CN1172370C

CN1172370C - 半导体装置和半导体装置的制造方法

Info

Publication number: CN1172370C
Application number: CNB011113480A
Authority: CN
Inventors: ʷ; 高田佳史; 原田繁; 竹若博基
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: US6448658B2; DE10104204A1; US20010052650A1; TW517295B; KR100415045B1; KR20010112830A; JP2001358214A; CN1330405A

Abstract

本发明提供一种使用现有的半导体制造装置、不使制造方法复杂而能改善凹陷部处的金属膜的台阶覆盖性、可靠性高的半导体装置及其制造方法。解决方法是形成第4和第5层间绝缘膜，形成贯通第4和第5层间绝缘膜的连接口。在连接口中埋入了金属栓后，在包含CF₄的气氛中对第5层间绝缘膜和金属栓进行干法刻蚀，将连接口的形状整形为越接近于连接口的开口上端部、开口直径越增大。

Description

半导体装置和半导体装置的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法，更特定地说，涉及在半导体衬底上形成的绝缘膜中形成开口、在开口内部充填导电体来形成电极的半导体装置及其制造方法。

背景技术

伴随半导体装置的高集成化，半导体装置的内部布线的线宽或连接口的尺寸正在缩小。迄今为止，在经微细的连接口导电性地连接上层布线与下层布线或半导体衬底时，一般使用在连接口内部有选择地形成金属膜的栓(plug)技术。在栓技术中，由于在利用溅射法形成金属膜的方法中难以得到充分的覆盖性，故通过在利用CVD法形成了W等的高熔点金属膜后进行回刻(etchback)，有选择地在连接口内部形成金属膜。

参照图14～图18，说明使用了上述的栓技术的半导体装置及其制造方法。

首先，如图14中所示，在半导体衬底51上形成元件隔离用氧化膜52、晶体管的栅电极53和源/漏区54a～54e和第1层间绝缘膜55。在第1层间绝缘膜55中形成了贯通源/漏区54b的第1连接口56后，在第1层间绝缘膜55的表面和第1连接口56的内部充填金属膜，进行照相制版处理和刻蚀处理，形成第1布线层57。

其次，如图15中所示，在形成了第2层间绝缘膜58使其覆盖第1布线层57后，形成贯通第1层间绝缘膜55、第2层间绝缘膜58且贯通到源/漏区54a、54c的第2连接口59。接着，在整个面上形成多晶硅层，进行照相制版和刻蚀处理，形成电荷蓄积节点(以下记为存储节点)60。再者，在形成了薄的第3绝缘膜61后，再次形成多晶硅层，进行照相制版和刻蚀处理，形成电荷蓄积用上部电极(以下记为单元板)62。利用存储节点60、第3绝缘膜61和单元板62形成电容元件。可蓄积的电荷量与存储节点60的表面积成正比，与第3绝缘膜61的膜厚成反比，由于随着元件的微细化的进行，存储节点60的尺寸也变小，故一般来说，在下述方面作了改进，即，通过第3绝缘膜61的膜厚变薄或增加存储节点60的高度来确保可蓄积的电荷量等。

其次，参照图16，在形成了第4层间绝缘膜63和第5层间绝缘膜64使其覆盖单元板62后，形成贯通外围电路区中的第5层间绝缘膜64、第4层间绝缘膜63、第2层间绝缘膜58、第1层间绝缘膜55且贯通到晶体管的源/漏区54d、54e的第3连接口65。

在此，由于在存储单元区与外围电路区之间、在存储单元区中形成存储节点60，产生大的表面台阶差。在该表面台阶差比照相制版时的焦点深度大时，有时产生抗蚀剂图形的解像不良。此外，在进行了后述的金属膜的回刻处理时，在台阶差部中产生高熔点金属膜的回刻残渣，引起导电性方面的短路不良。

