後、SOG膜(6)(又はポリイミド)を平坦に形成した半導体素子の断面図である。ここでSOG膜(6)の厚さは、例えば段差が大きい部分(B)は500オングストローム程度であり、段差が小さい部分(C)は4000オングストローム程度で形成される。
【0013】図5は、図4工程の後、感光膜(11)を塗布した後、コンタクト・マスクを用いて感光膜パターン(11A)を形成した後、等方性エッチングのみに露出された下部のSOG膜(6)を除去した断面図として、ここで、SOG膜(6)を等方性でエッチングするのはSOG膜(6)と第1層間絶縁層(5A)のエッチング選択比を10:1にすることができ、HFが含まれた湿式エッチング又は乾式エッチングにすることができる。
【0014】図6は、図5の感光膜パターン(11A)を除去した後、全体構造上部に第2層間絶縁層(7)を所定の均一な厚さで形成した断面図であり、第2導電層パターン(4B)上部の第2層間絶縁層が緩慢に形成されていることを示す。
【0015】図7は、コンタクト用感光膜パターン(図示省略)を用いて予定されたコンタクト領域の第2層間絶縁層(7)と第1層間絶縁層(5A)を乾式でエッチングし、第2導電層パターン(4A及び4B)が露出された第1コンタクト・ホール(8A)と第2コンタクト・ホール(8B)を形成した断面図である。
【0016】
【発明の効果】以上、説明したことの如く、本発明によれば、第1コンタクト・ホール(8A)と第2コンタクト・ホール(8B)に垂直するコンタクト壁の深さが同一で、下部の第2導電層パターン(4A及び4B)が露出される時間が同一し、エッチング時間が著しく減少されることにより第2導電層パターン(4A)の損傷が防がれ、かつ、第2コンタクト・ホール(8B)が形成された第2層間絶縁層(7)が緩慢な傾斜を持って形成されているので、その上部に形成する第3導電層(図示省略)のステップ・カーバリッジを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術により多層金属配線構造のコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図2】従来技術により多層金属配線構造のコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図3】従来技術により多層金属配線構造のコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図4】本発明により多層金属配線でコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図5】本発明により多層金属配線でコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図6】本発明により多層金属配線でコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【図7】本発明により多層金属配線でコンタクトの製造工程を説明するための半導体素子の断面図である。
【符号の説明】
1……シリコン基板(又は絶縁層)
2……第1導電層パターン
3……絶縁層
4A,4B……第2導電層パターン
5,5A……第1層間絶縁層
6……SOG膜
7……第2層間絶縁層
8A,8B……第1及び第2コンタクト・ホール

【特許請求の範囲】
【請求項1】 シリコン基板又は絶縁層上部に第1導電層パターンを形成し、その上部の構造の全体に絶縁層を形成した後、その上に段差が発生された第2導電層パターンが予定された部分に各々形成する段階と、上記第2導電層パターン上部の全体に第1層間絶縁層を形成した後、第1層間絶縁層が予定された部分を除去して、上記第2導電層パターンが露出された第1及び第2コンタクト・ホールを形成し、第3導電層を堆積して第2導電層のパターンに各々接続させる段階に成る多層金属配線構造のコンタクトの製造方法において、上記第2導電層パターンの上部の全体に第1層間絶縁層を所定の厚さに形成した後、その上にSOG膜を平坦に塗布する工程と、上記SOG膜上部に予定されたコンタクト部分が除去された感光膜パターンを形成した後、下部のSOG膜を等方性エッチングを行ない、各々の第1導電層パターン上部の第1層間絶縁層を露出させて、上記感光膜パターンを除去する工程と、全体構造上部に第2層間絶縁層を所定の均一な厚さに形成し、更に予定されたコンタクト領域の上記第2層間絶縁層と第1層間絶縁層を乾式でエッチングし、下部の第2導電層パターンが露出された段差がない第1及び第2コンタクト・ホールを形成する工程とを含むことを特徴とする多層金属配線構造のコンタクトの製造方法。
【請求項2】 請求項1において、上記SOG膜の代りにポリイミドを形成することを特徴とする多層金属配線構造のコンタクトの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開平6−69351
【公開日】平成6年(1994)3月11日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平4−323271
【出願日】平成4年(1992)12月2日
【出願人】(591024111)現代電子産業株式会社 (1,189)
【氏名又は名称原語表記】HYUNDAI ELECTRONICS INDUSTRIES COMPANY LIMITED