JPH01128447A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH01128447A
JPH01128447A JP28574587A JP28574587A JPH01128447A JP H01128447 A JPH01128447 A JP H01128447A JP 28574587 A JP28574587 A JP 28574587A JP 28574587 A JP28574587 A JP 28574587A JP H01128447 A JPH01128447 A JP H01128447A
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毅 山内
Atsushi Komura
篤 小邑
Kenji Kondo
憲司 近藤
Kazuo Akamatsu
和夫 赤松
Osamu Takenaka
修 竹中
Yasushi Higuchi
安史 樋口
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Abstract

PURPOSE:To realize flattening without steps which cause constriction or cutting off when forming a metal wiring layer, by carrying out etchback by making plasma-etching on the entire surface of an interlayer insulation layer provided with a via hole. CONSTITUTION:After wiring layers 241, 242 of a primary layer are formed, an interlayer insulation layer 25 is formed on the entire surface of a semiconductor substrate 21 including the wiring layers 241, 242. Then a via hole 27 reaching the wiring layer 241 is formed by etching corresponding to the wiring layer 241 on the interlayer insulation layer 25 which has surface irregularities. The surface of the interlayer insulation layer 25 is entirely etched by reactive ion etching. By this etching process, tapered surface 281, 282,... which continue in the inclines, and a tapered surface 29 of inner circumference whose diameter is larger at the opening are shaped. A wiring layer 30 of a secondary layer is formed on the surface of the interlayer insulation layer 25 thus connecting a wiring layers 241 and 30 through the via hole 27 which has a tapered surface.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 この発明は、例えばLSI等の多層配線構造で要求され
る層間絶n層の平坦化さらにヴィアホールの形成手段を
改良した半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention is directed to a semiconductor device manufacturing method that improves the planarization of interlayer n-layers required in multilayer wiring structures such as LSIs, and improves the means for forming via holes. Regarding.

[従来の技術] LSI等の半導体装置にあっては、多層配線構造を有す
る。この多層配線構造は、回路要素の形成された半導体
基板の表面上に、層間絶縁層がそれぞれ介在されるよう
にして複数の配線層が形成されるように構成されている
ものであり、その各配線層相互間、さらに半導体基板の
回路要素の端子部分と配線層との間は適宜電気的に接続
するようになっている。そして、この各配線層の他の層
部分との間の電気的接続手段は、層間絶縁層に貫通する
ヴィアホールを形成し、このヴィアホールに導体を埋め
込むことによって、異なる層の配線層相互、あるいは配
線層と半導体基板上部の端子部との間が電気的に接続さ
れるようにしている。
[Prior Art] Semiconductor devices such as LSIs have a multilayer wiring structure. This multilayer wiring structure is configured such that a plurality of wiring layers are formed on the surface of a semiconductor substrate on which circuit elements are formed, with interlayer insulating layers interposed between each layer. Appropriate electrical connections are made between the wiring layers and between the terminal portions of the circuit elements of the semiconductor substrate and the wiring layers. Electrical connection means between each wiring layer and other layer parts is achieved by forming a via hole penetrating the interlayer insulating layer and burying a conductor in the via hole to connect wiring layers of different layers. Alternatively, the wiring layer and the terminal portion on the upper part of the semiconductor substrate are electrically connected.

層間絶縁層は、例えば表面配線層の形成された半導体基
板上に、常圧CVD法によって形成されるSiO2ある
いはPSG等の酸化膜、またはプラズマCVD法によっ
て形成される酸化膜によって構成される。しかし、上記
半導体基板上に形成された配FA層部分に対応した突出
部が上記層間絶縁層の表面形状として現れるようになり
、必然的に層間絶縁層の表面形状は段差部を有するよう
な凹凸の激しい状態となる。したがって、このような凹
凸を有する層間絶縁層の表面部に、さらに別の配線層を
形成するようにすると、凹凸の段差部で配線層に括れあ
るいは断切れが生ずるようになり、この配Ia層の信頼
性が得られないようになる。
The interlayer insulating layer is formed of, for example, an oxide film such as SiO2 or PSG formed by atmospheric pressure CVD, or an oxide film formed by plasma CVD on a semiconductor substrate on which a surface wiring layer is formed. However, a protrusion corresponding to the FA layer formed on the semiconductor substrate appears in the surface shape of the interlayer insulating layer, and the surface shape of the interlayer insulating layer inevitably becomes uneven with steps. It becomes a severe state. Therefore, if another wiring layer is formed on the surface of the interlayer insulating layer having such unevenness, constrictions or breaks will occur in the wiring layer at the stepped portions of the unevenness, and this wiring layer Ia will reliability will no longer be obtained.