为了减轻随存储节点60的高度的增大而变得严重的这样的问题，通常使用了采用BPSG(硼磷硅玻璃)作为第4层间绝缘膜63的平坦化方法。由于BPSG膜在800℃有时的高温状态下软化，表面成为平滑的流动状态，故可减轻表面台阶差。平坦性与B(硼)或P(磷)的浓度有关，浓度越高，平坦性越好。再者，也有利用CMP(化学机械研磨)法对第4层间绝缘膜63的表面进行研磨来改善表面的平坦性的情况。

参照图17，形成第1高熔点金属层66和第2高熔点金属层67，使其覆盖第3连接口65的内部和第5层间绝缘膜64的表面。作为第1高熔点金属层66或第2高熔点金属层67，一般使用Ti或W或其氮化物、硅化物等。再者，通过用刻蚀除去第5层间绝缘膜64的表面的第1高熔点金属层66和第2高熔点金属层67，只在第3连接口65的内部形成由第1高熔点金属层66和第2高熔点金属层67构成的金属栓68。

其后，形成例如由AlSi、AlSiCu、AlCu等的铝合金构成的金属膜69和防止反射膜70、进行照相制版和刻蚀处理，形成第2布线层71。由于铝等的表面反射率高，故难以利用照相制版处理来形成抗蚀剂图形，故在金属膜69的表面上形成防止反射膜70。作为防止反射膜70，一般使用TiN、Wsi、MoSi、TiW、W等的高熔点金属膜或其化合物。防止反射膜70在降低铝合金膜表面的反射率的同时，也起到因增强机械强度而提高可靠性的作用。

图18是放大图17的A中示出的部分的图。如图18中所示，在现有的半导体装置中，由于在形成金属膜69时利用溅射法来成膜，故有因金属栓68的凹陷部(因第5层间绝缘膜64和金属栓68的表面引起的台阶差)而使金属膜69的覆盖变差而引起断线不良的情况。由于在连接口的尺寸缩小的同时，凹陷部的高宽比(凹陷高度对于连接口尺寸的比)上升，金属膜的台阶覆盖性变差，故伴随器件的微细化，问题变得严重。

作为解决这样的问题的方法，例如在特开平7-288244号公报、特开平9-167797号公报中公开了在形成了导电层后利用采用CMP(化学机械研磨)法的形成方法来消除台阶差的技术。利用该化学机械研磨，在形成导电体栓的方法中可减小凹陷，可避免出现在利用RIE(反应离子刻蚀)法进行的栓形成方法中的问题。

但是，除了必须有新的研磨装置或清洗研磨后的晶片用的装置等外，还必须预先利用CMP法对形成连接口的绝缘膜的表面进行平坦化，存在制造工艺变得复杂的问题。

此外，作为另外的方法，提出了在利用溅射法形成金属膜时、通过在约400℃～500℃的高温下成膜来改善金属膜的覆盖性的方法(高温溅射法)或在利用通常的溅射法进行了成膜后、在约400℃～500℃的高温下使金属膜回流(reflow)的方法(回流溅射法)等。

利用这些方法可大幅度地改善栓的在凹陷部处的覆盖性，但在哪一种方法中都需要对溅射装置进行改造以便能耐受高温，除此以外，由于高温保持后的冷却条件之故，因金属膜的晶粒引起的膜表面的凹凸变得厉害，从而存在因刻蚀时的残渣的发生引起的制造成品率的恶化的问题。

此外，作为不使用CMP法来减轻栓凹陷的方法，例如在特开平2-45934号公报和特开平8-250590号公报中公开了在栓形成后进行绝缘膜的刻蚀来消除栓凹陷的方法。但是，在进行特开平2-45934号公报中公开的干法刻蚀的绝缘膜的回刻的情况下，由于刻蚀气体中包含的F、C、O等吸附到导电体栓的表面上形成变质层，故存在栓与上层布线的接触电阻值变得不稳定的问题。

