JP2003086585A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2003086585A
JP2003086585A JP2001273038A JP2001273038A JP2003086585A JP 2003086585 A JP2003086585 A JP 2003086585A JP 2001273038 A JP2001273038 A JP 2001273038A JP 2001273038 A JP2001273038 A JP 2001273038A JP 2003086585 A JP2003086585 A JP 2003086585A
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insulating film
wiring
semiconductor device
composition
gas containing
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JP2001273038A
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Atsuhiro Ando
厚博 安藤
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film creating device of an layer insulation film having a composition suitable for forming a contact hole. SOLUTION: This manufacturing method of a semiconductor device includes a wiring preparing process for forming a thick wire 3 inserted between an upper surface 3T and a lower surface 3B on the surface of a substrate 1 composed of a semiconductor and am insulation film forming process for making gas containing Si and gas containing O react and deposit an insulation film 4 composed of Si and O to coat the wire 3. The insulation film forming process varies the flow ratio of the gas containing Si into the gas containing in the middle of moving the insulation film 4 from the lower surface 3B of the deposited wire 3 to the upper face 3T, to differentiate the composition of Si and O to at least two steps of a lower layer 4L and an upper layer 4U. By using the difference of etching speed based on the difference of the composition of Si and O, the contact hole can be formed having a depth which does not exceed the lower surface 3B of the wire 3 at the insulation film 4.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置製造方法
に関する。より詳しくは、半導体装置に形成される層間
絶縁膜の成膜方法に関する。更に詳しくは、コンタクト
ホールの形成に適した層間絶縁膜の成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a method for forming an interlayer insulating film formed in a semiconductor device. More specifically, it relates to a method of forming an interlayer insulating film suitable for forming a contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、従来の半導体装置の一例を示す
模式的な断面図である。図示する様に、半導体からなる
基板1の表面には、第一層間絶縁膜2を介して所定の肉
厚を有する金属などからなる配線3が形成されている。
尚、図示しないが半導体基板1の表面にもトランジスタ
素子や配線が形成されており、これらを第一層間絶縁膜
2で被覆した上に、金属配線3が形成されている。更
に、この金属配線3を被覆する様に第二層間絶縁膜4が
成膜されている。この第二層間絶縁膜4にはコンタクト
ホール6が開口しており、配線3との電気的なコンタク
トが取れる様にしている。コンタクトホール6を形成す
る為に、レジスト5が用いられている。第二層間絶縁膜
4の上にレジスト5を塗工した後、所定のパタンに従っ
て露光現像し、開口を設ける。この開口を介して第二層
間絶縁膜4をエッチングすることにより、コンタクトホ
ール6を形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a conventional semiconductor device. As shown in the figure, a wiring 3 made of metal or the like having a predetermined thickness is formed on the surface of a substrate 1 made of a semiconductor with a first interlayer insulating film 2 interposed therebetween.
Although not shown, transistor elements and wirings are also formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the metal wirings 3 are formed on the transistors and wirings covered with the first interlayer insulating film 2. Further, a second interlayer insulating film 4 is formed so as to cover the metal wiring 3. A contact hole 6 is opened in the second interlayer insulating film 4 so that an electrical contact with the wiring 3 can be made. The resist 5 is used to form the contact hole 6. After applying a resist 5 on the second interlayer insulating film 4, the resist 5 is exposed and developed according to a predetermined pattern to form an opening. The contact hole 6 is formed by etching the second interlayer insulating film 4 through this opening.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体装置(半導体チ
ップ)のコストを削減する為にパタンの微細化が進めら
れている。これにより、金属アルミニウムなどからなる
配線3に電気的な接続を取る為のコンタクトホール6も
微細化が進んでいる。その為、コンタクトホール6の形
成では、その開口位置と配線3の中心位置とが互いにず
れてしまうことがある。コンタクトホール6の底面と配
線3がずれた部分では、第二層間絶縁膜4のオーバーエ
ッチが生じ、配線3の横にスリット状の孔6Eが生じ
る。エッチング条件によってはこのスリット孔6Eが深
くなり、第一層間絶縁膜2を貫通してシリコンなどから
なる半導体基板1に形成されたデバイスや配線に接触す
ることがある。これにより、配線間の短絡欠陥が生じ、
半導体チップの歩留り低下の原因となっている。
The pattern is being miniaturized in order to reduce the cost of the semiconductor device (semiconductor chip). As a result, the contact hole 6 for electrically connecting to the wiring 3 made of metal aluminum or the like is also miniaturized. Therefore, in forming the contact hole 6, the opening position and the center position of the wiring 3 may be displaced from each other. In a portion where the bottom surface of the contact hole 6 and the wiring 3 are displaced, overetching of the second interlayer insulating film 4 occurs, and a slit-shaped hole 6E is formed next to the wiring 3. Depending on the etching conditions, the slit hole 6E may become deep and penetrate the first interlayer insulating film 2 to come into contact with a device or wiring formed on the semiconductor substrate 1 made of silicon or the like. This causes short-circuit defects between wires,
This is a cause of reduction in yield of semiconductor chips.