このため、多層配線構造とするためには、層間絶縁層の
表面形上を平坦化した後に、この層間絶縁層上に金属配
線層を形成することが必要となる。
Therefore, in order to obtain a multilayer wiring structure, it is necessary to planarize the surface shape of the interlayer insulating layer and then form a metal wiring layer on the interlayer insulating layer.

このような層間絶縁層の凹凸を無くして平坦化する手段
としては、例えばSOG <態様ガラス)を塗布する手
段、有機樹脂を塗布する手段等が考えられるもので、こ
のように平坦化された層間絶縁層には、このF!XJ間
絶縁層の下にある配線層部分に対応して貫通するヴィア
ホールを形成し、このヴィアホール部に対応してざらに
金属配線層が形成されるようになるものである。しかし
、このような手段では平坦化に多くの手数を要するのみ
ならず、ヴィアホールを微細化して構成することが困難
となる。また、微細化されたヴィアホールにあっては、
断切れ等を防止するためにその内周面をテーパ状に形成
させるものであるが、このテーバ状に加工する工程をさ
らに付加しなければならない。
Possible means for flattening the interlayer insulating layer by eliminating its unevenness include, for example, applying SOG (aspect glass), applying an organic resin, etc. The insulating layer has this F! A penetrating via hole is formed corresponding to a portion of the wiring layer under the inter-XJ insulating layer, and a metal wiring layer is formed roughly corresponding to the via hole portion. However, such means not only require a lot of effort for planarization, but also make it difficult to miniaturize the via hole. In addition, in the case of miniaturized via holes,
In order to prevent breakage, etc., the inner peripheral surface is formed into a tapered shape, but a process for forming the tapered shape must be added.

微細化のために有利な手段としては、ドライエツチング
によるエッチバックによって、層間絶縁層の表面を平坦
化することが知られている。
As an advantageous means for miniaturization, it is known that the surface of the interlayer insulating layer is flattened by etchback using dry etching.

第6図はこのような平坦化手段の例を示しているもので
、半導体基板11の表面には、この基板11に形成され
た回路要素の導出端子部に適宜接続されるようにした、
アルミニウム等の金属による表面配線層12が形成され
ているもので、さらに半導体基板11の表面上には、上
記配線層12部分を含むようにして層間絶縁層13が形
成されている。この場合、層間絶縁層13の表面には、
配線層12の半導体基板11面から突出している形状が
のまま現れ、段差を有する凹凸形状となる。したがって
、この居間絶縁層13上にこのまま金属配線層を形成さ
せるようにすると、上記段差部分で配線層に括れや断切
れが発生ずるおそれが多い。
FIG. 6 shows an example of such a flattening means, which is connected to the surface of the semiconductor substrate 11 as appropriate to lead-out terminals of circuit elements formed on this substrate 11.
A surface wiring layer 12 made of metal such as aluminum is formed, and an interlayer insulating layer 13 is further formed on the surface of the semiconductor substrate 11 so as to include the wiring layer 12 portion. In this case, on the surface of the interlayer insulating layer 13,
The shape of the wiring layer 12 protruding from the surface of the semiconductor substrate 11 appears as it is, resulting in an uneven shape having steps. Therefore, if a metal wiring layer is formed on this living room insulating layer 13 as it is, there is a high risk that the wiring layer will be constricted or broken at the step portion.

