JP2003282707A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP2003282707A
JP2003282707A JP2002088447A JP2002088447A JP2003282707A JP 2003282707 A JP2003282707 A JP 2003282707A JP 2002088447 A JP2002088447 A JP 2002088447A JP 2002088447 A JP2002088447 A JP 2002088447A JP 2003282707 A JP2003282707 A JP 2003282707A
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JP
Japan
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layer
insulating layer
interlayer insulating
hole
silicon oxide
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JP2002088447A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Tagaki
昌利 田垣
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same in which a manufacturing yield is improved. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor device comprises a process (a) to form a first insulation layer 20, a process (b) to form a second insulation layer on the first insulation layer 20, a process (c) to form a mask layer R1 including a predetermined pattern on the second insulation layer, a process (d) to form a through-hole 50 by etching the first insulation layer 20 and the second insulation layer 30, and a process (e) to side-etch the first insulation layer 30 and the second insulation layer 30 in the through-hole 60, wherein the process (e) is performed under the condition that the etching rate of the second insulation layer 30 is higher than that of the first insulation layer 20. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、半導体装置および
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【背景技術および発明が解決しようとする課題】半導体
装置は、一般的に複数層の配線層を有する。この配線層
間において、層間絶縁層が設けられ、配線層の相互間を
電気的に接続するために、層間絶縁層にコンタクト層が
設けられる。このコンタクト層は、一般的に、層間絶縁
層にスルーホールを形成し、そのスルーホールを導電材
を充填し形成される。
BACKGROUND ART A semiconductor device generally has a plurality of wiring layers. An interlayer insulating layer is provided between the wiring layers, and a contact layer is provided in the interlayer insulating layer to electrically connect the wiring layers to each other. This contact layer is generally formed by forming a through hole in the interlayer insulating layer and filling the through hole with a conductive material.

【0003】このスルーホール内に導電材を埋め込み易
くするために、スルーホールの上部の径を下部よりも大
きくする技術が提案されている。このようなスルーホー
ルは、層間絶縁層の上部を等方性エッチングして、つい
で、層間絶縁層を異方性エッチングして形成することが
できる(たとえば特開平9−36101号公報)。
A technique has been proposed in which the diameter of the upper portion of the through hole is made larger than that of the lower portion in order to facilitate the filling of the conductive material in the through hole. Such a through hole can be formed by isotropically etching the upper part of the interlayer insulating layer and then anisotropically etching the interlayer insulating layer (for example, JP-A-9-36101).

【0004】本発明の目的は、歩留まりが向上した半導
体装置およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an improved yield and a manufacturing method thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

1.半導体装置の製造方法 1.1 第1の半導体装置の製造方法 本発明の第1の半導体装置の製造方法は、(a)第1絶
縁層を形成する工程、(b)前記第1絶縁層の上に、第
2絶縁層を形成する工程、(c)前記第2絶縁層の上
に、所定のパターンを有するマスク層を形成する工程、
(d)前記マスク層をマスクとして、前記第1絶縁層お
よび前記第2絶縁層をエッチングして、スルーホールを
形成する工程、および(e)前記スルーホールにおける
前記第1絶縁層および前記第2絶縁層をサイドエッチン
グする工程、を含み、前記工程(e)は、前記第2絶縁
層のエッチングレートが、前記第1絶縁層のエッチング
レートに比べて速い条件で行われる。
1. 1. Method of Manufacturing Semiconductor Device 1.1 Method of Manufacturing First Semiconductor Device A method of manufacturing a first semiconductor device of the present invention comprises (a) a step of forming a first insulating layer, and (b) a step of forming the first insulating layer. A step of forming a second insulating layer thereon, (c) a step of forming a mask layer having a predetermined pattern on the second insulating layer,
(D) a step of etching the first insulating layer and the second insulating layer using the mask layer as a mask to form a through hole, and (e) the first insulating layer and the second hole in the through hole. The step (e) is performed under the condition that the etching rate of the second insulating layer is faster than the etching rate of the first insulating layer.