发明内容

本发明是为了解决以上那样的现有的半导体装置及其制造方法中的问题而进行的，本发明的目的在于提供一种使用现有的半导体制造装置、不使制造方法复杂而能改善凹陷部处的金属膜的台阶覆盖性、可靠性高的半导体装置及其制造方法。

本发明的半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，具备：第1绝缘膜；第2绝缘膜，被形成在第1绝缘膜的上层；导电性栓，被充填在贯通第1和第2绝缘膜的连接口的内部；以及布线层，被设置成在第2绝缘膜的上层与导电性栓导通，导电性栓的形状是从第2绝缘膜的表面突出的形状，越接近于连接口的开口上端部，连接口的开口直径越增大。

此外，本发明的半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，具备：第1绝缘膜；刻蚀中止膜，被形成在第1绝缘膜的上层；导电性栓，被充填在贯通第1绝缘膜和刻蚀中止膜的第1连接口的内部；以及布线层，被设置成在刻蚀中止膜的上层与导电性栓导通，导电性栓的形状是从刻蚀中止膜表面突出的形状。

再者，本发明的半导体装置还具备在刻蚀中止膜的上层被形成的第2绝缘膜，布线层被埋入在第2绝缘膜上形成的第2连接口中，布线层的膜厚与第2绝缘膜的膜厚大致相同。

此外，本发明的半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，具备：第1绝缘膜；刻蚀中止膜，被形成在第1绝缘膜的上层；第1导电性栓，被充填在贯通第1绝缘膜和刻蚀中止膜的第1连接口的内部；以及第2导电性栓，被设置成在刻蚀中止膜的上层被形成的绝缘膜中与第1导电性栓导通，第1导电性栓的形状是从刻蚀中止膜表面突出的形状。

再者，本发明的半导体装置中，第1绝缘膜是氧化膜，刻蚀中止膜是氮化膜。

此外，本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；利用干法刻蚀对第2绝缘膜进行回刻的工序；通过暴露于含有氧的等离子气氛中、或进行利用氩溅射刻蚀的清洁处理、或照射UV光来除去第2绝缘膜和导电性栓的露出面上的杂质的工序；以及形成布线层以便在第2绝缘膜的上层与导电性栓导通的工序。

再者，本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；利用稀氢氟酸对第2绝缘膜进行刻蚀处理的工序；以及形成布线层以便在第2绝缘膜的上层与导电性栓导通的工序。

此外，本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成刻蚀中止膜的工序；在刻蚀中止膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1绝缘膜、刻蚀中止膜和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；除去第2绝缘膜直到露出刻蚀中止膜面的工序；以及形成布线层以便在刻蚀中止膜的上层与导电性栓导通的工序。

附图说明

图1是示出本发明的实施例1的半导体装置的剖面结构的示意图。

图2是说明本发明的实施例1的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图3是说明本发明的实施例1的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图4是说明本发明的实施例1的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图5是说明本发明的实施例2的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图6是说明本发明的实施例2的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图7是示出本发明的实施例3的半导体装置的剖面结构的示意图。

图8是说明本发明的实施例3的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图9是说明本发明的实施例3的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图10是示出本发明的实施例4的半导体装置的剖面结构的示意图。

图11是说明本发明的实施例4的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图12是说明本发明的实施例5的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图13是说明本发明的实施例5的半导体装置的制造工艺用的剖面结构图。

图14是说明现有的半导体装置的制造方法用的剖面结构图。

图15是说明现有的半导体装置的制造方法用的剖面结构图。

图16是说明现有的半导体装置的制造方法用的剖面结构图。

图17是示出现有的半导体装置的剖面结构的示意图。

图18是放大了图17的A部的示意图。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明的实施例1的半导体装置的剖面结构图。在实施例1的存储单元区中，在半导体衬底1的表面上形成了元件隔离绝缘膜2。在由元件隔离绝缘膜2包围的半导体衬底1的表面上形成了源/漏区4a～4e。3是栅电极，5是在半导体衬底1上形成的第1层间绝缘膜，6是贯通第1层间绝缘膜并到达晶体管的源/漏区4b的位线接触点、即第1连接口，7是在第1连接口内部和第1层间绝缘膜的表面上形成的位线、即第1布线层，8是覆盖第1布线层和第1层间绝缘膜的表面的第2层间绝缘膜。