したがって、この凹凸を有する層間絶縁層13の表面を
平滑化するものであるが、このために第6図(A>で示
されるように、表面に凹凸を有する層間絶縁層13上に
流動性のあるレジスト14を塗布して平坦な面を形成さ
せるようにする。そして、反応性イオンエツチングによ
って図に鎖線で示す位置まで全面エツチングし、第6図
(B)で示されるように層間絶縁層13の表面が平坦化
されるようにし、この層間絶縁層13にヴィアホール1
51.152を形成させるようにする。
Therefore, the surface of the interlayer insulating layer 13 having the uneven surface is smoothed, and for this purpose, as shown in FIG. A certain resist 14 is applied to form a flat surface.Then, the entire surface is etched by reactive ion etching to the position shown by the chain line in the figure, and the interlayer insulating layer 13 is formed as shown in FIG. 6(B). A via hole 1 is formed in this interlayer insulating layer 13 so that the surface of the interlayer insulating layer 13 is flattened.
51.152.

しかし、このような手段ではレジスト塗布の工程が必要
となるものであり、したがって必然的に工程数が増加す
るものであり、さらにエッチバックした後に残存するレ
ジストを除去する工程が必要となる。また、半導体基板
11上に配線層12が存在するものであるため、この配
線層12部分の膜厚t1およびその他の部分の膜厚t2
に差が生じ、層間絶縁層13にmIv分布が生ずるよう
になる。したがって、ヴィアホール151および152
に深さに相違が存在するものであり、配線工程の歩留り
を低下するようになるものであり、信頼性を向上させる
ために問題を有するようになる。
However, such a method requires a step of resist coating, which inevitably increases the number of steps, and further requires a step of removing the resist remaining after etching back. Furthermore, since the wiring layer 12 is present on the semiconductor substrate 11, the film thickness t1 of the wiring layer 12 portion and the film thickness t2 of the other portions are
A difference occurs, and mIv distribution occurs in the interlayer insulating layer 13. Therefore, via holes 151 and 152
There is a difference in depth between the lines, which lowers the yield of the wiring process and poses a problem in improving reliability.

[発明が解決しようとする問題点] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、簡単
な1工程によって凹凸を有する層間絶縁層の表面を、こ
の層間絶縁層上に金属配線層を形成したときに、この配
Ii1層に括れや断切れが生じないように平坦化すると
共に、層間絶縁層に膜厚分布が存在しないようにし、ざ
らにヴィアホールがその内周面をテーパ状にした状態で
同時に形成されるようにして、簡単な工程で且つ信頼性
が得られるようにした多層配線構造を有する半導体装置
の製造方法を提供しようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] This invention was made in view of the above points, and it is possible to form a surface of an interlayer insulating layer having irregularities and a metal wiring layer on the interlayer insulating layer in one simple step. When it is formed, it is flattened so that no constrictions or breaks occur in the first layer of interconnection Ii, and the interlayer insulating layer is made to have no film thickness distribution, so that the inner circumferential surface is roughly tapered with via holes. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer interconnection structure, which can be formed simultaneously in a simple process and with high reliability.

[問題点を解決するための手段] すなわち、この発明に係る半導体の製造方法にあっては
、表面に凹凸が存在する状態の層間絶縁層に、内周面が
垂直状態とされるヴィアホールを形成するものであり、
このヴィアホールの形成された層間絶縁層の表面をプラ
ズマエツチングによって全面的にエッチバックさせるよ
うにするものである。
[Means for Solving the Problems] That is, in the method for manufacturing a semiconductor according to the present invention, a via hole whose inner circumferential surface is vertical is formed in an interlayer insulating layer whose surface is uneven. It forms
The surface of the interlayer insulating layer in which the via hole is formed is completely etched back by plasma etching.

[作用] 上記のような半導体装置の製造方法によれば、内周面が
垂直状にされたヴィアホールが形成され、表面に凹凸を
有する状態の眉間絶縁層が表面からエッチバックされる
ようになる。この場合、層間絶縁層表面の段差部分は傾
斜面で連続されるようになり、またヴィアホールの内周
面もテーパ面とされるようになるものであり、層間絶縁
層の表面は金属配線層を形成した場合に括れや断切れの
原因となる段差部の無い平坦化された状態となる。
[Function] According to the method for manufacturing a semiconductor device as described above, a via hole with a vertical inner circumferential surface is formed, and the glabellar insulating layer, which has an uneven surface, is etched back from the surface. Become. In this case, the step part on the surface of the interlayer insulating layer becomes continuous with an inclined surface, and the inner peripheral surface of the via hole also becomes a tapered surface, and the surface of the interlayer insulating layer becomes a continuous sloped surface. When formed, it is in a flattened state without any stepped portions that may cause constrictions or breaks.

