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JPH05166940A - Formation of contact hole of semiconductor device - Google Patents

Formation of contact hole of semiconductor device

Info

Publication number
JPH05166940A
JPH05166940A JP3333196A JP33319691A JPH05166940A JP H05166940 A JPH05166940 A JP H05166940A JP 3333196 A JP3333196 A JP 3333196A JP 33319691 A JP33319691 A JP 33319691A JP H05166940 A JPH05166940 A JP H05166940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact hole
conductive film
film
semiconductor device
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP3333196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Hashimoto
潤 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP3333196A priority Critical patent/JPH05166940A/en
Publication of JPH05166940A publication Critical patent/JPH05166940A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a base conductive film for the shallow contact hole of contact holes form being overshaved in a method of manufacturing the contact holes of a semiconductor device having the contact holes, which are different from each other in depth and are simultaneously opened. CONSTITUTION:A shallow contact hole 36 is formed, a protrusion 32a is formed on the part of a polysilicon film 32, which is used as a base conductive film by which a contact is made, and the etching rates of a deep contact hole 35 and the hole 36 are made to differ from each other to prevent the film 32, which is used as the base conductive film for the hole 36, from being etched more than it is needed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、その製造プロセスにおいて、深さの異な
るコンタクトホール開孔部の形成方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming contact hole openings having different depths in the manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイス、特にDRAMに代表さ
れるVLSIでは、世代ごとの横方向の縮小率に対し
て、膜厚方向の縮小率が小さいため、コンタクトホール
のアスペクト比は、ますます大きくなる傾向にある。ま
た、セル構造についても容量を増すために、スタックト
型等の3次元的な構造になるために、層間絶縁膜の厚さ
にもばらつきが存在してくる。このような状況下では、
最も深いコンタクトホールと最も浅いコンタクトホール
では、3〜4倍の深さの差が生じる場合があり、これら
を同時に開孔する時には、深い方のコンタクトホールで
はホールの底が基板まで達する間に、浅い方のコンタク
トホールがおちる下地ゲート膜〔ポリシリコン(n+
結晶Si)膜、タングステンシリサイド(WSix)
膜〕では、既に400〜500%のオーバーエッチング
を行なっていることになり、ゲート膜に対し、層間絶縁
膜は高い選択比が要求される。
2. Description of the Related Art In semiconductor devices, especially VLSI typified by DRAM, the reduction ratio in the film thickness direction is smaller than the reduction ratio in the lateral direction for each generation. There is a tendency. Further, since the cell structure also has a three-dimensional structure such as a stacked type in order to increase the capacity, the thickness of the interlayer insulating film also varies. Under these circumstances,
The deepest contact hole and the shallowest contact hole may have a depth difference of 3 to 4 times. When these holes are simultaneously opened, in the deeper contact hole, while the bottom of the hole reaches the substrate, Underlying gate film with shallow contact holes [polysilicon (n + polycrystalline Si) film, tungsten silicide (WSix)]
The film] has already been over-etched by 400 to 500%, and the interlayer insulating film is required to have a high selection ratio with respect to the gate film.

【0003】このように高い選択比をもってエッチング
するために、ガス組成を変えたり、圧力やパワーを工夫
してエッチングしている。ここで、図4に従来のセルプ
レート、ビット線の一部分の形成方法を簡単に示してお
く。処理フローは、次の通りである。 (1)図4(a)に示すように、酸化シリコン系層間絶
縁膜1の上にLPCVD法(低圧化学気相成長法)によ
り、ポリシリコン膜2を約1500Å堆積させる。
In order to perform etching with such a high selection ratio, etching is performed by changing the gas composition, devising the pressure and power. Here, FIG. 4 briefly shows a conventional method for forming a part of a cell plate and a bit line. The processing flow is as follows. (1) As shown in FIG. 4A, a polysilicon film 2 is deposited on the silicon oxide type interlayer insulating film 1 by the LPCVD method (low pressure chemical vapor deposition method) by about 1500 Å.

【0004】(2)図4(b)に示すように、抵抗を下
げるために、POCl3 ,濃度6×1020ions/c
3 を用いて、ポリシリコン膜2中にリンを拡散する。 (3)図4(c)に示すように、ポリシリコン膜2のエ
ッチング工程(図示なし)を経て、O3 −TEOSBP
SG膜3(TEOS:tetra−etoxy−ort
ho−silicate,BPSG:boron−ph
osphosilicate glass,B2 3
25 =13/14重量%)をCVD法により堆積す
る。
(2) As shown in FIG. 4 (b), in order to reduce the resistance, POCl 3 is added at a concentration of 6 × 10 20 ions / c.
Phosphorus is diffused into the polysilicon film 2 using m 3 . (3) As shown in FIG. 4C, an O 3 -TEOSBP process is performed through an etching process (not shown) for the polysilicon film 2.
SG film 3 (TEOS: tetra-etoxy-ort
ho-silicate, BPSG: boron-ph
ossosilicate glass, B 2 O 3 /
P 2 O 5 = 13/14% by weight) is deposited by the CVD method.