【0006】本発明によれば、たとえば、次の作用効果
を奏することができる。工程(e)は、第2絶縁層のエ
ッチングレートが、第1絶縁層のエッチングレートに比
べて速い条件で行われる。このため、工程(e)の後、
第2絶縁層におけるスルーホールの径は、第1絶縁層に
おけるスルーホールの径より大きくなる。したがって、
導電材を埋め込みやすいスルーホールを形成することが
できる。
According to the present invention, the following operational effects can be achieved, for example. The step (e) is performed under the condition that the etching rate of the second insulating layer is faster than the etching rate of the first insulating layer. Therefore, after the step (e),
The diameter of the through hole in the second insulating layer is larger than the diameter of the through hole in the first insulating layer. Therefore,
It is possible to form a through hole in which a conductive material can be easily embedded.

【0007】また、工程(e)の前の工程(d)で、ス
ルーホールを形成しているため、所定の領域に確実にス
ルーホールを形成することができる。
Further, since the through hole is formed in the step (d) before the step (e), the through hole can be surely formed in a predetermined region.

【0008】以上から、本発明に係る第1の半導体装置
の製造方法によれば、歩留まりを向上させることができ
る。
From the above, according to the first semiconductor device manufacturing method of the present invention, the yield can be improved.

【0009】本発明では、前記第1絶縁層は、ボロンと
リンとを含む酸化シリコン層とし、前記第2絶縁層は、
有機シラン化合物と、酸素を含む化合物とを反応させて
形成された酸化シリコン層とすることができる。これに
より、たとえばフッ酸をエッチング液として、工程
(e)を実施することができる。
In the present invention, the first insulating layer is a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and the second insulating layer is
A silicon oxide layer formed by reacting an organosilane compound with a compound containing oxygen can be formed. Thereby, the step (e) can be carried out by using, for example, hydrofluoric acid as an etching solution.

【0010】1.2 第2の半導体装置の製造方法 本発明の第2の半導体装置の製造方法は、(a)層間絶
縁層を形成する工程、(b)前記層間絶縁層の上に、所
定のパターンを有するマスク層を形成する工程、(c)
前記マスク層をマスクとして、前記層間絶縁層をエッチ
ングして、スルーホールを形成する工程、および(d)
前記スルーホールにおける前記層間絶縁層をサイドエッ
チングする工程を含み、前記工程(d)は、前記層間絶
縁層の上部のエッチングレートが、前記層間絶縁層の下
部のエッチングレートより速い条件で行われる。
1.2 Second Method for Manufacturing Semiconductor Device A second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises (a) a step of forming an interlayer insulating layer, and (b) a predetermined process on the interlayer insulating layer. Forming a mask layer having a pattern of (c)
Etching the interlayer insulating layer using the mask layer as a mask to form a through hole, and (d)
A step of side-etching the interlayer insulating layer in the through hole is included, and the step (d) is performed under a condition that an etching rate of an upper portion of the interlayer insulating layer is faster than an etching rate of a lower portion of the interlayer insulating layer.

【0011】本発明によれば、たとえば、次の作用効果
を奏することができる。工程(d)は、層間絶縁層の上
部のエッチングレートが、下部のエッチングレートに比
べて速い条件で行われる。このため、工程(d)の後、
層間絶縁層の上部におけるスルーホールの径は、層間絶
縁層の下部におけるスルーホールの径より大きくなる。
したがって、導電材を埋め込みやすいスルーホールを形
成することができる。
According to the present invention, the following operational effects can be obtained, for example. The step (d) is performed under the condition that the etching rate of the upper portion of the interlayer insulating layer is faster than the etching rate of the lower portion. Therefore, after the step (d),
The diameter of the through hole in the upper part of the interlayer insulating layer is larger than the diameter of the through hole in the lower part of the interlayer insulating layer.
Therefore, it is possible to form the through hole in which the conductive material is easily embedded.