また膜厚分布も−様な状態となるものであり、多層配線
構造を有する半導体装置の信頼性の向上に大きな効果が
発揮されるようになる。
Further, the film thickness distribution also becomes -like, and a great effect is exerted on improving the reliability of a semiconductor device having a multilayer wiring structure.

[発明の実施例〕 以下、図面を参照しながらこの発明の詳細な説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図乃至第4図は特に多層配線工程における居間絶縁
層およびヴィアホールの形成工程を順次水しているもの
で、まず、第1図で示されるように回路要素が適宜形成
されたシリコン等による半導体基板21の表面には、上
記回路要素に適宜接続されるようになる表面配線層22
が、例えばポリシリコンによって形成されている。そし
て、この半導体基板21の表面には、上記表面配線層2
2部分をも含む状態で、例えば5102による絶縁層2
3が形成されているもので、この絶縁1ii23上に第
1層の配線層241.242が形成されている。この配
線Fm241.242は適宜表面配線[I23あるいは
基板21に形成された回路要素の導出端子部分に接続さ
れている。
FIGS. 1 to 4 show the steps of forming insulation layers and via holes in the multilayer wiring process in sequence. First, as shown in FIG. A surface wiring layer 22 is provided on the surface of the semiconductor substrate 21 to be connected to the circuit elements as appropriate.
is made of polysilicon, for example. The surface wiring layer 2 is formed on the surface of this semiconductor substrate 21.
For example, the insulating layer 2 by 5102
3 is formed, and first layer wiring layers 241 and 242 are formed on this insulation 1ii23. The wiring Fm241, 242 is connected to the surface wiring [I23] or the lead-out terminal portion of the circuit element formed on the substrate 21 as appropriate.

このようにして第1層の配線層241.242が形成さ
れたならば、この配線層241.242部分を含む状態
で、半導体基板21の全面に層間絶縁層25が形成され
る。この場合、この層間絶縁層25の表面は、半導体基
板21の表面に形成される表面配線層23、さらに第1
層の配Fit層241.242の形状に対応して段差部
261 、262 、・・・を有する凹凸面とされるよ
うになる。
Once the first wiring layers 241 and 242 are formed in this manner, the interlayer insulating layer 25 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 21, including the wiring layers 241 and 242. In this case, the surface of this interlayer insulating layer 25 is connected to the surface wiring layer 23 formed on the surface of the semiconductor substrate 21, and further to the surface wiring layer 23 formed on the surface of the semiconductor substrate 21.
The layer arrangement is made into an uneven surface having stepped portions 261, 262, . . . corresponding to the shape of the fit layers 241, 242.

そして、第2図で示されるように、表面に凹凸形状が存
在する状態の層間絶縁層25に対して、例えば配線層2
41部分に対応してこの配lit層241に至るように
貫通するヴィアホール27をエツチングにより形成する
。この場合、このヴィアホール27の内周面は垂直状態
に形成されている。
Then, as shown in FIG. 2, for example, a wiring layer 2
A via hole 27 is formed by etching to correspond to the portion 41 and reach the interconnect layer 241. In this case, the inner peripheral surface of this via hole 27 is formed in a vertical state.

このようにヴィアホール27が形成されたならば、居間
絶縁層25の表面部分を反応性イオンエツチングによっ
て全面エツチングするものであり、このエツチング工程
によって第3図で示されるように、居間絶縁層25の表
面の凹凸を形成する段差261.262、・・・部分が
傾斜面で連続されるようにテーパ面281.282、・
・・とされるようになり、また同時にヴィアホール27
の内周面も、間口方向に径が大きくなるようなテーパ面
29とされるようになる。
Once the via hole 27 is formed in this way, the entire surface of the living room insulating layer 25 is etched by reactive ion etching, and as shown in FIG. Tapered surfaces 281, 282, . . . so that the steps 261, 262, .
...and at the same time, Via Hall 27
The inner peripheral surface is also formed into a tapered surface 29 whose diameter increases in the frontage direction.