【0005】(4)図4(d)に示すように、フォトレ
ジスト4を塗布し、露光、現像し、ホールをパターニン
グする。 (5)図4(e)に示すように、通常のドライエッチン
グにより、ホール5を開孔し、レジスト4〔図4(d)
参照〕を除去する。このエッチング工程で、メモリセル
内ではビットコンタクトが形成される。
(4) As shown in FIG. 4D, a photoresist 4 is applied, exposed and developed to pattern holes. (5) As shown in FIG. 4 (e), the holes 5 are opened by normal dry etching, and the resist 4 [FIG.
Reference] is removed. By this etching process, bit contacts are formed in the memory cells.

【0006】以上のようにして、メモリセル端部におけ
るセルプレート及びコンタクトホールが形成される。引
続き、以降にアレイ部におけるビット線の形成方法を示
す。 (6)また、アレイ部においても、図5(a)に示すよ
うに、Si基板6上の酸化シリコン系層間絶縁膜7にホ
ールが開孔される。
As described above, the cell plate and the contact hole at the end of the memory cell are formed. Subsequently, a method of forming the bit lines in the array section will be described below. (6) Also in the array portion, as shown in FIG. 5A, holes are opened in the silicon oxide type interlayer insulating film 7 on the Si substrate 6.

【0007】(7)次に、図5(b)に示すように、L
PCVD法により約1500Åのポリシリコン膜8を堆
積させる。 (8)図5(c)に示すように、例えば加速電圧は60
KeV,濃度は4.0×1015ions/cm2 でリン
をイオン注入し、n+ ポリシリコン膜9を形成する。
(7) Next, as shown in FIG.
A polysilicon film 8 of about 1500 Å is deposited by the PCVD method. (8) As shown in FIG. 5C, the acceleration voltage is 60, for example.
An n + polysilicon film 9 is formed by ion-implanting phosphorus with KeV at a concentration of 4.0 × 10 15 ions / cm 2 .

【0008】(9)図5(d)に示すように、その第1
層のn+ ポリシリコン膜9上に第2層のWSiX 10を
堆積して、ポリサイド11を形成する。 (10)図5(e)に示すように、その上にO3 −TE
OSBPSG膜12を堆積する。その後、ポリシリコン
サイド膜をエッチングし、第1層のn+ ポリシリコン膜
9とビット線を接続するコンタクトホール13を形成す
る。
(9) As shown in FIG. 5 (d), the first
A second layer WSi x 10 is deposited on the layer n + polysilicon film 9 to form a polycide 11. (10) As shown in FIG. 5 (e), O 3 -TE thereon
The OSBPSG film 12 is deposited. Then, the polysilicon side film is etched to form a contact hole 13 for connecting the n + polysilicon film 9 of the first layer and the bit line.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、下地膜
に対する酸化シリコン系層間絶縁膜の選択比を高くする
ために、プラズマ生成条件として、例えば、高圧力や高
(CHF3 /CF4 )比で、下部電極温度を極冷して、
エッチングすると、酸化シリコン系層間絶縁膜のエッチ
ングレートが低下したり、ホールの先端部が先細り、底
面積が減少したり、ホールの側壁がボーイング形状にな
ってしまう。これらはコンタクト抵抗の上昇やステップ
カバレージの悪化につながり、配線の信頼性を劣化させ
る。たとえホールの形状を崩すことなく辛うじて、選択
比を得たとしても、下地膜の削れ量は500Å〜150
0Åにも達し、WSixやn+ ポリSi等の導電膜を貫
通してしまったり、ダメージ層の除去マージンが減少し
てしまい、配線の信頼性を損なうという問題点があっ
た。
However, in order to increase the selection ratio of the silicon oxide-based interlayer insulating film to the underlying film, plasma generation conditions such as high pressure and high (CHF 3 / CF 4 ) ratio are set as follows. Extremely cool the lower electrode temperature,
When etching is performed, the etching rate of the silicon oxide-based interlayer insulating film is reduced, the tip of the hole is tapered, the bottom area is reduced, and the side wall of the hole becomes bowed. These lead to an increase in contact resistance and deterioration in step coverage, which deteriorates the reliability of wiring. Even if the selection ratio is barely obtained without breaking the shape of the hole, the abrasion amount of the base film is 500Å to 150.
There is a problem that it reaches 0 Å, penetrates a conductive film such as WSix or n + poly Si, or reduces a removal margin of a damaged layer, thereby impairing reliability of wiring.

【0010】本発明は、上記問題点を除去し、深さの異
なるホールを同時に開孔する場合に、浅い方のホールの
下地導電膜との高い選択比を得ようとすると、ホールの
加工形状が悪化したり、辛うじて選択比がとれても、膜
厚のばらつきにより、導電膜が貫通してしまい、ダメー
ジの除去マージン層が減少し、デバイスの配線の信頼性
を損なうという問題点を除去するために、深さの異なる
コンタクトホールを同時に開孔する半導体装置のコンタ
クトホールの製造方法において、深いコンタクトホール
を加工精度よく開孔する条件で、浅いコンタクトホール
の底部の下地導電膜を必要以上に削ることなく、エッチ
ング可能な半導体装置のコンタクトホールの形成方法を
提供することを目的とする。
According to the present invention, when the above problems are eliminated and holes with different depths are simultaneously opened, if a high selection ratio of the shallower hole to the underlying conductive film is to be obtained, the processed shape of the hole is reduced. Eliminates the problem that the conductive film penetrates and the damage removal margin layer is reduced due to the variation in the film thickness even if the selection ratio gets worse or the selection ratio is barely obtained, and the reliability of the device wiring is impaired. Therefore, in a method of manufacturing a contact hole of a semiconductor device in which contact holes having different depths are simultaneously opened, a base conductive film at the bottom of a shallow contact hole is unnecessarily used under the condition that a deep contact hole is opened with high processing accuracy. An object of the present invention is to provide a method for forming a contact hole of a semiconductor device that can be etched without being cut.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、深さの異なるコンタクトホールを同時に
開孔する半導体装置のコンタクトホールの形成方法にお
いて、浅いコンタクトホールのコンタクトがとられる下
地導電膜の部分に突起を形成し、深いコンタクトホール
のエッチング速度に比して前記浅いコンタクトホールの
エッチング速度を遅くして、前記浅いコンタクトホール
の下地導電膜を必要以上にエッチングしないようにした
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a contact hole of a semiconductor device in which contact holes having different depths are simultaneously opened, and a shallow contact hole is contacted. Protrusions are formed on the underlying conductive film to reduce the etching rate of the shallow contact hole as compared with the etching rate of the deep contact hole so that the underlying conductive film of the shallow contact hole is not etched more than necessary. It is a thing.