9是存储节点接触点、即第2连接口，10是例如由多晶硅构成的存储节点，11是电容元件用绝缘膜、即第3绝缘膜，12是单元板。由存储节点10、第3绝缘膜11、单元板12形成了电容元件。

13是覆盖电容元件和第2层间绝缘膜的表面并由例如BPSG等的氧化膜构成的第4层间绝缘膜，14是保护第4层间绝缘膜的表面并改善与抗蚀剂图形的密接性的第5层间绝缘膜。第5层间绝缘膜14是利用例如使用了TEOS和O₃的等离子CVD法形成的氧化膜或无机类的SOG膜、BPSG等其它氧化膜。15是贯通外围电路区中的第5层间绝缘膜14、第4层间绝缘膜13、第2层间绝缘膜8、第1层间绝缘膜5并贯通到晶体管的源/漏区4d、4e的第3连接口。

16、17是例如由Ti或W或其氮化物、硅化物等构成的第1和第2高熔点金属层、18是在到达晶体管的源/漏区4d、4e的第3连接口15的内部形成的金属栓。19是例如由AlSi、AlSiCu、AlCu等的铝合金构成的金属膜，20是由TiN、Wsi、MoSi、TiW、W等的高熔点金属膜构成的防止反射膜，21表示第2布线层。

图2～图4是示出本发明的半导体装置的制造方法的剖面结构图，是放大了作为第3连接口的顶部附近的B部分而示出的剖面示意图。再有，由于直到获得图2中示出的结构为止的制造方法与现有技术相同，故省略其说明。

如图2中所示，利用与迄今相同的方法在连接口15内部埋入了金属栓18后，在包含CF₄气体的气氛中对第5层间绝缘膜14和金属栓18的露出表面进行干法刻蚀，实施回刻(etchback)。由此，可减轻在金属栓18与第5层间绝缘膜之间产生的台阶差高度，同时，将连接口的形状整形为越朝向连接口的开口上端部开口直径越大。在该工序后，利用溅射法在上层形成金属膜19。

由此，可解决在凹陷部处的金属膜19的覆盖性变差或断线不良的问题。在干法刻蚀的回刻处理中，使用例如CF₄/O₂/Ar的混合气体、或CHF₃/CF₄/Ar的混合气体。在进行对于SiO膜的刻蚀处理时，在使用了例如CF₄/O₂/Ar的混合气体、或CHF₃/CF₄/Ar的混合气体的刻蚀处理中，由于对金属膜18的刻蚀率相对地足够小，故在连接口内部被充填的金属栓18与层间绝缘膜14的表面台阶差(凹陷)随回刻量增加而减少。此外，进行成为随回刻量增加越朝向连接口的上端部开口直径越大的形状的整形。可进行换算为绝缘膜的膜厚约几十～几百nm的充分的整形。

其次，如图3中所示，将第5层间绝缘膜14的表面和金属栓18的表面暴露于含有O(氧)的等离子气氛中，或照射几十nm～400nm的波长的光，或进行使用了Ar气体的溅射刻蚀处理。然后，如图4中所示，形成由金属膜19和防止反射膜20构成的第2布线层21。

在图2中示出的工序中，在包含CF₄的气氛中实施干法刻蚀的回刻时，在第5层间绝缘膜14和金属栓18的表面上吸附了在干法刻蚀中的气氛中存在的C(碳)、F(氟)。由于在第5层间绝缘膜14的表面上形成了吸附该C或F的层，故在形成了第2布线层时，在与布线层的密接性不够充分的半导体装置的制造过程中，在以后的制造工序中进行约300℃～800℃的热处理时，有因热应力而在布线图形中发生剥离的情况。