【0012】また、工程(d)の前の工程(c)で、ス
ルーホールを形成しているため、所定の領域に確実にス
ルーホールを形成することができる。
Since the through hole is formed in the step (c) before the step (d), the through hole can be surely formed in a predetermined region.

【0013】以上から、本発明に係る第2の半導体装置
の製造方法によれば、歩留まりを向上させることができ
る。
From the above, according to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the yield can be improved.

【0014】本発明では、前記層間絶縁層は、ボロンお
よびリンを含む酸化シリコン層から構成され、前記酸化
シリコン層のボロンの濃度は、上層側が下層側より薄く
することができる。これにより、上から下にいくにした
がって徐々に径が小さくなるスルーホールを形成するこ
とができ、より導電材を埋め込み易くなる。これは、ボ
ロンの濃度が薄いほど、層間絶縁層のエッチングレート
が速くなるからである。
In the present invention, the interlayer insulating layer is composed of a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and the boron concentration of the silicon oxide layer can be made thinner on the upper layer side than on the lower layer side. This makes it possible to form a through hole having a diameter that gradually decreases from the top to the bottom, making it easier to embed the conductive material. This is because the lower the boron concentration, the faster the etching rate of the interlayer insulating layer.

【0015】本発明では、前記層間絶縁層は、複数の絶
縁層が積層して構成され、前記工程(d)は、上の絶縁
層にいくにしたがって、エッチングレートが速い条件で
行うことができる。
In the present invention, the interlayer insulating layer is formed by laminating a plurality of insulating layers, and the step (d) can be performed under the condition that the etching rate becomes higher toward the upper insulating layer. .

【0016】2.半導体装置 2.1 第1の半導体装置 本発明の第1の半導体装置は、スルーホールを有する層
間絶縁層を含み、前記層間絶縁層は、ボロンおよびリン
を含む酸化シリコン層から構成され、前記層間絶縁層の
ボロンの濃度は、上層側が下層側より薄い。
2. Semiconductor Device 2.1 First Semiconductor Device A first semiconductor device of the present invention includes an interlayer insulating layer having a through hole, wherein the interlayer insulating layer is composed of a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, The boron concentration of the insulating layer is thinner on the upper layer side than on the lower layer side.

【0017】本発明では、前記スルーホールの径は、上
層側が下層側より大きくすることができる。
In the present invention, the diameter of the through hole may be larger on the upper layer side than on the lower layer side.

【0018】2.2 第2の半導体装置 本発明の第2の半導体装置は、スルーホールを有する層
間絶縁層を含み、前記層間絶縁層は、ボロンおよびリン
を含む第1の酸化シリコン層と、前記第1の酸化シリコ
ン層の上に設けられたボロンおよびリンを含む第2の酸
化シリコン層とを含み、前記第2の酸化シリコン層のボ
ロンの濃度は、前記第1の酸化シリコン層のボロンの濃
度より小さい。
2.2 Second Semiconductor Device A second semiconductor device of the present invention includes an interlayer insulating layer having a through hole, and the interlayer insulating layer includes a first silicon oxide layer containing boron and phosphorus, A second silicon oxide layer containing boron and phosphorus provided on the first silicon oxide layer, wherein the concentration of boron in the second silicon oxide layer is boron in the first silicon oxide layer. Less than the concentration of.

【0019】本発明では、前記第2の酸化シリコン層に
おけるスルーホールの径は、前記第1の酸化シリコン層
におけるスルーホールの径より大きくすることができ
る。
In the present invention, the diameter of the through hole in the second silicon oxide layer can be made larger than the diameter of the through hole in the first silicon oxide layer.