【0012】ここで、前記下地導電膜の突起は上方又は
下方に突出し、前記下地導電膜の突起の幅はそこにコン
タクトがとられるコンタクトホール径よりも大きくす
る。また、前記下地導電膜は、第1の導電膜と、その上
に形成されるエッチング速度の遅い第2の導電膜、例え
ばWSiX を形成する。更に、前記下地導電膜の突起は
前記第2の導電膜を前記第1の導電膜に残すことにより
形成したり、前記下地導電膜の突起の不純物濃度を該突
起を支持するまわりの導電膜の不純物濃度よりも小さく
する。
Here, the protrusion of the underlying conductive film projects upward or downward, and the width of the protrusion of the underlying conductive film is made larger than the diameter of the contact hole for making contact therewith. Further, as the underlying conductive film, a first conductive film and a second conductive film having a low etching rate, such as WSi x , formed thereon are formed. Further, the protrusions of the underlying conductive film are formed by leaving the second conductive film on the first conductive film, or the impurity concentration of the protrusions of the underlying conductive film is changed to that of the surrounding conductive film supporting the protrusions. Lower than the impurity concentration.

【0013】また、前記下地導電膜の突起の上方の膜厚
が厚くなる酸化シリコン系層間絶縁膜を形成する。例え
ば、BPSG膜をCVD法により形成する。
Further, a silicon oxide type interlayer insulating film is formed in which the film thickness above the protrusions of the underlying conductive film is increased. For example, the BPSG film is formed by the CVD method.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、深さの異なるコンタクトホー
ルを同時に開孔する半導体装置のコンタクトホールの形
成方法において、浅い方のコンタクトホールが開孔する
下地導電膜に突起を形成し、下地導電膜自身の膜厚やそ
の上の層間絶縁膜の膜厚を厚くしたり、コンタクトホー
ルの開孔する部分にのみ、更にエッチング速度の遅い別
の導電膜を形成する。また、前記下地導電膜の突起の上
方の膜厚が厚くなる酸化シリコン系層間絶縁膜を形成す
る。例えば、BPSG膜をCVD法により形成するよう
にしたので、下地導電膜の削れ量のマージンを増大させ
ることができる。
According to the present invention, in a method of forming a contact hole of a semiconductor device in which contact holes having different depths are simultaneously opened, a protrusion is formed in an underlying conductive film in which a shallower contact hole is opened to form an underlying conductive film. The film thickness of the film itself or the film thickness of the interlayer insulating film on the film is increased, or another conductive film having a slower etching rate is formed only in the portion where the contact hole is opened. Further, a silicon oxide-based interlayer insulating film is formed in which the film thickness above the protrusions of the underlying conductive film is increased. For example, since the BPSG film is formed by the CVD method, it is possible to increase the margin of the abrasion amount of the underlying conductive film.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明を適用した半導体
装置のコンタクトホール形成状態を示す断面図である。
ここでは、メモリセル内のSi基板とビット線を接続す
るホール(ビットコンタクト)とメモリセル端部のセル
プレート(n+ ポリSi)を接続するホールを同時に開
孔するようにしている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a contact hole formation state of a semiconductor device to which the present invention is applied.
Here, a hole (bit contact) connecting the Si substrate in the memory cell to the bit line and a hole connecting the cell plate (n + poly Si) at the end of the memory cell are simultaneously opened.

【0016】このように深さの異なるホールを開孔する
場合のうち、浅い方のホールがおちる下地導電膜の形成
方法について説明する。 (A)本発明の第1の実施例を図2及び図3を参照しな
がら説明する。 (1)まず、図2(a)に示すように、酸化シリコン系
層間絶縁膜21上にLPCVD法(低圧化学気相成長
法)により、ポリシリコン膜22を約1500Å堆積さ
せる。
A method of forming a base conductive film in which a shallower hole is depressed among holes having different depths as described above will be described. (A) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. (1) First, as shown in FIG. 2A, a polysilicon film 22 is deposited on the silicon oxide-based interlayer insulating film 21 by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) by about 1500 Å.