因此，利用氧等离子体中的氧游离基使回刻后吸附在表面上的C与O(氧)结合，进行气体化而除去。或者，也可照射几十nm～400nm的波长的光，利用在照射几十nm～400nm的波长的光时发生的O₃与O(氧)结合而除去。再者，使吸附于表面的F冷却而从表面脱离到气体气氛中。

在使用了Ar气体的溅射刻蚀中，可利用刻蚀与氧化膜或金属膜同时地除去吸附于第5层间绝缘膜14和金属栓18的表面上的C或F。在进行使用了Ar气体的溅射刻蚀的情况下，在金属栓18与层间绝缘膜14之间存在表面台阶差(栓凹陷)的状况下，有被削去的层间绝缘膜的粒子通过再次附着于栓表面上而使金属栓18与第2金属布线21的接触电阻上升或引起接触不良的情况。在本实施例1中，由于消除了栓凹陷，故被溅射出来的粒子不会再次附着而使接触电阻值上升或区域连接不良。于是，可得到可靠性高的半导体装置。此外，由于是金属栓18从第5层间绝缘膜14表面突出的形状，故金属栓18与第2布线的接触面积增大，可预期电阻值的降低及电迁移寿命的改善等的电特性方面的改善。

实施例2

图5和图6是说明实施例2的半导体装置的制造工艺用的剖面结构示意图，是放大了第3连接口的顶部附近而示出的剖面示意图。由于直到图5中示出的结构为止的制造方法与实施例1相同，故省略其说明。

如图5中所示，通过例如利用稀HF(氢氟酸)溶液对第5层间绝缘膜14的表面进行回刻，来减少金属栓凹陷和改善连接口顶部的形状。由于在稀HF的湿法刻蚀中进行各向同性的刻蚀，故在金属栓18的顶部附近，由溅射法形成金属膜19时的高宽比变小，如图6中所示，可改善金属膜19的覆盖性。在图5中示出的结构中，由于成为金属栓18突出的形状，故如图6中所示，第2布线层21与金属栓18的接触面积变大，可预期电阻值的降低及电迁移寿命的改善等的电特性方面的改善。

此外，由于不象实施例1那样利用使用了CF₄气体的干法刻蚀的回刻处理来减少台阶差，故也不发生由于C或F吸附于第5层间绝缘膜14或金属栓18的表面上而使密接性变差等的派生的问题。

实施例3

图7是示出实施例3的半导体装置的剖面示意图。此外，图8和图9是示出图7中示出的半导体装置的制造方法的剖面示意图，是放大了图7中的C部分的第3连接口15的顶部附近的剖面示意图。

在图7中，直到形成第4层间绝缘膜13为止，与实施例1同样地形成。

在形成了第4层间绝缘膜13后，如图8中所示，在第5层间绝缘膜14的回刻时，在第4层间绝缘膜13上预先形成刻蚀率比第5层间绝缘膜14小的第6层间绝缘膜22，接着，形成第5层间绝缘膜14。然后，利用照相制版处理和干法刻蚀处理贯通第4、第6、第5层间绝缘膜，形成连接口15。与实施例1同样地利用第1高熔点金属膜16和第2高熔点金属膜17充填了连接口15的内部后，进行RIE法的回刻处理，在第3连接口15的内部形成金属栓18。此时，利用金属栓18的过刻蚀处理，在第5层间绝缘膜14的表面和金属栓18的表面上产生台阶差(凹陷)。

接着，如图9中所示，利用刻蚀处理除去第5层间绝缘膜14，使第6层间绝缘膜22露出。在第5层间绝缘膜14的刻蚀时，选择不刻蚀金属栓18和第6层间绝缘膜22的条件，有选择地只除去第5层间绝缘膜14。