【0020】なお、本発明における半導体装置は、半導
体集積回路に限定されず、トランジスタまたは配線を基
板上に形成するものであり、たとえば液晶ディスプレイ
を含む。
The semiconductor device according to the present invention is not limited to a semiconductor integrated circuit, and transistors or wirings are formed on a substrate and include, for example, a liquid crystal display.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】1.半導体装置の製造方法 図1〜図3を参照して、実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する。
1. Method for Manufacturing Semiconductor Device A method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

【0023】まず、図1(A)に示すように、配線層1
2が設けられた基体10の上に、BPSG層20を形成
する。BPSG層20は、たとえば、シラン化合物(た
とえばシラン)と、酸素やオゾン等と、リンおよびホウ
素を含むガスを気相成長させることにより形成される。
First, as shown in FIG. 1A, the wiring layer 1
The BPSG layer 20 is formed on the substrate 10 on which the 2 is provided. The BPSG layer 20 is formed, for example, by vapor-phase growing a silane compound (for example, silane), oxygen, ozone, and the like, and a gas containing phosphorus and boron.

【0024】次に、図1(B)に示すように、窒素雰囲
気中で800〜900℃のアニールにより、BPSG層
20の平坦化を行う。すなわち、BPSG層20を高温
リフローさせる。
Next, as shown in FIG. 1B, the BPSG layer 20 is planarized by annealing at 800 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. That is, the BPSG layer 20 is reflowed at a high temperature.

【0025】次に、図2(A)に示すように、BPSG
層20の上に、有機シラン化合物と、酸素を含む化合物
(たとえば酸素、オゾン、N2O)とを反応させて、T
EOS系酸化シリコン層30を形成する。有機シラン化
合物としては、たとえばテトラエトキシシラン(tetrae
thoxysilane)、テトラメトキシシラン(tetrametoxysi
lane)、テトラメチルシラン(tetramethylsilane)を
挙げることができる。形成方法としては、たとえばプラ
ズマ化学気相成長(CVD)法を挙げることができる。
形成温度は、たとえば、300〜500℃である。これ
により、BPSG層20とTEOS系酸化シリコン層3
0とからなる層間絶縁層40が形成される。層間絶縁層
40の厚さとしては、たとえば800〜1000nmで
ある。TEOS系酸化シリコン層の厚さは、得ようとす
るスルーホールの形状を考慮して決定される。
Next, as shown in FIG. 2A, BPSG
On the layer 20, an organic silane compound is reacted with a compound containing oxygen (for example, oxygen, ozone, N 2 O) to give T
An EOS-based silicon oxide layer 30 is formed. Examples of the organic silane compound include tetraethoxysilane (tetrae
thoxysilane), tetramethoxysilane
lane) and tetramethylsilane. As a forming method, for example, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method can be mentioned.
The formation temperature is, for example, 300 to 500 ° C. As a result, the BPSG layer 20 and the TEOS-based silicon oxide layer 3
An interlayer insulating layer 40 of 0 and 0 is formed. The thickness of the interlayer insulating layer 40 is, for example, 800 to 1000 nm. The thickness of the TEOS-based silicon oxide layer is determined in consideration of the shape of the through hole to be obtained.

【0026】次に、TEOS系酸化シリコン層30の上
に、所定のパターンを有するレジスト層R1を形成す
る。
Next, a resist layer R1 having a predetermined pattern is formed on the TEOS type silicon oxide layer 30.