【0017】(2)次いで、図2(b)に示すように、
フォトレジスト23を塗布し、通常のリソグラフィー工
程により、予定のホール系よりも約0.2μm広い0.
9×0.9μm角のレジストパターン24を形成する。 (3)次に、図2(c)に示すように、マスクパターン
にしたがって、ポリシリコン膜22のみを、例えばEC
R放電方式を利用したエッチング装置を用いて、高周波
電力を90W,圧力を0.17Torr,ガスSF6
F115/Heを20/20/5SCCMのプラズマ生
成条件でエッチングする。
(2) Next, as shown in FIG.
A photoresist 23 is applied, and by a normal lithographic process, it is about 0.2 .mu.m wider than the planned hole system.
A 9 × 0.9 μm square resist pattern 24 is formed. (3) Next, as shown in FIG. 2C, according to the mask pattern, only the polysilicon film 22 is subjected to, for example, EC.
Using an etching apparatus using the R discharge method, high frequency power is 90 W, pressure is 0.17 Torr, gas SF 6 /
F115 / He is etched under plasma generation conditions of 20/20/5 SCCM.

【0018】(4)引続き、図3(a)に示すように、
同じマスクを用いてその下の酸化シリコン系層間絶縁膜
21を、例えば平行平板型の放電方式のエッチング装置
を用いて、圧力を1.0Torr、高周波電力を900
W、ガスAr/CHF3 /CF4 =800/80/80
SCCMのプラズマ生成条件にて、約1500Åエッチ
ングする。
(4) Subsequently, as shown in FIG.
Using the same mask, the silicon oxide-based interlayer insulating film 21 thereunder is pressed with a pressure of 1.0 Torr and a high frequency power of 900 by using, for example, a parallel plate type discharge type etching apparatus.
W, gas Ar / CHF 3 / CF 4 = 800/80/80
About 1500 Å etching is performed under SCCM plasma generation conditions.

【0019】(5)レジストを除去した後、図3(b)
に示すように、更に、LPCVD法によりポリシリコン
膜25を約3500Å堆積させる。ここで、下方に突起
25aが形成される。 (6)上記(3)と同様の条件を用いて、図3(c)に
示すように、ポリシリコン膜25を約3500Å全面エ
ッチバックする。すると、突起25aだけが残る。
(5) After removing the resist, FIG.
As shown in FIG. 3, a polysilicon film 25 is further deposited by LPCVD method at about 3500 Å. Here, the protrusion 25a is formed below. (6) Using the same conditions as in (3) above, the polysilicon film 25 is entirely etched back by about 3500 Å as shown in FIG. 3 (c). Then, only the protrusion 25a remains.

【0020】(7)次いで、図3(d)に示すように、
抵抗を下げるため、例えば、POCl3 濃度を12×1
20ions/cm3 を用いて、リン等の不純物をポリ
シリコン膜22中に拡散する。以上、(1)〜(7)の
ようにして、コンタクト開孔部下に前記突起25aの下
地膜を設けた導電膜を形成して、図1に示すような工程
のホールを、例えば平行平板型の放電方式のエッチング
装置を用いて、図1の左側に示すような、高アスペクト
比のホール(ビットコンタクト)を垂直形状で加工でき
る低圧プロセス(例えば、0.7Torr,800W,
Ar/CHF3 /CF4 =800/80/80SCCM
のプラズマ生成条件)でエッチングすると、〔従来は、
この条件下では、図4に示すように、酸化シリコン系層
間絶縁膜3のポリシリコン膜2に対するホール中の選択
比はわずか2〜3程度しか得られないため、図6
(a),図6(b)に示すように、ポリシリコン膜2を
すべて削ってしまったり、貫通してしまったりしていた
が、〕ここでは、ポリシリコン膜25にコンタクトを開
孔することにより、上記の垂直加工条件でも、図3
(e)に示すように、層間絶縁膜26上にレジスト27
を塗布して、コンタクトホール28を形成する。する
と、突起25aに1000Å程度、ポリシリコン膜25
bを残すことができる。
(7) Next, as shown in FIG.
To reduce the resistance, for example, the POCl 3 concentration is 12 × 1.
Impurities such as phosphorus are diffused into the polysilicon film 22 by using 0 20 ions / cm 3 . As described above, as in (1) to (7), the conductive film provided with the base film of the protrusion 25a is formed under the contact opening portion, and the hole in the process as shown in FIG. 1 is a low-pressure process capable of processing a hole (bit contact) having a high aspect ratio in a vertical shape as shown on the left side of FIG. 1 (for example, 0.7 Torr, 800 W,
Ar / CHF 3 / CF 4 = 800/80 / 80SCCM
Etching under the plasma generation condition of
Under this condition, as shown in FIG. 4, since the selection ratio of holes in the silicon oxide-based interlayer insulating film 3 to the polysilicon film 2 is only about 2 to 3, therefore, FIG.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the polysilicon film 2 was entirely scraped or penetrated.] Here, a contact should be opened in the polysilicon film 25. Therefore, even under the above vertical machining conditions,
As shown in (e), a resist 27 is formed on the interlayer insulating film 26.
Is applied to form a contact hole 28. Then, the protrusion 25a has a thickness of about 1000 Å, the polysilicon film 25
b can be left.