此外，通过将第5层间绝缘膜14的膜厚设定为与凹陷量相同，在除去了第5层间绝缘膜14后，可消除金属栓18的凹陷。或者，也可通过将刻蚀量设定为比凹陷量大，设定为在第5层间绝缘膜14的除去后栓的形状成为从第6层间绝缘膜22的表面突出的形状。

较为理想的是，作为第5层间绝缘膜14，例如采用使用了TEOS和O₃的等离子CVD法形成的SiO膜，作为第6层间绝缘膜22，使用利用减压热CVD法形成的氮化膜，通过选定第5层间绝缘膜14的刻蚀率比第6层间绝缘膜22的刻蚀率大的那样的材料，改善制造工艺的控制性。作为第5层间绝缘膜14，作为对于稀HF溶液刻蚀率大的膜，除此以外，还有例如在溶质中不含有有机成分的无机类的SOG膜或利用含有B或P的CVD法形成的氧化膜等。

其后，如图7中所示，利用溅射法形成金属膜19和防止反射膜20，进行照相制版处理和刻蚀处理，形成第2布线层21。

这样，在本实施例3中，由于作成在第5层间绝缘膜14下插入了在刻蚀时起到中止层的作用的第6层间绝缘膜22，故通过在第5层间绝缘膜14的回刻处理时使刻蚀量变动，消除在金属栓18的上部的金属膜19的覆盖性发生变化这样的不稳定要素，能以良好的稳定性、再现性进行制造。

实施例4

图10是示出实施例4的半导体装置的剖面示意图。此外，图11(a)(b)是放大了图10中的D部分的第3连接口的顶部附近的剖面结构图。

在实施例4中，形成第4层间绝缘膜13、第6层间绝缘膜22和第5层间绝缘膜14，对第3连接口15进行开口，形成第1高熔点金属膜16和第2高熔点金属膜17，进行RIE法的回刻处理，在第3连接口15的内部形成金属栓18，到此为止，与实施例3同样地形成。

接着，如图11(a)中所示，涂敷并形成抗蚀剂膜23，使其覆盖第5层间绝缘膜14和金属栓18，进行照相制版处理，形成布线形成用的抗蚀剂图形23。以抗蚀剂图形23作为掩模，通过对第5层间绝缘膜14进行各向异性刻蚀，形成布线形成用的槽24。在对第5层间绝缘膜14进行刻蚀并形成槽图形24时，第6层间绝缘膜22起到刻蚀中止层的作用，刻蚀以第6层间绝缘膜的表面为终端。因此，可将其后形成的第2布线层21的膜厚规定为与第5层间绝缘膜14的膜厚相同。

如图11(b)中所示，形成由金属膜构成的第2布线层21。接着，利用RIE法等的方法对由第5层间绝缘膜14的表面的金属膜构成的第2布线层进行回刻，只在布线形成用的槽图形24的内部留下由金属膜构成的第2布线层21，由此，形成被埋入第5层间绝缘膜中的第2布线层21。

这样，在该实施例4中，由于在消除金属栓18的凹陷的同时，在绝缘膜中埋入上层布线，故在消除金属膜的台阶覆盖的必要性的同时，可消除上层布线表面的凹凸，可容易地实现多层布线结构。

实施例5

图12是示出实施例5的制造方法的剖面示意图，是放大了第3连接口15的顶部附近的剖面结构图。由于到获得图12中示出的结构为止的制造方法与到实施例3中的图9为止的制造方法相同，故省略其说明。

如图12中所示，形成第7层间绝缘膜25、第8层间绝缘膜26和第9层间绝缘膜27，使其覆盖第6层间绝缘膜22和金属栓18，以抗蚀剂图形(未图示)为掩模，进行照相制版处理和刻蚀处理，形成贯通第7层间绝缘膜25、第8层间绝缘膜26和第9层间绝缘膜27的第4连接口28。利用第6层间绝缘膜22和金属栓18使刻蚀中止来形成第4连接口28。