【0004】コンタクトホール6のオーバーエッチによ
るスリット孔6Eの形成を防ぐ為に、従来から種々の対
策が取られている。例えば、形成した層間絶縁膜2,4
の膜厚ばらつきを低減化して、極力基板全体に亘って膜
厚が均一になる様にしている。この様に、膜厚のばらつ
きを抑制することで、コンタクトホール6の形成時に必
要となるエッチング量に幅を持たせなくてもよくなり、
結果的にオーバーエッチを防ぐことができる。これによ
り、スリット孔6Eの深さを抑えることができる。しか
しながら、膜厚のばらつきは配線密度に強く影響を受け
る。従って、個々の製品毎に膜厚ばらつきを抑えて製造
プロセスを最適化する作業は非常に困難である。他の方
策として、コンタクトホール6と配線3の合わせずれを
低減する対策が取られている。本質的に、コンタクトホ
ール6と配線3の位置合わせずれが皆無であれば、上述
したスリット孔6Eの問題は発生しない。コンタクトホ
ール6と配線3を精度よく位置合わせすることは非常に
有効である。しかしながら、量産時にはある頻度で合わ
せずれが発生する為、これを皆無とすることは作業時間
が長くなり、製造コストを上げてしまう。
In order to prevent the formation of the slit hole 6E due to overetching of the contact hole 6, various measures have been taken conventionally. For example, the formed interlayer insulating films 2 and 4
The film thickness variation is reduced so that the film thickness is as uniform as possible over the entire substrate. In this way, by suppressing the variation in the film thickness, it is not necessary to give a width to the etching amount required when forming the contact hole 6,
As a result, overetching can be prevented. Thereby, the depth of the slit hole 6E can be suppressed. However, variations in film thickness are strongly affected by wiring density. Therefore, it is very difficult to optimize the manufacturing process by suppressing the film thickness variation for each product. As another measure, a measure for reducing misalignment between the contact hole 6 and the wiring 3 is taken. Essentially, if there is no misalignment between the contact hole 6 and the wiring 3, the above-mentioned problem of the slit hole 6E does not occur. Accurately aligning the contact hole 6 and the wiring 3 is very effective. However, since a misalignment occurs at a certain frequency during mass production, eliminating this completely increases the working time and raises the manufacturing cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はコンタクトホールの形成に適した組
成を有する層間絶縁膜の成膜手段を提供することを目的
とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じ
た。すなわち、本発明は、半導体からなる基板の表面に
上面及び下面で挟まれた肉厚を有する配線を形成する配
線作成工程と、Siを含むガスとOを含むガスを反応さ
せSiとOで組成した絶縁膜を堆積して該配線を被覆す
る絶縁膜形成工程とを含む半導体装置製造方法におい
て、前記絶縁膜形成工程は、該絶縁膜を堆積中該配線の
下面から上面に至る途中で該Siを含むガスとOを含む
ガスの流量比を変えて、SiとOの組成を少くとも下層
と上層で二段階に異ならしめることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the conventional technique, an object of the present invention is to provide a film forming means for forming an interlayer insulating film having a composition suitable for forming a contact hole. The following measures have been taken to achieve this purpose. That is, according to the present invention, a wiring forming step of forming a wiring having a thickness sandwiched between an upper surface and a lower surface on a surface of a substrate made of a semiconductor, and a gas containing Si and a gas containing O are reacted to form a composition with Si and O. In the method of manufacturing a semiconductor device, including the step of depositing an insulating film to cover the wiring, the insulating film forming step comprises: It is characterized in that the composition ratio of Si and O is made to differ in at least two stages in the lower layer and the upper layer by changing the flow rate ratio of the gas containing O and the gas containing O.