【0021】なお、図1において、例えば、S1 は1.
4μm、S2 は0.7μm、S3 は0.6μmである。 (B)次に、本発明の第2の実施例を図7を参照しなが
ら説明する。 (1)まず、図7(a)に示すように、酸化シリコン系
層間絶縁膜31上にLPCVD法(低圧化学気相成長
法)により、ポリシリコン膜32を約3000Å堆積さ
せる。
In FIG. 1, for example, S 1 is 1.
4 μm, S 2 is 0.7 μm, and S 3 is 0.6 μm. (B) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1) First, as shown in FIG. 7A, a polysilicon film 32 is deposited on the silicon oxide-based interlayer insulating film 31 by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) by about 3000 liters.

【0022】(2)次いで、図7(b)に示すように、
抵抗を下げるため、例えば、POCl3 濃度を12×1
0ions20/cm3 を用いて、リン等の不純物をポリ
シリコン膜32中に拡散する。 (3)次に、図7(c)に示すように、フォトレジスト
を塗布し、ホトリソにより、レジストパターン33を形
成する。
(2) Next, as shown in FIG.
To reduce the resistance, for example, the POCl 3 concentration is 12 × 1.
An impurity such as phosphorus is diffused into the polysilicon film 32 by using 0 ions 20 / cm 3 . (3) Next, as shown in FIG. 7C, a photoresist is applied and a resist pattern 33 is formed by photolithography.

【0023】(4)次に、図7(d)に示すように、レ
ジストパターン33をマスクとして、ポリシリコン膜3
2を厚さ1500Åエッチングする。 (5)レジストパターン33を除去し、図7(e)に示
すように、ポリシリコン膜32のコンタクトホール形成
部に高さ1500Å、0.9×0.9μm角の突起32
aが形成される。
(4) Next, as shown in FIG. 7D, the polysilicon film 3 is formed using the resist pattern 33 as a mask.
Etch 2 1500 Å thick. (5) The resist pattern 33 is removed, and as shown in FIG. 7E, the protrusion 32 having a height of 1500Å and a 0.9 × 0.9 μm square is formed in the contact hole formation portion of the polysilicon film 32.
a is formed.

【0024】ここで、上記のように、突起を用いた場合
には、次のようなメリットがある。 (1)メモリセル端部のn+ ポリSiの突起の上方に膜
が厚くついたことにより、図1の左側、すなわちメモリ
セル側の膜厚が薄くなり、深い方のホールであるビット
コンタクトが約1000〜2000Å浅くなる。これに
より、両ホール間の深さの差は縮まり、n+ ポリSiの
削れ量は、更に500〜700Å少なくできる。
Here, when the projection is used as described above, there are the following merits. (1) Since the film is thickly formed above the n + poly-Si projection at the end of the memory cell, the film thickness on the left side of FIG. 1, that is, the memory cell side becomes thin, and the bit contact that is the deeper hole is About 1000-2000 Å Shallow. As a result, the difference in depth between the two holes is reduced, and the scraping amount of n + poly-Si can be further reduced by 500 to 700Å.

【0025】(2)図1では省略したが、メモリセルの
右側にはアレイ部及び周辺回路部が存在する。このアレ
イ部および周辺回路部は、電荷を蓄積するキャパシタが
ないことや、ワード線等の配線が密度が疎であることか
ら、その膜厚は図1の配線層形成前でメモリセル部より
も約2000Å程低くなっており、更に、ビット線を形
成し、6000Å程酸化シリコン系層間絶縁膜を形成し
た後では、約4000〜5000Åも低くなってしま
う。そこで、ビット線上にもメモリとの接続に用いるホ
ールがおちる部分に突起をセルプレートの場合と同様に
形成すると、n+ ポリSiの削れ量のマージンが増加す
るだけでなく、突起によりアレイ部の膜が持ち上がり、
メモリセル部とアレイ部との段差が解消し、上層のメタ
ル配線の形成が容易になる。 (C)次に、本発明の第3の実施例を図8を参照しなが
ら説明する。
(2) Although omitted in FIG. 1, the array portion and the peripheral circuit portion are present on the right side of the memory cell. Since the array section and the peripheral circuit section have no capacitors for accumulating charges and the density of wirings such as word lines is sparse, the film thickness thereof is smaller than that of the memory cell section before forming the wiring layer in FIG. It is about 2000Å lower, and after forming the bit line and about 6000Å silicon oxide-based interlayer insulating film, about 4000 to 5000Å lower. Therefore, if a protrusion is formed on the bit line on the portion where a hole used for connection to the memory falls, as in the case of the cell plate, not only the margin of the scraped amount of n + poly-Si increases but also the protrusion of the array portion The membrane lifts,
The step between the memory cell section and the array section is eliminated, and the formation of the upper metal wiring becomes easy. (C) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0026】まず、図8(a)に示すように、その上に
酸化シリコン系層間絶縁膜として、例えば、BPSG
(Boron phosphosilicate gl
ass,B2 3 /P2 5 =13/14重量%)膜3
4をCVD法により、約5000Å堆積し、900℃で
熱フローすると、下地の段差により、突部上の膜厚が平
坦な部分よりも厚くなる。ここでは、平坦な部分で膜厚
1 は3000Å、突起上の膜厚d2 は7000Åを形
成することができる。よって、この厚さの分、エッチン
グ時に下地導電膜までの到達時間を遅くすることがで
き、実施例1と同様の条件でエッチングすると、ポリシ
リコン膜の削れ量を、更に、300〜500Åも少なく
することができる。更に、低圧でマイクロローディング
効果が生じない条件を使用することも可能である。
First, as shown in FIG. 8A, a silicon oxide type interlayer insulating film, for example, BPSG is formed thereon.
(Boron phosphosilicate gl
ass, B 2 O 3 / P 2 O 5 = 13/14% by weight) Membrane 3
4 was deposited by a CVD method at about 5000 Å and heat-flowed at 900 ° C., the film thickness on the protrusion becomes thicker than the flat portion due to the step of the base. Here, it is possible to form a film thickness d 1 of 3000 Å and a film thickness d 2 on the protrusion of 7000 Å in a flat portion. Therefore, the time required to reach the underlying conductive film at the time of etching can be delayed by the amount of this thickness, and when the etching is performed under the same conditions as in Example 1, the abrasion amount of the polysilicon film is further reduced by 300 to 500Å. can do. Furthermore, it is also possible to use conditions where the microloading effect does not occur at low pressure.

