JPH05175344A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローディング効果により接続孔の深さに差異
が生じることを防止する。 【構成】 選択的エッチングにより層間絶縁膜に、接続
孔と共にダミー接続孔を形成する。 【効果】 ダミー接続孔を設けることによって各部にお
けるその面積に対するエッチングすべき面積の比の均一
化を図ることができるのでローディング効果の軽減を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に層間絶縁膜に選択的エッチングにより該層間絶
縁膜の下側の下層配線層の表面を露出させる接続孔を形
成し、その後該接続孔にて上記下層配線層と接続される
上層配線層を形成する半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置等の半導体装置の多
層配線は、下層配線層の形成後層間絶縁膜を形成し、次
に該層間絶縁膜に選択的エッチングによりコンタクトホ
ール（あるいはスルーホール）を形成して下層配線層の
表面を露出させ、その後、該下層配線層を形成するとい
う方法で形成される場合が多い。また、コンタクトホー
ル形成後すぐに下層配線層を形成するのではなく、コン
タクトホールを埋めるプラグコンタクトを形成し、その
後、該プラグコンタクトを介して下層配線層と接続され
る上層配線層を形成する場合が増えつつある。

【０００３】その場合、プラグコンタクトは、層間絶縁
膜よりも厚いプラグコンタクト材料層を形成し、これを
全面エッチバックするという方法で形成される。そし
て、各コンタクトホール間の短絡を確実に避けるため
に、層間絶縁膜上にプラグコンタクト材料がなくなった
と思われる時点の後もエッチングを暫く続けることが必
要である。即ち、所謂オーバーエッチングが必要なので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、選択的エッ
チングにはローディング効果が発生し所望どおりのエッ
チングが難しくなるという問題がある。このローディン
グ効果とは、エッチング面積の違い、具体的にはある部
分の面積に対するその部分におけるエッチングされる面
積の比の違いによりエッチングレートが変化するという
現象を指す。即ち、コンタクトホールは半導体装置の全
域に渡って略均一に配置されるとは限らず、疎の部分と
密の部分とができる。そして、疎の部分はその部分の面
積に対してエッチングされる面積の比が小さく、エッチ
ングレートが大きくなるのに対して、密の部分はその部
分の面積に対してエッチングされる面積の比が大きく、
エッチングレートが小さくなるのである。

【０００５】特に、コンタクトホールをプラグコンタク
トで埋める場合、形成したプラグコンタクト用金属層の
エッチバックにおける全面エッチバックの段階とオーバ
ーエッチの段階とでエッチングレートに例えば１：１０
というような大きな開きが生じ、その結果、エッチング
途中のある時点まではエッチングレートが遅いがその後
急激にエッチングレートが速くなるということが起きた
り、場所によってコンタクトホールの深さに差が生じ、
形状の均一性、制御性が悪くなるという問題があった。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、一つの目的はローディング効果によ
り形状の制御性が悪くなったり、接続孔の深さに差異が
生じることを防止することにあり、他の目的はその防止
を下層配線層の下地に悪影響を及ぼさないようにしつつ
行うことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、選択的エッチングにより層間絶縁膜に、接
続孔と共にダミー接続孔を形成することを特徴とする。
請求項２の半導体装置の製造方法は、下層配線層と同時
にダミー下層配線層を形成し、その後これ等を覆う層間
絶縁膜を形成した後、該層間絶縁膜に上記下層配線層表
面を露出させる接続孔と共にダミー下層配線層上に位置
するダミー接続孔を形成することを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１の半導体装置の製造方法によれば、ダ
ミー接続孔を設けることによって各部におけるその面積
に対するエッチングすべき面積の比の均一化を図ること
ができるのでローディング効果の軽減を図ることができ
る。従って、ローディング効果による接続孔の深さの不
均一性を少なくすることができ、形状の均一性を高める
ことができると共に形状の制御性を高めることができ
る。請求項２の半導体装置の製造方法によれば、ダミー
接続孔の形成されるところにダミー下層配線層を形成す
るので、選択的エッチングによって下層配線層の下地の
ダミー接続孔の形成部分がダメージを受けることをその
ダミー下層配線層によって防止することができる。従っ
て、選択的エッチングによって下層配線層の下地のダミ
ー接続孔の形成部分がダメージを受けることを防止しつ
つローディング効果による接続孔の深さの不均一性を少
なくすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｅ）は
本発明半導体装置の製造方法の一つの実施例を工程順に
示す断面図である。 （Ａ）下地、例えば半導体基板１上に下層配線層２を形
成した後、層間絶縁膜３を形成し、該層間絶縁膜３上に
レジスト膜４を形成し、該レジスト膜４を露光現像によ
りパターニングする。具体的には、コンタクトホールを
形成するための窓開部５が形成されるようにパターニン
グするが、単にそれにとどまらず、ダミーコンタクトホ
ールを形成するための窓開部５ｄ、５ｄも形成されるよ
うにする。図１（Ａ）はレジスト膜４の露光、現像後の
状態を示す。