【0027】次に、図2(B)に示すように、レジスト
層R1をマスクとして、層間絶縁層40を異方性エッチ
ングし、スルーホール60を形成する。このエッチング
は、公知のエッチング方法を利用して行うことができ、
たとえばドライエッチング方法を挙げることができる。
ドライエッチング方法の具体例としては、リアクティブ
イオンエッチング、誘導結合型プラズマエッチング、E
CRプラズマエッチングを挙げることができる。エッチ
ャントとしては、層間絶縁層40をエッチングすること
ができるものであれば特に限定されず、CF系のガス
(たとえばCHF 3、CF4)を含むガスを挙げることが
できる。
Next, as shown in FIG.
Anisotropically etch the interlayer insulating layer 40 using the layer R1 as a mask
To form a through hole 60. This etching
Can be performed using a known etching method,
For example, a dry etching method can be used.
A specific example of the dry etching method is reactive
Ion etching, inductively coupled plasma etching, E
CR plasma etching can be mentioned. Etch
Etching the interlayer insulating layer 40
The gas is not particularly limited as long as it is capable of
(Eg CHF 3, CFFour) Containing gas
it can.

【0028】次に、図3(A)に示すように、スルーホ
ール60におけるTEOS系酸化シリコン層30および
BPSG層20をサイドエッチングする。このエッチン
グは、TEOS系酸化シリコン層30のエッチングレー
トが、BPSG層20のエッチングレートより速くなる
ような条件で行われる。具体的には、フッ酸またはフッ
酸と緩衝液との溶液をエッチング液としてサイドエッチ
ングを行うと、TEOS系酸化シリコン層30のエッチ
ングレートを、BPSG層20のエッチングレートより
速くすることができる。これにより、エッチング後にお
いて、TEOS系酸化シリコン層30におけるホール6
2の径が、BPSG層20におけるホール64の径より
大きくなる。その結果、後の工程で、スルーホール60
に導電材を埋め込み易くなる。
Next, as shown in FIG. 3A, the TEOS type silicon oxide layer 30 and the BPSG layer 20 in the through hole 60 are side-etched. This etching is performed under the condition that the etching rate of the TEOS-based silicon oxide layer 30 is faster than the etching rate of the BPSG layer 20. Specifically, when side etching is performed using hydrofluoric acid or a solution of hydrofluoric acid and a buffer solution as an etching solution, the etching rate of the TEOS-based silicon oxide layer 30 can be made faster than the etching rate of the BPSG layer 20. As a result, after etching, the holes 6 in the TEOS-based silicon oxide layer 30 are removed.
The diameter of 2 is larger than the diameter of the hole 64 in the BPSG layer 20. As a result, in the subsequent process, the through hole 60
It becomes easy to embed a conductive material in the.

【0029】また、このエッチング工程で、TEOS系
酸化シリコン層30とレジスト層R1との間の界面をエ
ッチング液が染み込んで、レジスト層が浮いてはがれた
としても、先にスルーホール60が形成されているた
め、後述の比較例のような問題は生じない。すなわち、
スルーホール60を所望の領域に確実に形成することが
できる。
Further, in this etching process, even if the etching solution permeates the interface between the TEOS type silicon oxide layer 30 and the resist layer R1 and the resist layer is lifted off, the through hole 60 is first formed. Therefore, the problem as in the comparative example described later does not occur. That is,
The through hole 60 can be surely formed in a desired area.

【0030】次に、レジスト層R1を除去した後、図3
(B)に示すように、スルーホール60内にコンタクト
層70を形成する。コンタクト層70は、たとえば、ス
ルーホール60内に導電材を充填し、導電材をエッチバ
ックすることにより形成される。導電材としては、たと
えば、タングステン、アルミニウム、アルミニウム合
金、銅、銅合金を挙げることができる。導電材をホール
内に充填する方法としては、CVD方、PVD法、めっ
き法を挙げることができる。
Next, after removing the resist layer R1, FIG.
As shown in (B), the contact layer 70 is formed in the through hole 60. The contact layer 70 is formed, for example, by filling the through hole 60 with a conductive material and etching back the conductive material. Examples of the conductive material include tungsten, aluminum, aluminum alloys, copper, and copper alloys. Examples of the method of filling the hole with the conductive material include a CVD method, a PVD method, and a plating method.

【0031】2.作用効果 以下、実施の形態に係る作用効果について説明する。2. Effect Hereinafter, the function and effect of the embodiment will be described.