【0006】具体的には、前記絶縁膜形成工程は、該下
層側の流量比をSi/O換算で0.35以上に設定し、
該上層側の流量比を0.33以下に切り変えて、該絶縁
膜の下層と上層とで該SiとOの組成に差異を設ける。
又、該SiとOの組成の差異に基づくエッチング速度の
差を利用して、該絶縁膜に該配線の下面を超えない深さ
でコンタクトホールを形成するエッチング工程を含む。
又、前記絶縁膜形成工程は、プラズマを用いたバイアス
スパッタにより該SiとOで組成した絶縁膜を形成す
る。又、該絶縁膜を上層から下層に向って連続的に処理
する後工程を含む。
Specifically, in the insulating film forming step, the flow rate ratio on the lower layer side is set to 0.35 or more in terms of Si / O,
The flow rate ratio on the upper layer side is switched to 0.33 or less to provide a difference in the composition of Si and O between the lower layer and the upper layer of the insulating film.
The method also includes an etching step of forming a contact hole in the insulating film to a depth that does not exceed the lower surface of the wiring by utilizing the difference in etching rate based on the difference in composition between Si and O.
In the insulating film forming step, an insulating film composed of Si and O is formed by bias sputtering using plasma. It also includes a post-process of continuously treating the insulating film from the upper layer to the lower layer.

【0007】本発明によれば、配線を被覆する為に酸化
珪素からなる絶縁膜を堆積中、配線の下面から上面に至
る途中で、成膜原料となる混合ガスの流量比を変えて、
SiとOの組成を下層と上層で二段階に異ならしめてい
る。具体的には、酸化シリコンからなる絶縁膜の下層側
では相対的にシリコンリッチの組成とし、上層側で相対
的に酸素リッチの組成とする。係るシリコンと酸素の組
成の差異に従ってエッチング速度に差が生じる。このエ
ッチング速度の差を利用して、オーバーエッチの生じに
くいコンタクトホールを形成することが可能になる。即
ち、シリコンリッチの組成になるとエッチング速度が遅
くなり、エッチングがしにくくなる。層間絶縁膜の下層
側をシリコンリッチとすることで、短絡欠陥の原因とな
るスリット孔の発生を効果的に防いでいる。
According to the present invention, while the insulating film made of silicon oxide is being deposited to cover the wiring, the flow rate ratio of the mixed gas used as the film forming raw material is changed during the process from the lower surface to the upper surface of the wiring.
The composition of Si and O is made to differ in two steps in the lower layer and the upper layer. Specifically, the lower layer side of the insulating film made of silicon oxide has a relatively silicon-rich composition, and the upper layer side has a relatively oxygen-rich composition. The etching rate varies depending on the difference in the composition of silicon and oxygen. By utilizing this difference in etching rate, it becomes possible to form a contact hole in which over-etching is unlikely to occur. That is, when the composition is rich in silicon, the etching rate becomes slow and etching becomes difficult. By making the lower layer side of the interlayer insulating film silicon-rich, it is possible to effectively prevent the occurrence of slit holes that cause short-circuit defects.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に従って製造
された半導体装置の実施形態を示す模式的な断面図であ
る。図示の半導体装置は、配線形成工程と絶縁膜形成工
程とを含む製造方法によって作成される。配線形成工程
では、シリコンなどの半導体からなる基板1の表面に、
第一の層間絶縁膜2を介して、金属アルミニウムなどか
らなる配線3を形成する。尚、シリコン基板1の表面に
はトランジスタデバイスや配線層などが形成されてお
り、これを被覆する様に第一の層間絶縁膜2が形成され
ている。配線3は金属アルミニウムなどをスパッタリン
グなどで成膜した後、所定の形状にパタニングして、作
成したものである。配線3は上面3T及び下面3Bで挟
まれた所定の肉厚を有する。続いて絶縁膜形成工程を行
ない、第二の層間絶縁膜4を形成する。具体的には、S
iを含むガス(例えばSiH4ガス)とOを含むガス
(例えばO2ガス)を反応させ、SiとOで組成したシ
リコン酸化物からなる絶縁膜4を堆積する。絶縁膜4を
堆積することで、配線3を被覆している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a semiconductor device manufactured according to the present invention. The illustrated semiconductor device is manufactured by a manufacturing method including a wiring forming step and an insulating film forming step. In the wiring forming process, on the surface of the substrate 1 made of a semiconductor such as silicon,
The wiring 3 made of metallic aluminum or the like is formed through the first interlayer insulating film 2. A transistor device, a wiring layer, etc. are formed on the surface of the silicon substrate 1, and a first interlayer insulating film 2 is formed so as to cover the transistor device and the wiring layer. The wiring 3 is formed by forming a film of metal aluminum or the like by sputtering and then patterning it into a predetermined shape. The wiring 3 has a predetermined thickness sandwiched between the upper surface 3T and the lower surface 3B. Subsequently, an insulating film forming step is performed to form the second interlayer insulating film 4. Specifically, S
A gas containing i (for example, SiH 4 gas) is reacted with a gas containing O (for example, O 2 gas) to deposit an insulating film 4 made of silicon oxide composed of Si and O. The wiring 3 is covered by depositing the insulating film 4.