そして、この層間絶縁層25の面上に、第4図で示され
るように第2層の配線層30が形成されるようになるも
のであり、テーパ面を有するヴィアホール27を介して
配線層241と30とが電気的に接続されるようになる
ものである。
Then, on the surface of this interlayer insulating layer 25, a second wiring layer 30 is formed as shown in FIG. 241 and 30 are electrically connected.

この場合、上記配線wA30は層間絶縁層25上のテー
パ面281 、282 、・・・に沿って形成されるよ
うになるものであり、この配線層30に括れあるいは断
切れ等を生ずるようになることが効果的に抑制されるよ
うになり、信頼性の高い配FiI層とすることができる
In this case, the wiring wA30 is formed along the tapered surfaces 281, 282, . . . on the interlayer insulating layer 25, and the wiring layer 30 is bound or broken. This effectively suppresses this, making it possible to provide a highly reliable FiI layer.

ここで、上記反応性イオンエツチングは、例えば第5図
で示すようなマグネトロン装置41によって行われる。
Here, the above-mentioned reactive ion etching is performed by, for example, a magnetron device 41 as shown in FIG.

このマグネトロン装置41は反応性イオンエツチング装
置を構成するようになるものであり、この装置41の内
部には第2図で示したように表面に段差を有する凹凸を
有し且つヴィアホール27が開口された層間絶縁層25
が形成されている半導体基板21が設定される。そして
、この装置41の内部には例えばC2Fsからなる反応
ガスが導入できるようにしている。
This magnetron device 41 constitutes a reactive ion etching device, and as shown in FIG. 2, the inside of this device 41 has an uneven surface with steps and a via hole 27. interlayer insulating layer 25
A semiconductor substrate 21 on which is formed is set. A reaction gas made of, for example, C2Fs can be introduced into the inside of this device 41.

上記マグネトロン装置41には、電極421および42
2が設定されているもので、この電極421および42
2の相互間には、高周波電源43から例えば500〜1
000Wの高周波電力が印加されるようにしている。ま
た、このマグネトロン装置41には電磁マグネット44
が設定されているもので、このマグネット44によって
装置41内部に約800ガウスの磁場が設定されるよう
にしている。
The magnetron device 41 includes electrodes 421 and 42.
2 is set, and these electrodes 421 and 42
For example, 500 to 1
000W of high frequency power is applied. Further, this magnetron device 41 includes an electromagnetic magnet 44.
is set, and a magnetic field of about 800 Gauss is set inside the device 41 by this magnet 44.

このように構成される反応性イオンエツチング装置によ
って、半導体基板21の表面に形成された層間絶縁層2
5の表面を、例えばエツチング圧力数Pa〜30Paの
範囲で、約30秒〜1分の間エツチングすると、第3図
で示したように段差部が緩和されてテーバ面で連続され
るようになる。このテーバ面の角度は、45〜70°の
範囲で適宜設定されるようにすればよい。
The interlayer insulating layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 21 by the reactive ion etching apparatus configured as described above.
When the surface of No. 5 is etched for about 30 seconds to 1 minute at an etching pressure of several Pa to 30 Pa, for example, the stepped portion is relaxed and becomes continuous with the Taber surface as shown in Figure 3. . The angle of this Taber surface may be appropriately set within the range of 45 to 70 degrees.

このようなマグネトロン装置を用いた反応性イオンエツ
チングにあっては、極めて短時間に層間絶縁層25がエ
ツチングされるようになる特徴を有するものであり、例
えば通常の反応性イオンエツチングに比較して、1/1
0.〜1/60以下の状態とすることができる。しかも
、通常の反応性イオンエツチングでは、上記のように段
差部を緩和させるような平坦化はできない。
Reactive ion etching using such a magnetron device has the characteristic that the interlayer insulating layer 25 is etched in an extremely short time, compared to, for example, ordinary reactive ion etching. , 1/1
0. It can be made into a state of ~1/60 or less. Moreover, ordinary reactive ion etching cannot achieve flattening that alleviates the stepped portions as described above.