【0032】(1)上述の実施の形態では、層間絶縁層
40を異方性エッチングし、スルーホール60を形成し
た後、スルーホール60における層間絶縁層40をサイ
ドエッチングしている。このサイドエッチング工程は、
TEOS系酸化シリコン層30のエッチングレートが、
BPSG層20のエッチングレートに比べて速い条件で
行われる。したがって、スルーホール60の上部(TE
OS系酸化シリコン層におけるホール)62の径を、ス
ルーホール60の下部の径(BPSG層におけるホー
ル)64より大きくすることができる。その結果、スル
ーホール60に導電材を埋め込みやすい。
(1) In the above embodiment, the interlayer insulating layer 40 is anisotropically etched to form the through hole 60, and then the interlayer insulating layer 40 in the through hole 60 is side-etched. This side etching process is
The etching rate of the TEOS-based silicon oxide layer 30 is
The etching rate is higher than the etching rate of the BPSG layer 20. Therefore, the upper portion of the through hole 60 (TE
The diameter of the hole 62 in the OS-based silicon oxide layer can be made larger than the diameter (hole in the BPSG layer) 64 below the through hole 60. As a result, the conductive material is easily embedded in the through hole 60.

【0033】また、層間絶縁層40のサイドエッチング
工程で、仮にレジスト層R1がはがれたり、ずれたりし
た場合でも、既にスルーホール60は形成されているた
め、スルーホールを所望の領域に形成するのが困難にな
るという問題は、生じない。すなわち、本実施の形態に
よれば、導電材を埋め込みやすいスルーホール60を形
成できるとともに、そのスルーホール60を所望の領域
に確実に形成することができる。したがって、歩留まり
の向上を図ることができる。
Further, even if the resist layer R1 is peeled or displaced in the side etching step of the interlayer insulating layer 40, the through hole 60 is already formed. Therefore, the through hole is formed in a desired region. The problem of becoming difficult does not arise. That is, according to the present embodiment, it is possible to form the through hole 60 in which the conductive material is easily embedded, and it is possible to reliably form the through hole 60 in a desired region. Therefore, the yield can be improved.

【0034】(2)この半導体装置の製造方法は、スル
ーホールの形成密度が高いデバイス、たとえば電源I
C、メモリ、ドライバを製造するのに有用である。スル
ーホールの形成密度が高いと、スルーホールを形成する
際に生じる比較例の問題点、すなわちレジスト層がはが
れたり、ずれたりし易いからである。
(2) In this method of manufacturing a semiconductor device, a device having a high formation density of through holes, for example, a power source I is used.
It is useful for manufacturing C, memory, and driver. This is because if the formation density of the through holes is high, the problem of the comparative example that occurs when forming the through holes, that is, the resist layer is easily peeled off or displaced.

【0035】3.半導体装置 以上の半導体装置の製造方法により形成された、半導体
装置は、たとえば次の構成を有する。
3. Semiconductor Device A semiconductor device formed by the above semiconductor device manufacturing method has, for example, the following configuration.

【0036】図3(B)に示すように、層間絶縁層40
は、第1絶縁層(BPSG層)20と第2絶縁層(TE
OS系酸化シリコン層)30とを含む。層間絶縁層40
には、スルーホール60が設けられている。スルーホー
ル60の上部62の径は、スルーホール60の下部64
の径より大きい。
As shown in FIG. 3B, the interlayer insulating layer 40
Is a first insulating layer (BPSG layer) 20 and a second insulating layer (TE
OS-based silicon oxide layer) 30. Interlayer insulation layer 40
A through hole 60 is provided in the. The diameter of the upper portion 62 of the through hole 60 is equal to that of the lower portion 64 of the through hole 60.
Larger than the diameter of.