【0009】本発明の特徴事項として、上記絶縁膜形成
工程は、絶縁膜4を堆積中配線3の下面3Bから上面3
Tに至る途中で、Siを含むガス(例えばSiH4
ス)とOを含むガス(例えばO2ガス)の流量比を変え
て、SiとOの組成を少くとも下層4Lと上層4Uで二
段階に異ならしめている。具体的には、絶縁膜形成工程
は、下層4L側の流量比をSi/O換算で0.35以上
に設定し、上層4U側の流量比を0.33以下に切り換
えている。これにより、第二の層間絶縁膜4の下層4L
と上層4Uとで、SiとOの組成に差異を設けている。
この様なSiとOの組成の差異に基づき、下層4Lと上
層4Uでエッチング速度の差が生じる。相対的にシリコ
ンリッチの下層4Lはエッチング速度が低く、エッチン
グがしにくい組成となっている。これに対し、相対的に
酸素リッチの組成を有する上層4Uはエッチング速度が
高く、エッチングがし易い組成となっている。この様な
上層4Uと下層4Lとの間に設けたエッチング速度の差
を利用して、絶縁膜4に配線3の下面3Bを超えない深
さでコンタクトホールを精度よく形成することが可能で
ある。尚、上述した絶縁膜形成工程では、プラズマを用
いたバイアススパッタリングによりSiとOで組成した
シリコン酸化物からなる絶縁膜4を形成することができ
る。図1に示す様に、プラズマを用いたバイアススパッ
タリングによりシリコン酸化物を堆積すると、最初の段
階で配線3を埋める様に下層4Lが形成される。この時
同時に、配線3の上面3Tにも、下層4Lと同一組成の
層4L’が堆積する。この下層4L及び4L’を被覆す
る様に、上層4Uが堆積されることになる。
As a feature of the present invention, in the insulating film forming step, the insulating film 4 is deposited from the lower surface 3B to the upper surface 3 of the wiring 3.
On the way to T, the flow rate ratio of the gas containing Si (for example, SiH 4 gas) and the gas containing O (for example, O 2 gas) is changed so that the composition of Si and O is at least two steps in the lower layer 4L and the upper layer 4U. Different from. Specifically, in the insulating film forming step, the flow rate ratio on the lower layer 4L side is set to 0.35 or more in terms of Si / O, and the flow rate ratio on the upper layer 4U side is switched to 0.33 or less. As a result, the lower layer 4L of the second interlayer insulating film 4 is formed.
And the upper layer 4U are different in the composition of Si and O.
Due to such a difference in the composition of Si and O, a difference in etching rate occurs between the lower layer 4L and the upper layer 4U. The silicon-rich lower layer 4L has a relatively low etching rate and has a composition that is difficult to etch. On the other hand, the upper layer 4U having a relatively oxygen-rich composition has a high etching rate and is easy to etch. By utilizing such a difference in etching rate provided between the upper layer 4U and the lower layer 4L, it is possible to accurately form a contact hole in the insulating film 4 at a depth not exceeding the lower surface 3B of the wiring 3. . In the insulating film forming step described above, the insulating film 4 made of silicon oxide composed of Si and O can be formed by bias sputtering using plasma. As shown in FIG. 1, when silicon oxide is deposited by bias sputtering using plasma, the lower layer 4L is formed so as to fill the wiring 3 in the first stage. At the same time, a layer 4L ′ having the same composition as the lower layer 4L is also deposited on the upper surface 3T of the wiring 3. The upper layer 4U is to be deposited so as to cover the lower layers 4L and 4L '.