【0027】次に、図8(b)に示すように、基板30
への深いコンタクトホール35の形成と同時に、ポリシ
リコン膜32の突起32aにコンタクトするように、浅
いコンタクトホール36を形成する。ここで、深いコン
タクトホール35の深さd3 は、1.2μm〜1.3μ
m、浅いコンタクトホール36の深さd4 は、0.7μ
mである。 (D)次に、本発明の第4の実施例を図9を参照しなが
ら説明する。
Next, as shown in FIG. 8B, the substrate 30
Simultaneously with the formation of the deep contact hole 35 in the above, a shallow contact hole 36 is formed so as to contact the protrusion 32a of the polysilicon film 32. Here, the depth d 3 of the deep contact hole 35 is 1.2 μm to 1.3 μm.
m, the depth d 4 of the shallow contact hole 36 is 0.7 μm
m. (D) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0028】上記したように、図2や図7に示すよう
に、突起を形成するかわりに、コンタクトホール径と略
同じか、やや大きめの面積のWSixをホール開孔する
ように形成すると、前記した平行平板型の放電方式のエ
ッチング装置及び処理条件を用いてエッチングした場
合、WSixのエッチングレートは、n+ ポリシリコン
の約1/3であることから、削れマージンを約3倍にす
ることができる。
As described above, as shown in FIG. 2 and FIG. 7, instead of forming the protrusions, when WSix having an area approximately the same as or slightly larger than the diameter of the contact hole is formed so as to open the hole, The etching rate of WSix is about 1/3 that of n + polysilicon when the etching is performed using the parallel plate discharge type etching apparatus and the processing conditions described above. it can.

【0029】(1)まず、図9(a)に示すように、酸
化シリコン系層間絶縁膜41上にLPCVD法(低圧化
学気相成長法)により、ポリシリコン膜42を約150
0Å堆積させる。 (2)次に、図9(b)に示すように、WSix43を
1000Å形成する。 (3)次に、図9(c)に示すように、レジストを塗布
し、0.65〜0.75μm幅のレジストパターン44
を形成する。
(1) First, as shown in FIG. 9A, a polysilicon film 42 is formed on the silicon oxide type interlayer insulating film 41 by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) to a thickness of about 150.
Deposit 0Å. (2) Next, as shown in FIG. 9B, the WSix 43 is formed to 1000 Å. (3) Next, as shown in FIG. 9C, a resist is applied to form a resist pattern 44 having a width of 0.65 to 0.75 μm.
To form.

【0030】(4)次に、レジストパターン44をマス
クとして、WSix43をエッチングし、レジストパタ
ーン44を除去して、図9(d)に示すように、突起状
のWSix43を形成する。 (E)次に、第5の実施例を図10を参照しながら説明
する。この実施例では、上記第2の実施例のように、突
部の材料そのものを変えずに、n+ ポリSiの突部のエ
ッチングレートを遅くする方法を示す。
(4) Next, using the resist pattern 44 as a mask, the WSix 43 is etched, the resist pattern 44 is removed, and a projection-shaped WSix 43 is formed as shown in FIG. 9D. (E) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, as in the second embodiment, a method of slowing the etching rate of the n + poly-Si protrusion without changing the material of the protrusion itself is shown.

【0031】(1)まず、図10(a)に示すように、
酸化シリコン系層間絶縁膜51上にLPCVD法(低圧
化学気相成長法)により、ポリシリコン膜52を約15
00Å堆積させる。 (2)次に、図10(b)に示すように、ポリシリコン
膜52上にレジストを塗布し、0.7μm幅のレジスト
パターン53を形成する。
(1) First, as shown in FIG.
About 15 polysilicon films 52 are formed on the silicon oxide-based interlayer insulating film 51 by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition).
00Å Deposit. (2) Next, as shown in FIG. 10B, a resist is applied on the polysilicon film 52 to form a resist pattern 53 having a width of 0.7 μm.