【0037】4.比較例 図5(A)に示すようにレジスト層R2をマスクとして
層間絶縁層130の上部を等方性エッチングした後、図
5(B)に示すように層間絶縁層130を異方性エッチ
ングしてスルーホール160を形成することが考えられ
る。
4. Comparative Example After the upper portion of the interlayer insulating layer 130 is isotropically etched using the resist layer R2 as a mask as shown in FIG. 5A, the interlayer insulating layer 130 is anisotropically etched as shown in FIG. 5B. It is conceivable to form the through hole 160 as a result.

【0038】しかし、レジスト層R2と層間絶縁層13
0との密着性が悪い場合、レジスト層R2と層間絶縁層
130との間をエッチング液が染み込み易い。このた
め、レジスト層R2との界面付近の層間絶縁層130の
横方向のエッチングレートは、縦方向に比べて速くなっ
てしまう。したがって、層間絶縁層130の表層部分の
横方向のエッチングが過度に進行し、層間絶縁層130
とレジスト層R2の中央部との間に空間が生じてしま
う。なお、これは、層間絶縁層130を長時間、等方性
エッチングする必要がある場合に顕著である。このよう
に、レジスト層R2が浮くと、レジスト層R2がはがれ
てしまったり、レジスト層R2がずれてしまったりする
ことがある。レジスト層R2がはがれたり、ずれたりす
ると、異方性エッチングの工程で、スルーホールを形成
しようとする領域をエッチングすることが困難となる。
その結果、歩留まりが低下する。
However, the resist layer R2 and the interlayer insulating layer 13
When the adhesiveness with 0 is poor, the etching liquid easily penetrates between the resist layer R2 and the interlayer insulating layer 130. Therefore, the etching rate in the lateral direction of the interlayer insulating layer 130 near the interface with the resist layer R2 becomes faster than in the vertical direction. Therefore, the lateral etching of the surface layer portion of the interlayer insulating layer 130 excessively proceeds, and the interlayer insulating layer 130 is etched.
There is a space between the resist and the central portion of the resist layer R2. Note that this is remarkable when the interlayer insulating layer 130 needs to be isotropically etched for a long time. When the resist layer R2 floats in this way, the resist layer R2 may peel off or the resist layer R2 may shift. If the resist layer R2 peels off or shifts, it becomes difficult to etch the region where the through hole is to be formed in the anisotropic etching process.
As a result, the yield is reduced.

【0039】5.変形例 (1)上述の実施の形態では、層間絶縁層40は、2層
から構成した。しかし、これに限定されず、1層のみか
ら構成してもよい。この場合は、層間絶縁層40は、B
PSG層のみから構成することができる。このBPSG
層は、ボロンの濃度が上層側にいくにしたがって薄くな
るように構成することができる。なお、ボロンの濃度が
薄いほど、たとえばフッ酸をエッチング液とするエッチ
ングにおいて、エッチングレートが速いという特性があ
る。この構成によれば、図4に示すように、上から下に
いくにしたがって、スルーホール60の径を徐々に小さ
くすることができる。
5. Modification (1) In the above-described embodiment, the interlayer insulating layer 40 is composed of two layers. However, the present invention is not limited to this and may be composed of only one layer. In this case, the interlayer insulating layer 40 is B
It can be composed of only the PSG layer. This BPSG
The layer can be configured so that the concentration of boron becomes thinner toward the upper layer side. It should be noted that the lower the boron concentration, the faster the etching rate in etching using hydrofluoric acid as an etching solution, for example. According to this structure, as shown in FIG. 4, the diameter of the through hole 60 can be gradually reduced from top to bottom.

【0040】(2)上述の実施の形態では、BPSG層
20とTEOS系酸化シリコン層30との組み合わせの
例を示した。しかし、これに限定されず、層間絶縁層4
0のサイドエッチングの際に、上の絶縁層が下の絶縁層
よりエッチングレートを速くすることができるような材
質の組み合わせであればよい。
(2) In the above embodiment, an example of the combination of the BPSG layer 20 and the TEOS type silicon oxide layer 30 has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the interlayer insulating layer 4
Any combination of materials may be used so that the upper insulating layer has a higher etching rate than the lower insulating layer in the side etching of 0.