【0010】図2は、図1に示した絶縁膜4の成膜に用
いるCVD装置の一例を示した模式図である。本CVD
装置はプラズマを用いたバイアススパッタによりシリコ
ン酸化物を基板1に堆積している。この装置は、原料ガ
スのソース11,12,13を備えており、配管14を
介してチャンバ15に接続されている。チャンバ15内
には、上部電極17と、下部電極を兼ねたステージ19
とが組み込まれている。上部電極17には上部RF電源
16が接続されている。下部電極を兼ねたステージ19
には下部RF電源18が接続されている。チャンバ15
には真空排気系20が接続されており、内部を真空排気
可能としている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a CVD apparatus used for forming the insulating film 4 shown in FIG. Main CVD
The apparatus deposits silicon oxide on the substrate 1 by bias sputtering using plasma. This apparatus is equipped with source gas sources 11, 12, and 13 and is connected to a chamber 15 via a pipe 14. In the chamber 15, there is an upper electrode 17 and a stage 19 that also serves as a lower electrode.
And are included. The upper RF power supply 16 is connected to the upper electrode 17. Stage 19 that also serves as the lower electrode
A lower RF power source 18 is connected to the. Chamber 15
A vacuum evacuation system 20 is connected to the chamber so that the inside can be vacuum evacuated.

【0011】絶縁膜の材料となるシランガスSiH4
酸素ガスO2及びキャリアのArガスが配管14を通
じ、真空チャンバ15内に送られる。真空チャンバ15
内では、上部電極17に接続されたRF電源16により
プラズマが発生している。このプラズマ中で分解された
シランSiH4と酸素O2が結合し、SiO2からなる絶
縁膜がシリコン基板1上に形成される。その際、下側R
F電源18により供給されたバイアス電界により、スパ
ッタ成分が発生する。本例では、プラズマソースはIC
Pを用いている。この装置を用いた代表的なCVD条件
は、チャンバ圧力が0.67Pa、ICP電力が、上部
電極側で1300W、側面で3000Wとなっており、
下部電極側のバイアス電力は3300Wである。SiH
4ガスとO2ガスの流量比を適宜調節して、基板1に堆積
されるシリコン酸化物からなる絶縁膜の組成を調整して
いる。本明細書では、原料ガスの流量比をSi/O換算
で計算してある。例えば、SiH4ガスを50cm3/m
inの流量で導入し、O2ガスを100cm3/minの
流量で導入した場合、両ガスの流量比は50/100=
0.5となるが、Si/O換算とした場合には50/
(100×2)=0.25となる。但し、ガス流量は、
25℃で101325Pa気圧下で測定している。
Silane gas SiH 4 as a material of the insulating film, oxygen gas O 2 and carrier Ar gas are sent into the vacuum chamber 15 through the pipe 14. Vacuum chamber 15
Inside, plasma is generated by the RF power source 16 connected to the upper electrode 17. Silane SiH 4 decomposed in this plasma and oxygen O 2 are combined to form an insulating film made of SiO 2 on the silicon substrate 1. At that time, the lower side R
The bias electric field supplied from the F power source 18 generates a sputter component. In this example, the plasma source is an IC
P is used. Typical CVD conditions using this apparatus are as follows: chamber pressure is 0.67 Pa, ICP power is 1300 W on the upper electrode side and 3000 W on the side surface.
The bias power on the lower electrode side is 3300W. SiH
The composition of the insulating film made of silicon oxide deposited on the substrate 1 is adjusted by appropriately adjusting the flow rate ratio of the 4 gas and the O 2 gas. In this specification, the flow rate ratio of the raw material gas is calculated in terms of Si / O. For example, SiH 4 gas at 50 cm 3 / m
When introduced at a flow rate of in and O 2 gas at a flow rate of 100 cm 3 / min, the flow rate ratio of both gases is 50/100 =
0.5, but 50 / when converted to Si / O
(100 × 2) = 0.25. However, the gas flow rate is
It is measured at 25 ° C. under a pressure of 101325 Pa.