然后，如图13中所示，在除去了抗蚀剂图形后，在第9层间绝缘膜27的表面和第4连接口28的内部形成第3金属膜29和第4金属膜30，通过对第3金属膜29和第4金属膜30进行回刻，在连接口28的内部形成金属栓31。然后，利用刻蚀处理除去第9层间绝缘膜27，使第8层间绝缘膜26露出。在第9层间绝缘膜27的刻蚀时，选择不刻蚀金属栓18和第8层间绝缘膜26的条件，有选择地只除去第8层间绝缘膜26。

在该实施例5的制造方法中，即使在层叠了金属栓18和金属栓31来形成的情况下，由于将金属栓18形成为在绝缘膜表面上突出的形状，故可在下层的金属栓18的上表面和侧面上进行与上层的金属栓31的导电性的连接，可实现电阻值的降低和稳定化。此外，可直接连接金属栓相互之间，如图13中所示，与经金属布线层进行连接的情况相比，可缩小布线布局，可实现芯片尺寸的缩小。

如上所述，按照本发明的半导体装置，由于导电性栓的形状是从第2绝缘膜的表面突出的形状，越接近于连接口的开口上端部，连接口的开口直径越增大，故可改善在栓上被设置的布线层的覆盖性，可改善半导体装置的可靠性。此外，布线层与导电性栓的接触面积增大，可减少电阻值等，以改善电特性。

此外，由于导电性栓的形状是从刻蚀中止膜的表面突出的形状，故布线层与导电性栓的接触面积增大，可减少电阻值等，以改善电特性。

再者，还具备在刻蚀中止膜的上层被形成的第2绝缘膜，由于布线层被埋入在第2绝缘膜中形成的第2连接口中，与第2绝缘膜的膜厚大致相同，由于将布线层埋入在第2绝缘膜中的第2连接口中而形成，故可消除布线层表面的凹凸，容易实现多层布线结构。

此外，由于本发明的半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，具备：第1绝缘膜；刻蚀中止膜，被形成在第1绝缘膜的上层；第1导电性栓，被充填在贯通第1和刻蚀中止膜的第1连接口的内部；以及第2导电性栓，被设置成在刻蚀中止膜的上层被形成的绝缘膜中与第1导电性栓导通，第1导电性栓的形状是从刻蚀中止膜表面突出的形状，故通过层叠并形成为突出形的栓并不经布线层进行连接，可谋求布线的高密度化。

再者，由于第1绝缘膜是氧化膜，刻蚀中止膜是氮化膜，故可进行刻蚀的控制。

此外，由于本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；利用干法刻蚀对第2绝缘膜进行回刻的工序；通过暴露于含有氧的等离子气氛中、或进行利用氩溅射刻蚀的清洁处理、或照射UV光来除去第2绝缘膜和导电性栓的露出面上的杂质的工序；以及形成布线层以便在第2绝缘膜的上层与导电性栓导通的工序，故可消除导电性栓和第2绝缘膜的凹陷，同时，在利用干法刻蚀对第2绝缘膜进行回刻时，可除去吸附于第2绝缘膜和导电性栓的表面上的杂质以改善与布线层的密接性。

再者，由于本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；利用稀氢氟酸对第2绝缘膜进行刻蚀处理的工序；以及形成布线层以便在第2绝缘膜的上层与导电性栓导通的工序，故可消除导电性栓和第2绝缘膜的凹陷。

此外，由于本发明的半导体装置的制造方法是具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构的半导体装置的制造方法，具备下述工序：在基板上形成第1绝缘膜的工序；第1绝缘膜的上层形成刻蚀中止膜的工序；在刻蚀中止膜的上层形成第2绝缘膜的工序；形成贯通第1绝缘膜、刻蚀中止膜和第2绝缘膜的连接口的工序；在连接口的内部和第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对导电膜进行回刻直到露出第2绝缘膜从而在连接口内部形成导电性栓的工序；除去第2绝缘膜直到露出刻蚀中止膜面的工序；以及形成布线层以便在刻蚀中止膜的上层与导电性栓导通的工序，故通过在第2绝缘膜的除去时设置中止层，可改善回刻量的控制性。