【0032】(3)次に、図10(c)に示すように、
レジストパターン53をマスクとして、ポリシリコン膜
52をエッチング後、リンイオンを注入する。 (4)次に、図10(d)に示すように、レジストパタ
ーン44を除去して、突起52aが形成されたポリシリ
コン膜52を形成する。すると、突起52aはリンイオ
ンが注入されないアンドープであるが、その下方はリン
イオンが注入されいる。つまり、突起52aを除いて不
純物がイオン注入されることになる。そこで、突起52
aの真下部分は、突起同様、マスクの下になっているの
で、不純物は直接は注入されていないものの、熱拡散に
より、矢印で示すように、平坦部の左右から不純物が侵
入し、突起52aを除いて不純物が略均一に注入される
ことになる。この場合、不純物の注入(例えば、リン)
されていないポリシリコン膜52の突起52aのエッチ
ングレートは不純物(n+ ポリSiの濃度6×10io
ns20/cm3 )が注入されたポリシリコン膜52のエ
ッチングレートに比べ、約1/3に減少するので、突部
の材料を変えた時と同様の効果が得られる。
(3) Next, as shown in FIG.
After etching the polysilicon film 52 using the resist pattern 53 as a mask, phosphorus ions are implanted. (4) Next, as shown in FIG. 10D, the resist pattern 44 is removed to form a polysilicon film 52 on which the protrusion 52a is formed. Then, the projection 52a is undoped in which phosphorus ions are not implanted, but phosphorus ions are implanted below it. That is, the impurities are ion-implanted except for the protrusion 52a. Therefore, the protrusion 52
Since the portion just under a is under the mask like the protrusion, the impurity is not directly injected, but due to thermal diffusion, the impurity enters from the left and right of the flat portion as shown by the arrow, and the protrusion 52a The impurities are almost uniformly injected except for the above. In this case, implantation of impurities (eg phosphorus)
The etching rate of the protrusion 52a of the polysilicon film 52 which is not formed is the impurity (n + poly-Si concentration 6 × 10 io).
ns 20 / cm 3 ) is reduced to about 1/3 of the etching rate of the implanted polysilicon film 52, so that the same effect as when changing the material of the protrusion is obtained.

【0033】また、図11に示すように、突起62aを
有するポリシリコン膜62上にWSix63を堆積し
て、ポリサイド膜を形成し、WSix63の突起63a
に浅いコンタクトホール65を、Si基板60に深いコ
ンタクトホール61を同時に形成して、それぞれのコン
タクトホールをタングステン67で埋めてコンタクトを
とり、第1層メタル68を配線するようにしてもよい。
66は酸化シリコン系層間絶縁膜である。
Further, as shown in FIG. 11, WSix63 is deposited on the polysilicon film 62 having the projections 62a to form a polycide film, and the projections 63a of the WSix63 are formed.
Alternatively, the shallow contact hole 65 and the deep contact hole 61 may be simultaneously formed in the Si substrate 60, each contact hole may be filled with tungsten 67 to make a contact, and the first layer metal 68 may be wired.
66 is a silicon oxide-based interlayer insulating film.

【0034】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 (1)浅いコンタクトホールが開孔する部分の下地導電
膜に突起を設ける。また、その突起部分の不純物濃度を
変えたり、他の材料を用いる。
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Protrusions are provided on the underlying conductive film at the portions where shallow contact holes are opened. Further, the impurity concentration of the protruding portion is changed or another material is used.

【0036】更に、下地導電膜の突起上方の膜厚が厚く
なる酸化シリコン系層間絶縁膜を形成するようにしたの
で、深さの異なるコンタクトホールを同時にエッチング
する時に、深いコンタクトホールを加工精度よくエッチ
ングできると共に、下地導電膜が貫通されることを抑制
でき、ダメージ除去工程のマージンを拡げることができ
る。また、突起が位置する層間絶縁膜の膜厚を厚くする
ことできる。
Further, since the silicon oxide type interlayer insulating film in which the film thickness above the protrusions of the underlying conductive film becomes thick is formed, when the contact holes having different depths are simultaneously etched, the deep contact holes can be processed with high accuracy. In addition to etching, it is possible to prevent the underlying conductive film from penetrating, and it is possible to expand the margin of the damage removing step. In addition, the thickness of the interlayer insulating film where the protrusion is located can be increased.

【0037】(2)突起の幅寸法をコンタクトホールの
寸法よりも若干大きくすることにより、導電膜とコンタ
クトホールの接触面積が増大し、コンタクト抵抗が安定
する。 (3)メモリセル端部のセルプレートに突起を設けるこ
とにより、深い方のビットコンタクトホールであるビッ
トコンタクトの深さを実質的に浅くすることができる。
(2) By making the width of the protrusion slightly larger than the size of the contact hole, the contact area between the conductive film and the contact hole is increased, and the contact resistance is stabilized. (3) Providing a protrusion on the cell plate at the end of the memory cell can substantially reduce the depth of the bit contact, which is the deeper bit contact hole.

【0038】(4)アレイ部のビットライン上に突起を
設けることにより、メモリセル内とアレイ部の段差をな
くし、積層メタル配線の信頼性及び歩留まりが向上す
る。
(4) Providing the protrusions on the bit lines of the array section eliminates the step between the memory cell and the array section, and improves the reliability and yield of the laminated metal wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した半導体装置のコンタクトホー
ル形成状態を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a contact hole formation state of a semiconductor device to which the present invention is applied.

【図2】本発明の実施例を示す半導体装置のコンタクト
ホール形成工程断面図(その1)である。
FIG. 2 is a sectional view (No. 1) of a step of forming a contact hole in a semiconductor device showing an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例を示す半導体装置のコンタクト
ホール形成工程断面図(その2)である。
FIG. 3 is a sectional view (No. 2) of the step of forming the contact hole of the semiconductor device showing the embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体装置のコンタクトホール形成工程
断面図(その1)である。
FIG. 4 is a sectional view (No. 1) of a step of forming a contact hole of a conventional semiconductor device.