【0012】図2に示したCVD装置を用いて、図1に
示した半導体装置の絶縁膜4を形成する。まず、絶縁膜
4の下層4Lを形成するが、その膜厚は配線3の膜厚よ
り薄くする。換言すると、下層4Lと上層4Uの境界
は、配線3の上面3Tより下で下面3Bより上の間とな
る。絶縁膜4の下層4Lの形成に用いるガス条件とし
て、SiとOの流量比(元素比)を0.35以上とする
ことで、エッチング速度を相対的に低減することができ
る。下層4Lを形成後、同一チャンバにてSi/O換算
の流量比を変え、上層4Uを形成する。上層4Uは配線
3を完全に被覆し、更に絶縁膜4の上に形成される配線
との電気的絶縁を確保する役割を持つ。この上層4Uの
形成に用いるガス条件として、Si/O換算で、SiH
4ガスとO2ガスの流量比を0.33以下に設定してい
る。これにより、エッチング速度を下層4Lと比較し十
分高くすることができる。特に、後工程で良好なコンタ
クトホールを形成する為には、下層4Lの原料ガスの流
量比をSi/O換算で0.37〜0.43に設定する一
方、上層4Uの原料ガスの流量比をSi/O換算で0.
25〜0.28の範囲にすることが好ましい。
The insulating film 4 of the semiconductor device shown in FIG. 1 is formed by using the CVD device shown in FIG. First, the lower layer 4L of the insulating film 4 is formed, but the film thickness thereof is smaller than that of the wiring 3. In other words, the boundary between the lower layer 4L and the upper layer 4U is below the upper surface 3T of the wiring 3 and above the lower surface 3B. By setting the flow rate ratio (element ratio) of Si and O to be 0.35 or more as the gas condition used for forming the lower layer 4L of the insulating film 4, the etching rate can be relatively reduced. After forming the lower layer 4L, the flow rate ratio in terms of Si / O is changed in the same chamber to form the upper layer 4U. The upper layer 4U has a role of completely covering the wiring 3 and ensuring electrical insulation from the wiring formed on the insulating film 4. The gas conditions used for forming the upper layer 4U are SiH in terms of Si / O.
The flow rate ratio of 4 gas and O 2 gas is set to 0.33 or less. As a result, the etching rate can be made sufficiently higher than that of the lower layer 4L. In particular, in order to form a good contact hole in the subsequent step, the flow rate ratio of the source gas of the lower layer 4L is set to 0.37 to 0.43 in terms of Si / O, while the flow rate ratio of the source gas of the upper layer 4U is set. In Si / O conversion.
It is preferably in the range of 25 to 0.28.

【0013】図3は、図1に示した半導体装置にコンタ
クトホールを開口した状態を模式的に表わしている。コ
ンタクトホールを形成する為に、第二の層間絶縁膜4の
上にマスクとなるフォトレジスト5を塗布し、リソグラ
フィ技術を用いて所定のパタンの開口を形成する。開口
が形成されたフォトレジスト5を介して絶縁膜4のエッ
チングを行ない、コンタクトホール6を形成する。この
コンタクトホール6の形成は、絶縁膜4を上層4Uから
下層4Lに向って連続的に処理するものである。この場
合、上層4Uと下層4Lの間に設けたエッチング速度の
差を利用して、絶縁膜4に配線3の下面3Bを超えない
深さでコンタクトホール6を形成している。即ち、フォ
トレジスト5に形成した開口と配線3の間に位置ずれが
生じた場合、コンタクトホール6は配線3の上面3Tで
停止せず、配線の下面3B側に向ってエッチングが進む
ことになる。この時、上層4Uに比べ下層4Lはエッチ
ングしにくいので、コンタクトホール6の先端に生じた
スリット孔6Eは深く進行せず、配線3の下面3Bに到
達する前に停止する。
FIG. 3 schematically shows a state in which a contact hole is opened in the semiconductor device shown in FIG. To form a contact hole, a photoresist 5 serving as a mask is applied on the second interlayer insulating film 4, and a predetermined pattern opening is formed by using a lithography technique. The insulating film 4 is etched through the photoresist 5 having the opening formed therein to form the contact hole 6. The formation of the contact hole 6 is to successively process the insulating film 4 from the upper layer 4U to the lower layer 4L. In this case, the contact hole 6 is formed in the insulating film 4 to a depth not exceeding the lower surface 3B of the wiring 3 by utilizing the difference in etching rate provided between the upper layer 4U and the lower layer 4L. That is, when a positional deviation occurs between the opening formed in the photoresist 5 and the wiring 3, the contact hole 6 does not stop at the upper surface 3T of the wiring 3 and etching progresses toward the lower surface 3B of the wiring. . At this time, since the lower layer 4L is less likely to be etched than the upper layer 4U, the slit hole 6E formed at the tip of the contact hole 6 does not advance deeply and stops before reaching the lower surface 3B of the wiring 3.