【００１０】ダミーコンタクトホールを形成するのは、
コンタクトホールの配置密度の疎の部分と密の部分の差
を少なくして配置密度の均一化を図り、それによって層
間絶縁膜３にコンタクトホールを形成するための選択的
エッチングにおけるローディング効果によるエッチング
レートの差異を小さくするためである。従って、ダミー
コンタクトホールは形成しようとする回路に全く影響し
ないようなところに設けなければならない。

【００１１】（Ｂ）次に、上記レジスト膜４をマスクと
してＲＩＥにより層間絶縁膜３を選択的にエッチング
し、その後、マスクとしたレジスト膜４を除去する。図
１（Ｂ）はレジスト膜４除去後の状態を示す。このＲＩ
Ｅによって、層間絶縁膜３に単にコンタクトホール６が
形成されるだけでなく、ダミーコンタクトホール６も形
成される。従って、ダミーコンタクトホール６ｄを含め
たコンタクトホール６の配置密度が均一化され、どの部
分においてもその部分の面積に占めるエッチング面積の
比が大きく変ることがない。従って、ローディング効果
によってエッチングレートが大きく変化することのない
ようにできる。

【００１２】（Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、コ
ンタクトプラグ層７を形成する。このコンタクトプラグ
層７の厚さは、層間絶縁膜３よりも厚くする。具体的に
は層間絶縁膜３上の部分における厚さｔがコンタクトホ
ール６の径の２分の１程度になるようにすると良い。 （Ｄ）次に、コンタクトプラグ層７をエッチバックす
る。最初は全面的エッチバックが進行するが、全面的エ
ッチバックが終了してもエッチングを続ける。即ち、オ
ーバーエッチングする。この全面的エッチングからオー
バーエッチングに変るときローディング効果によりエッ
チングレートが変化するが、ダミーコンタクトホール６
ｄが設けられているのでその変化は小さいし、エッチン
グレートが場所的に大きく変化することもない。即ち、
ローディング効果の軽減を図ることができる。図１
（Ｄ）はエッチング終了後の状態を示す。

【００１３】（Ｅ）その後、上層配線層８を形成し、更
に層間絶縁膜９を形成し、その後更に上層の配線層１０
を形成する。このように、本半導体装置の製造方法によ
れば、ダミーコンタクトホール６ｄを設けることによっ
てローディング効果の軽減を図ることができ、延いては
エッチングレートの急激な変化、場所による不均一性を
少なくでき、形状の制御性を高めてコンタクトホールの
深さの均一性を高めることができる。

【００１４】図２（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明半導体装置
の製造方法の他の実施例を示す断面図である。 （Ａ）図２（Ａ）に示すように、下地、例えば半導体基
板１上に下層配線層２及びダミー下層配線層２ｄを形成
する。ダミー下層配線層２ｄを形成するのは、コンタク
トホールのＲＩＥによる形成時にダミーコンタクトホー
ルの形成箇所がＲＩＥによってダメージを受けるのを防
止するためである。従って、ダミー下層配線層２ｄはダ
ミーコンタクトホール２ｄが形成されるところに形成し
なければならない。そして、その位置は当然のことなが
ら、形成しようとする回路に全く影響のないところに設
定しなければならない。

【００１５】（Ｂ）次に 層間絶縁膜３を形成し、その
後、該層間絶縁膜３にコンタクトホール６及びダミーコ
ンタクトホール６ｄを形成する。ダミーコンタクトホー
ル６ｄを形成するのは第１の実施例の場合と同様の理由
である。ところで、ダミーコンタクトホール６ｄの形成
場所にはダミー下層配線層２ｄが形成されているので、
コンタクトホールを形成するＲＩＥによって下地１のダ
ミーコンタクトホール６ｄ形成箇所がダメージを受ける
虞れがなくなる。