【図5】従来の半導体装置のコンタクトホール形成工程
断面図(その2)である。
FIG. 5 is a sectional view (No. 2) of the step of forming the contact hole of the conventional semiconductor device.

【図6】従来の半導体装置のコンタクトホール形成の問
題点説明図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a problem of contact hole formation in a conventional semiconductor device.

【図7】本発明の第2の実施例を示す半導体装置のコン
タクトホール形成工程断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a step of forming a contact hole in a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例を示す半導体装置のコン
タクトホール形成工程断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a step of forming a contact hole in a semiconductor device showing a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例を示す半導体装置のコン
タクトホール形成工程断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a step of forming a contact hole in a semiconductor device showing a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例を示す半導体装置のコ
ンタクトホール形成工程断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a step of forming a contact hole in a semiconductor device showing a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施例を示す半導体装置のコ
ンタクトホール形成状態を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a contact hole formation state of a semiconductor device showing a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,31,41,51,65 酸化シリコン系層間
絶縁膜 22,25,25b,32,42,52,62 ポリ
シリコン膜 23 フォトレジスト 24,33,44,53 レジストパターン 25a,32a,52a,62a,63a 突起 30,60 基板 34 BPSG膜 35,61 深いコンタクトホール 36,64 浅いコンタクトホール 43,63 WSix膜 66 タングステン 67 第1層メタル
21, 31, 41, 51, 65 Silicon oxide-based interlayer insulating film 22, 25, 25b, 32, 42, 52, 62 Polysilicon film 23 Photoresist 24, 33, 44, 53 Resist pattern 25a, 32a, 52a, 62a , 63a Protrusions 30, 60 Substrate 34 BPSG film 35, 61 Deep contact hole 36, 64 Shallow contact hole 43, 63 WSix film 66 Tungsten 67 First layer metal

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 深さの異なるコンタクトホールを同時に
開孔する半導体装置のコンタクトホールの形成方法にお
いて、 浅いコンタクトホールのコンタクトがとられる下地導電
膜の部分に突起を形成し、深いコンタクトホールのエッ
チング速度に比して前記浅いコンタクトホールのエッチ
ング速度を遅くして前記浅いコンタクトホールの下地導
電膜を必要以上にエッチングしないようにすることを特
徴とする半導体装置のコンタクトホールの形成方法。
1. A method of forming a contact hole in a semiconductor device, wherein contact holes having different depths are simultaneously opened, wherein a protrusion is formed in a portion of a base conductive film which is brought into contact with a shallow contact hole, and a deep contact hole is etched. A method of forming a contact hole in a semiconductor device, comprising: etching the shallow contact hole at an etching rate slower than the etching speed to prevent the underlying conductive film of the shallow contact hole from being etched more than necessary.
【請求項2】 前記下地導電膜の突起は上方に突出する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置のコンタク
トホールの形成方法。
2. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 1, wherein the projection of the underlying conductive film is projected upward.
【請求項3】 前記下地導電膜の突起は下方に突出する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置のコンタク
トホールの形成方法。
3. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 1, wherein the projection of the underlying conductive film is projected downward.
【請求項4】 前記下地導電膜の突起の幅はそこにコン
タクトがとられるコンタクトホール径よりも大きいこと
を特徴とする請求項1記載の半導体装置のコンタクトホ
ールの形成方法。
4. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 1, wherein the width of the protrusion of the underlying conductive film is larger than the diameter of the contact hole with which the contact is made.
【請求項5】 前記下地導電膜は、第1の導電膜と、そ
の上に形成されるエッチング速度の遅い第2の導電膜と
からなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
コンタクトホールの形成方法。
5. The contact of the semiconductor device according to claim 1, wherein the underlying conductive film is composed of a first conductive film and a second conductive film formed thereon having a low etching rate. Method of forming holes.
【請求項6】 前記下地導電膜の突起は前記第2の導電
膜を前記第1の導電膜に残すことにより形成することを
特徴とする請求項5記載の半導体装置のコンタクトホー
ルの形成方法。
6. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 5, wherein the protrusion of the underlying conductive film is formed by leaving the second conductive film on the first conductive film.
【請求項7】 前記下地導電膜の突起の不純物濃度を該
突起を支持するまわりの導電膜の不純物濃度よりも小さ
くすることを特徴とする請求項1記載の半導体装置のコ
ンタクトホールの形成方法。
7. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration of the projection of the underlying conductive film is set lower than the impurity concentration of the conductive film surrounding the projection.
【請求項8】 前記下地導電膜の突起の上方の膜厚が厚
くなる酸化シリコン系層間絶縁膜を形成することを特徴
とする請求項1記載の半導体装置のコンタクトホールの
形成方法。
8. The method of forming a contact hole in a semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon oxide-based interlayer insulating film is formed so that the film thickness above the protrusion of the underlying conductive film is increased.
【請求項9】 前記酸化シリコン系層間絶縁膜はBPS
G膜をCVD法により形成してなる請求項8記載の半導
体装置のコンタクトホールの形成方法。
9. The silicon oxide-based interlayer insulating film is made of BPS.
9. The method for forming a contact hole of a semiconductor device according to claim 8, wherein the G film is formed by a CVD method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098130A (en) * 1995-06-09 1997-01-10 Hyundai Electron Ind Co Ltd Method for forming via hole of semiconductor device

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