【0014】図4は、Si/O換算の流量比とエッチン
グ速度との関係を示すグラフである。Si/O換算の流
量比が0.33までは、一定のエッチング速度を得るこ
とができる。更にSi/O換算の流量比を上げていく
と、急速にエッチング速度が低下していることが分か
る。本発明はこの現象を利用しており、流量比が0.3
3以下の領域で絶縁膜の上層4Uを形成し、0.33以
上の領域で下層4Lを形成している。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the Si / O conversion flow rate ratio and the etching rate. When the Si / O conversion flow rate ratio is up to 0.33, a constant etching rate can be obtained. It can be seen that as the Si / O conversion flow rate is further increased, the etching rate is rapidly reduced. The present invention utilizes this phenomenon, and the flow rate ratio is 0.3.
The upper layer 4U of the insulating film is formed in the region of 3 or less, and the lower layer 4L is formed in the region of 0.33 or more.

【0015】最後に、図5は、図3に示したコンタクト
ホールの形成に用いるエッチング装置の一例を示してい
る。このエッチング装置は狭ギャップの平行平板型であ
る。チャンバ25には上部電極27と下部電極29が取
り付けられている。上部電極27には上部RF電源26
が接続している。下部電極29には下部RF電源28が
接続している。下部電極29に一体化したステージの上
には、処理対象となる基板1が載置されている。上部電
極27にはシリコン製のシャワープレート28が取り付
けられており、配管24から導入された作用ガスが噴き
出る様になっている。上部電極27のシャワープレート
23より作用ガスを供給し、上部電極27に60MHz
のRFを印加する一方下部電極29に2MHzのRFを
印加した条件で、プラズマを生成することにより、基板
1に形成された二酸化シリコンからなる絶縁膜のエッチ
ング加工を行なう。主に使用するガスは、C48/Ar
/O2であり、その流量比は11/400/8(cm3
min)である。又、チャンバ25内の圧力は4.0P
aであり、上部電極27に印加するRF電力は27MH
zで2000W、下部電極29に印加するRF電力は8
00kHzで1200Wである。
Finally, FIG. 5 shows an example of an etching apparatus used for forming the contact hole shown in FIG. This etching apparatus is a parallel plate type with a narrow gap. An upper electrode 27 and a lower electrode 29 are attached to the chamber 25. The upper electrode 27 has an upper RF power source 26.
Are connected. A lower RF power source 28 is connected to the lower electrode 29. The substrate 1 to be processed is placed on the stage integrated with the lower electrode 29. A shower plate 28 made of silicon is attached to the upper electrode 27 so that the working gas introduced from the pipe 24 is ejected. Working gas is supplied from the shower plate 23 of the upper electrode 27 to the upper electrode 27 at 60 MHz.
RF is applied to the lower electrode 29 while plasma of 2 MHz is applied to the lower electrode 29 to etch the insulating film made of silicon dioxide formed on the substrate 1. The gas mainly used is C 4 F 8 / Ar
/ O 2 , and the flow rate ratio is 11/400/8 (cm 3 /
min). The pressure in the chamber 25 is 4.0P.
RF power applied to the upper electrode 27 is 27 MH
z is 2000 W, RF power applied to the lower electrode 29 is 8
It is 1200 W at 00 kHz.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、層
間絶縁膜の形成条件(Si/Oの組成比)を上層と下層
で変えることにより、コンタクトホールのスリット深さ
を抑制している。これにより、従来に比べより大きな層
間絶縁膜の膜厚ばらつきを許容することができる。又、
より大きなコンタクトホールと配線の合わせずれを許容
することができる。これらにより、従来に比べより低コ
ストの製造装置を使用することができる。又、従来より
製造プロセスのスループットを上げることができる。以
上により、半導体装置の製造コストを低減することがで
きる。又、コンタクトホールの良好な電気的特性を得る
ことができる。
As described above, according to the present invention, the slit depth of the contact hole is suppressed by changing the formation condition (Si / O composition ratio) of the interlayer insulating film between the upper layer and the lower layer. There is. As a result, it is possible to allow a larger variation in film thickness of the interlayer insulating film than in the conventional case. or,
It is possible to allow a larger misalignment between the contact hole and the wiring. As a result, it is possible to use a lower cost manufacturing apparatus as compared with the conventional one. Further, the throughput of the manufacturing process can be increased as compared with the conventional case. As described above, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced. Also, good electrical characteristics of the contact hole can be obtained.