マグネトロン装置を使用した反応性イオンエツチング装
置にあっては、マグネトロン放電によって、プラズマ中
にCH2等の不飽和フッ化炭素が容易に生成されるよう
になる。このためCX FYなる組成のポリマーが効率
的に発生するようになり、この発生されたポリマーが袋
間絶縁WJ25の表面に付着するようになる。この付着
されるポリマーの量は「エラチングル堆積」の競争反応
バランスによって決定される。
In a reactive ion etching device using a magnetron device, unsaturated fluorocarbons such as CH2 are easily generated in the plasma by magnetron discharge. Therefore, a polymer having a composition of CX FY is efficiently generated, and the generated polymer adheres to the surface of the inter-bag insulation WJ25. The amount of polymer deposited is determined by the competitive reaction balance of "eratingle deposition."

この競争反応バランスは、エツチング条件によって可変
されるようになるものであり、したがってエツチング条
件によってエツチング形状が制御できるようになる。
This competitive reaction balance can be varied depending on the etching conditions, and therefore the etching shape can be controlled by the etching conditions.

マグネトロン放電のもとに行われる反応性イオンエツチ
ングのエツチング反応は、上記層間絶縁層25の表面に
堆積されるポリマーの堆積速度V−1と、ポリマーのエ
ツチング速度V2との比rV1/V2−rJ、およびポ
リマーのエツチング速度V2と層間絶縁層25のエツチ
ング速度■3との比rV2 /V3−RJによって支配
される。種々の実験を行った結果、rR>1Jおよび「
r<IJの条件が満足されたときに、層間絶縁層25の
段差261.262 、・・・部がテーバ面281 、
282 、・・・の状態にエツチングされ、さらに垂直
形状のヴィアホール27の内周面がテーバ面29とされ
るようになることが確認された。
The etching reaction of reactive ion etching performed under magnetron discharge is determined by the ratio rV1/V2-rJ of the deposition rate V-1 of the polymer deposited on the surface of the interlayer insulating layer 25 and the etching rate V2 of the polymer. , and the ratio rV2 /V3-RJ of the etching rate V2 of the polymer and the etching rate 3 of the interlayer insulating layer 25. As a result of various experiments, rR>1J and "
When the condition r<IJ is satisfied, the steps 261, 262, . . . of the interlayer insulating layer 25 become the Taber surface 281,
282, . . . , and it was confirmed that the inner circumferential surface of the vertical via hole 27 became a tapered surface 29.

すなわち、段差部を傾斜面となるようにエツチングする
ためには、次のような条件が満足されるようにする。
That is, in order to etch the stepped portion to form an inclined surface, the following conditions should be satisfied.

a)ポリマーの生成速度が大きい。a) The polymer production rate is high.

b)ポリマーのエツチング速度が大きい。b) The etching rate of the polymer is high.

C)絶縁層のエツチング速度が大きい。C) The etching rate of the insulating layer is high.

d)r<1およびR>1である。d) r<1 and R>1.

尚、層間絶縁層の表面に効果的にポリマーの層を形成さ
せるためには、例えば半導体基板21をセットする電極
上に、ポリイミド、あるいはテフロンによる絶縁板を設
定すると効果的である。
In order to effectively form a polymer layer on the surface of the interlayer insulating layer, it is effective to set an insulating plate made of polyimide or Teflon, for example, on the electrode on which the semiconductor substrate 21 is set.

具体的な実施例を以下に示す。Specific examples are shown below.

実施例1 第1図で示されたような状態で、層間絶縁層25をプラ
ズマCVD装置によって形成された厚さ1.3μmのプ
ラズマ窒化膜で構成する。そして、この蔵開絶縁WJ2
5の表面にレジストを塗布しホト工程によってヴィアホ
ールに対応したレジストパターンを形成し、反応性イオ
ンエツチング装置を用い、CF4ガス中でヴィアホール
27を第2図のように開口形成する。この場合ヴィアホ
ール27の内径は2μmである。そして、上記レジスト
を剥離除去する。
Example 1 In the state shown in FIG. 1, the interlayer insulating layer 25 is made of a 1.3 μm thick plasma nitride film formed by a plasma CVD apparatus. And this Kurakai insulation WJ2
A resist is applied to the surface of the substrate 5, a resist pattern corresponding to the via hole is formed by a photo process, and a via hole 27 is formed in CF4 gas using a reactive ion etching device as shown in FIG. In this case, the inner diameter of the via hole 27 is 2 μm. Then, the resist is peeled off and removed.