Claims

1.一种半导体装置，具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于：

具备：

第1绝缘膜；

第2绝缘膜，被形成在上述第1绝缘膜的上层；

导电性栓，被充填在贯通上述第1和第2绝缘膜的连接口的内部；以及

布线层，被设置成在上述第2绝缘膜的上层与上述导电性栓导通，

上述导电性栓的形状是从上述第2绝缘膜的表面突出的形状，

越接近于连接口的开口上端部，上述连接口的开口直径越增大。

2.一种半导体装置，具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于：

具备：

第1绝缘膜；

刻蚀中止膜，被形成在上述第1绝缘膜的上层；

导电性栓，被充填在贯通上述第1绝缘膜和刻蚀中止膜的第1连接口的内部；以及

布线层，被设置成在上述刻蚀中止膜的上层与上述导电性栓导通，

上述导电性栓的形状是从上述刻蚀中止膜表面突出的形状。

3.如权利要求2中所述的半导体装置，其特征在于：

还具备在刻蚀中止膜的上层被形成的第2绝缘膜，

所述布线层被埋入在上述第2绝缘膜中形成的第2连接口中，上述布线层的膜厚与上述第2绝缘膜的膜厚相同。

4.一种半导体装置，具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于：

具备：

第1绝缘膜；

刻蚀中止膜，被形成在上述第1绝缘膜的上层；

第1导电性栓，被充填在贯通上述第1绝缘膜和刻蚀中止膜的第1连接口的内部；以及

第2导电性栓，被设置成在上述刻蚀中止膜的上层被形成的绝缘膜中与上述第1导电性栓导通，

上述第1导电性栓的形状是从上述刻蚀中止膜表面突出的形状。

5.如权利要求2至4的任一项中所述的半导体装置，其特征在于：

第1绝缘膜是氧化膜，刻蚀中止膜是氮化膜。

6.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于，具备下述工序：

在上述基板上形成第1绝缘膜的工序；

上述第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；

形成贯通上述第1和第2绝缘膜的连接口的工序；

在上述连接口的内部和上述第2绝缘膜的表面上形成导电膜、通过对上述导电膜进行回刻直到露出上述第2绝缘膜从而在上述连接口内部形成导电性栓的工序；

利用干法刻蚀对上述第2绝缘膜进行回刻的工序；

通过暴露于含有氧的等离子气氛中、或进行利用氩溅射刻蚀的清洁处理、或照射紫外光来除去上述第2绝缘膜和上述导电性栓的露出面上的杂质的工序；以及

形成布线层以便在上述第2绝缘膜的上层与上述导电性栓导通的工序。

7.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于，具备下述工序：

在上述基板上形成第1绝缘膜的工序；

上述第1绝缘膜的上层形成第2绝缘膜的工序；

形成贯通上述第1和第2绝缘膜的连接口的工序；

利用稀氢氟酸对上述第2绝缘膜进行刻蚀处理的工序；以及

8.一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有包含贯通基板上的绝缘膜的导电性的栓的布线结构，其特征在于，具备下述工序：

在上述基板上形成第1绝缘膜的工序；

上述第1绝缘膜的上层形成刻蚀中止膜的工序；

在上述刻蚀中止膜的上层形成第2绝缘膜的工序；

形成贯通上述第1绝缘膜、上述刻蚀中止膜和第2绝缘膜的连接口的工序；

除去上述第2绝缘膜直到露出上述刻蚀中止膜面的工序；以及

形成布线层以便在上述刻蚀中止膜的上层与上述导电性栓导通的工序。