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

【図1】本発明に従って製造された半導体装置の模式的
な断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device manufactured according to the present invention.

【図2】本発明の半導体装置製造方法に使うCVD装置
の一例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a CVD apparatus used in the semiconductor device manufacturing method of the present invention.

【図3】図1に示した半導体装置にコンタクトホールを
形成した状態を示す断面図である。
3 is a cross-sectional view showing a state in which a contact hole is formed in the semiconductor device shown in FIG.

【図4】Si/O換算の流量比とエッチング速度との関
係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the Si / O conversion flow rate ratio and the etching rate.

【図5】図3に示したコンタクトホールの形成に用いる
エッチング装置の一例を示す模式的な断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing an example of an etching apparatus used to form the contact holes shown in FIG.

【図6】従来の半導体装置の問題点を示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing a problem of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板、2・・・第一層間絶縁膜、3・・・配
線、4・・・絶縁膜、4L・・・下層、4U・・・上
層、5・・・フォトレジスト、6・・・コンタクトホー
1 ... Substrate, 2 ... First interlayer insulating film, 3 ... Wiring, 4 ... Insulating film, 4L ... Lower layer, 4U ... Upper layer, 5 ... Photoresist, 6 ... Contact holes

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体からなる基板の表面に上面及び下
面で挟まれた肉厚を有する配線を形成する配線作成工程
と、 Siを含むガスとOを含むガスを反応させSiとOで組
成した絶縁膜を堆積して該配線を被覆する絶縁膜形成工
程とを含む半導体装置製造方法において、 前記絶縁膜形成工程は、該絶縁膜を堆積中該配線の下面
から上面に至る途中で該Siを含むガスとOを含むガス
の流量比を変えて、SiとOの組成を少くとも下層と上
層で二段階に異ならしめることを特徴とする半導体装置
製造方法。
1. A wiring forming step of forming a wiring having a thickness sandwiched between an upper surface and a lower surface on a surface of a substrate made of a semiconductor, and a gas containing Si and a gas containing O are reacted to form a composition of Si and O. In the method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of depositing an insulating film to cover the wiring, the insulating film forming step is performed to remove the Si during the deposition of the insulating film from a lower surface to an upper surface of the wiring. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the composition ratio of Si and O is made to differ in at least two stages in the lower layer and the upper layer by changing the flow rate ratio of the gas containing and the gas containing O.
【請求項2】 前記絶縁膜形成工程は、該下層側の流量
比をSi/O換算で0.35以上に設定し、該上層側の
流量比を0.33以下に切り変えて、該絶縁膜の下層と
上層とで該SiとOの組成に差異を設けることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置製造方法。
2. In the insulating film forming step, the flow rate ratio on the lower layer side is set to 0.35 or more in terms of Si / O, and the flow rate ratio on the upper layer side is switched to 0.33 or less to change the insulation rate. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the composition of Si and O is different between the lower layer and the upper layer of the film.
【請求項3】 該SiとOの組成の差異に基づくエッチ
ング速度の差を利用して、該絶縁膜に該配線の下面を超
えない深さでコンタクトホールを形成するエッチング工
程を含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置製
造方法。
3. An etching step of forming a contact hole in the insulating film to a depth not exceeding the lower surface of the wiring by utilizing the difference in etching rate based on the difference in composition of Si and O. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 前記絶縁膜形成工程は、プラズマを用い
たバイアススパッタにより該SiとOで組成した絶縁膜
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
製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the insulating film forming step, an insulating film composed of Si and O is formed by bias sputtering using plasma.
【請求項5】 該絶縁膜を上層から下層に向って連続的
に処理する後工程を含むことを特徴とする請求項1記載
の半導体装置製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a post-step of continuously treating the insulating film from an upper layer to a lower layer.
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