このように層間絶縁1125にヴィアホール27が開口
されたならば、マグネトロン反応性イオンエツチング装
置によって、反応ガスとしてCHF3ガスを用い、その
流量を50 QC/分、RFパワーを600W、反応ガ
ス圧を13Paの条件を設定して、約1700人/分の
エツチング速度で3分間エツチングした。そして、その
結果第3図で示したように段差部が傾斜面となり、ヴィ
アホールの内周面がテーパ面とされた。このとき、段差
部に対応する部分の傾斜角度は40°であり、ヴィアホ
ール27のテーパ面29の角度は606であった。
Once the via hole 27 is opened in the interlayer insulation 1125 in this way, using a magnetron reactive ion etching device, CHF3 gas is used as the reaction gas, the flow rate is 50 QC/min, the RF power is 600 W, and the reaction gas pressure is set. Etching was performed for 3 minutes at an etching rate of about 1700 people/min under conditions of 13 Pa. As a result, as shown in FIG. 3, the stepped portion became an inclined surface, and the inner circumferential surface of the via hole became a tapered surface. At this time, the inclination angle of the portion corresponding to the stepped portion was 40°, and the angle of the tapered surface 29 of the via hole 27 was 606°.

:UUW 実施例1と同様の構造にして、層間絶1i層25をPS
G (リン濃度2.0モル%)glで構成するものであ
り、この層間絶縁層25に内径1μmのヴィアホール2
7を形成した。そして、反応ガスCHF 3を50Cc
/分で流し、RFパワー600W、反応ガス圧6Paの
条件で70秒間エツチングした。その結果段差部の傾斜
角度は40°とされ、ヴィアホール27のテーパ面は6
5°となった。
: UUW The same structure as in Example 1 is used, and the interlayer 1i layer 25 is made of PS.
A via hole 2 with an inner diameter of 1 μm is formed in this interlayer insulating layer 25.
7 was formed. Then, 50Cc of reaction gas CHF3
Etching was performed for 70 seconds under the conditions of RF power of 600 W and reaction gas pressure of 6 Pa. As a result, the inclination angle of the step part is 40 degrees, and the taper surface of the via hole 27 is 6
It became 5°.

以上の各実施例で示したように、段差部分を傾斜面とづ
るような丸みを持たせた形状とし、且つ高速なエツチン
グ動作を実行させる手段としては、上記実施例等で説明
した磁場を有する反応性エツチングにおいてのみ可能で
ある。この場合のエツチング条件は、例えば次に示すよ
うになる。
As shown in each of the above embodiments, the stepped portion has a rounded shape that resembles an inclined surface, and as a means for performing a high-speed etching operation, the magnetic field described in the above embodiments etc. is used. This is only possible with reactive etching. The etching conditions in this case are as shown below, for example.