【００１６】（Ｃ）次に、図２（Ｃ）に示すようにプラ
グコンタクト層７を形成する。 （Ｄ）次に、図２（Ｄ）に示すようにプラグコンタクト
層７をエッチバックする。このときローディング効果が
軽減されることは第１の実施例の場合と同様である。 （Ｅ）その後、上層配線層８を形成し、更に層間絶縁膜
９を形成し、その後更に上層の配線層１０を形成する。

【００１７】このように、本半導体装置の製造方法によ
れば、ダミーコンタクトホール６ｄを設けることによっ
てローディング効果の軽減を図ることができ、延いては
エッチングレートの不均一性を少なくできると共に、ダ
ミーコンタクトホール６ｄの形成場所にはダミー下層配
線層２ｄが形成されているので、コンタクトホールを形
成するＲＩＥによって下地１のダミーコンタクトホール
６ｄ形成箇所がダメージを受ける虞れがなくなる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の半導体装置の製造方法は、層
間絶縁膜に選択的エッチングにより該層間絶縁膜の下側
の下層配線層の表面を露出させる接続孔を形成し、その
後該接続孔にて上記配線層と接続される上層配線層を形
成する半導体装置の製造方法において、上記選択的エッ
チングにより接続孔と共にダミー接続孔を形成すること
を特徴とするものである。従って、請求項１の半導体装
置の製造方法によれば、ダミー接続孔を設けることによ
って各部におけるその部分の面積に占めるエッチングす
べき面積の比の均一化を図ることができるのでローディ
ング効果の軽減を図ることができる。依って、ローディ
ング効果による接続孔の深さの不均一性を少なくするこ
とができ、形状の均一性、制御性を高めることができ
る。

【００１９】請求項２の半導体装置の製造方法は、下層
配線層の形成後該下層配線層上に層間絶縁膜を形成し、
該層間絶縁膜に選択的エッチングにより該層間絶縁膜の
下側の下層配線層の表面を露出させる接続孔を形成し、
その後、該接続孔にて上記配線層と接続される上層配線
層を形成する半導体装置の製造方法において、上記下層
配線層の形成時に同時にダミー下層配線層を形成し、更
に上記選択的エッチングにより接続孔と共に上記ダミー
下層配線層上に位置するダミー接続孔を形成することを
特徴とするものである。従って、請求項２の半導体装置
の製造方法によれば、ダミー接続孔の形成されるところ
にダミー下層配線層を形成するので、選択的エッチング
によって下層配線層の下地のダミー接続孔の形成部分が
ダメージを受けることをそのダミー下層配線層によって
防止することができる。従って、選択的エッチングによ
って下層配線層の下地のダミー接続孔の形成部分がダメ
ージを受けることを防止しつつローディング効果による
接続孔の深さの不均一性を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明半導体装置の製造方
法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。

【図２】（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明半導体装置の製造方
法の他の実施例を工程順に示す断面図である。

【符号の説明】

１ 下地 ２ 下層配線層 ２ｄ ダミー下層配線層 ３ 層間絶縁膜 ６ 接続孔 ６ｄ ダミー接続孔 ７ プラグコンタクト ８ 上層配線層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 層間絶縁膜に選択的エッチングにより該
   層間絶縁膜の下側の下層配線層の表面を露出させる接続
   孔を形成し、その後、該接続孔にて上記下層配線層と接
   続される上層配線層を形成する半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記選択的エッチングにより接続孔と共にダミー接続孔
   を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
2. 【請求項２】 下層配線層の形成後該下層配線層上に層
   間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に選択的エッチングに
   より該層間絶縁膜の下側の下層配線層の表面を露出させ
   る接続孔を形成し、その後該接続孔にて上記配線層と接
   続される上層配線層を形成する半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記下層配線層の形成時に同時にダミー下層配線層を形
   成し、 上記選択的エッチングにより接続孔と共に上記ダミー下
   層配線層上に位置するダミー接続孔を形成することを特
   徴とする半導体装置の製造方法