[絶縁膜材料:プラズマ酸化WA] 反応ガス(添加ガス) CF+50t−1z5  あるいは CHF350    あるいは C2F650 反応圧力   6〜13 R「パワー  400〜aoow [絶縁mU料: CVD−8i 02 ]反応ガス(添
加ガス) 02 Fs 50H25あるいは CHFa  50 反応圧力   6〜20 RFt<r)−400〜600W [絶縁膜材料: CVD−PSG] 反応ガス(添加ガス) 02 F550H23あるいは HF150 反応圧力   6〜20 RFパワー  400〜600W [絶縁膜材料: CVD−BPSG] 反応ガス C2F6501−123  あるいは Cl−IF550 反応圧力   6〜20 RFパワー  400〜600W [発明の効果] 以上のようにこの発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、表面に凹凸が存在する層間絶縁層に垂直な壁面を
有するヴィアホールを形成した状態で、只1回の反応性
イオンエツチングを行うことによって、上記表面の凹凸
を形成する段差部が連続づる傾斜面とされ、またヴィア
ホールの内周面がテーパ面とされるようになる。すなわ
ち、非常に簡単な工程によって、層間絶縁層の凹凸を有
する面を、膜厚分布が一様とされる状態で多層配線H4
造に適する平坦化された面ととし、さらに同時にヴィア
ホールの内周面のテーパ面とされるようになる。したが
って、製造工程が非常に簡略化されるばかりか、充分に
信頼性を高くすることができる多層配線構造が得られる
ようになるものである。
[Insulating film material: Plasma oxidation WA] Reactive gas (additive gas) CF+50t-1z5 or CHF350 or C2F650 Reaction pressure 6~13 R "Power 400~aoow [Insulating mU material: CVD-8i 02] Reactive gas (additive gas) 02 Fs 50H25 or CHFa 50 Reaction pressure 6-20 RFt<r)-400-600W [Insulating film material: CVD-PSG] Reaction gas (additional gas) 02 F550H23 or HF150 Reaction pressure 6-20 RF power 400-600W [Insulating film Material: CVD-BPSG] Reaction gas C2F6501-123 or Cl-IF550 Reaction pressure 6 to 20 RF power 400 to 600 W [Effects of the Invention] As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, unevenness is formed on the surface. By performing reactive ion etching only once while forming a via hole with a wall perpendicular to the interlayer insulating layer in which the surface is uneven, the stepped portion forming the surface unevenness is made into a continuous sloped surface, In addition, the inner circumferential surface of the via hole becomes a tapered surface.In other words, by a very simple process, the uneven surface of the interlayer insulating layer can be made into a uniform layer thickness distribution.
This results in a flat surface suitable for construction, and at the same time, a tapered surface on the inner circumferential surface of the via hole. Therefore, not only the manufacturing process is greatly simplified, but also a multilayer wiring structure with sufficiently high reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第4図はそれぞれこの発明の一実施例に係る
半導体の製造方法において、各工程における半導体装置
の断面構成を順次示す図、第5図は上記製造工程で使用
されるマグネトロン反応性イオンエツチング5A置を説
明するための構成図、第6図の(A)および(B)はそ
れぞれ従来の製造工程を順次説明するための半導体装置
の断面構成を示す図である。 21・・・半導体基板、22・・・表面電極、23・・
・絶II層、241.242・・・第1層の配線層、2
5・・・層間絶縁層、261.262 、・・・段差、
27・・・ヴィアホール、281.282、・・・29
・・・テーバ面、30・・・第2層の配線層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 44図
1 to 4 are diagrams sequentially showing the cross-sectional structure of a semiconductor device in each step in a semiconductor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the magnetron reactivity used in the above manufacturing process. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a cross-sectional structure of a semiconductor device to sequentially explain the conventional manufacturing process. 21... Semiconductor substrate, 22... Surface electrode, 23...
- Absolute II layer, 241.242... 1st layer wiring layer, 2
5... Interlayer insulating layer, 261.262,... Step,
27...Via hall, 281.282,...29
...Taber surface, 30...2nd layer wiring layer. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 44

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回路要素の形成された半導体基板の表面に絶縁層
を形成する工程と、 上記絶縁層に、垂直状態のヴィアホールをエッチングに
よって形成する工程と、 この工程で垂直状のヴィアホールの形成された上記絶縁
層の表面部を、上記ヴィアホールの内周部を含む状態で
プラズマエッチングする工程とを具備し、 このプラズマエッチング工程によって、上記絶縁層の表
面の段差部分が傾斜面で連続されるようにすると共に、
上記垂直状のヴィアホールの内周面がテーパ面とされる
ようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(1) A step of forming an insulating layer on the surface of the semiconductor substrate on which circuit elements are formed, a step of forming a vertical via hole in the insulating layer by etching, and a step of forming a vertical via hole in this step. plasma etching the surface of the insulating layer including the inner periphery of the via hole, and by this plasma etching step, the stepped portion of the surface of the insulating layer is continuous with an inclined surface. In addition to ensuring that
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the inner circumferential surface of the vertical via hole is a tapered surface.
(2)上記プラズマエッチング工程は、マグネトロン反
応性イオンエッチングによって、上記絶縁層が直接的に
エッチングされるようにした特許請求の範囲第1項記載
の半導体装置の製造方法。
(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the plasma etching step, the insulating layer is directly etched by magnetron reactive ion etching.
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