【0041】たとえば、層間絶縁層40は、2層のBP
SG層から構成させることもできる。この場合、上のB
PSG層のボロンの濃度は、下のBPSG層のボロンの
濃度より小さくなるように構成するとよい。これによ
り、サイドエッチング工程で、上のBPSG層のエッチ
ングレートは、下のBPSG層のエッチングレートより
速くなる。また、このような層間絶縁層40を形成する
場合、上のBPSG層と下のBPSG層を同時に高温リ
フローさせてもよいし、または、下のBPSG層を高温
リフローさせた後、上のBPSG層を形成して上のBP
SG層を高温リフローさせることができる。
For example, the interlayer insulating layer 40 is composed of two layers of BP.
It can also be composed of an SG layer. In this case, B above
The boron concentration of the PSG layer may be lower than the boron concentration of the lower BPSG layer. As a result, the etching rate of the upper BPSG layer becomes higher than that of the lower BPSG layer in the side etching process. Further, when forming such an interlayer insulating layer 40, the upper BPSG layer and the lower BPSG layer may be simultaneously reflowed at high temperature, or the lower BPSG layer may be reflowed at high temperature and then the upper BPSG layer is reflowed. Forming a BP on top
The SG layer can be hot reflowed.

【0042】(3)層間絶縁層40は、絶縁層を3層以
上積層して構成してもよい。この場合、サイドエッチン
グ工程において、上の絶縁層にいくにしたがって、エッ
チングレートを速くすることができるような材質が選択
される。
(3) The interlayer insulating layer 40 may be formed by laminating three or more insulating layers. In this case, in the side etching step, a material that can increase the etching rate as the insulating layer is formed is selected.

【0043】(4)層間絶縁層40は、第1層目の層間
絶縁層(たとえばゲート電極とその上に設けられた配線
層とを絶縁するための層間絶縁層)を構成してもよい
し、第2層目以上の層間絶縁層を構成してもよい。な
お、層間絶縁層40が第1層目の層間絶縁層を構成する
場合に、上述の実施の形態の方法は、特に有用である。
第1層目の層間絶縁層のスルーホールの形成密度は高い
からである。
(4) The interlayer insulating layer 40 may form a first interlayer insulating layer (for example, an interlayer insulating layer for insulating the gate electrode and the wiring layer provided thereon). The second and higher interlayer insulating layers may be formed. The method of the above-described embodiment is particularly useful when the interlayer insulating layer 40 constitutes the first interlayer insulating layer.
This is because the formation density of through holes in the first interlayer insulating layer is high.

【0044】(5)上述の実施の形態では、レジスト層
R1を形成した状態で、スルーホール60における層間
絶縁層40をサイドエッチングした。しかし、これに限
定されず、レジスト層R1を除去した後に、スルーホー
ル60における層間絶縁層40をサイドエッチングして
もよい。
(5) In the above-described embodiment, the interlayer insulating layer 40 in the through hole 60 is side-etched with the resist layer R1 formed. However, the invention is not limited to this, and the interlayer insulating layer 40 in the through hole 60 may be side-etched after removing the resist layer R1.

【0045】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変
形実施が可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

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

【図1】実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式
的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式
的に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.

【図3】実施の形態に係る半導体装置の製造工程を模式
的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.

【図4】変形例に係る半導体装置の製造工程を模式的に
示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a modification.

【図5】比較例に係る問題点を模式的に示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a problem with a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基体 12 配線層 20 BPSG層 30 TEOS系酸化シリコン層 40 層間絶縁層 60 スルーホール 62 スルーホールの上部 64 スルーホールの下部 70 コンタクト層 10 Base 12 wiring layers 20 BPSG layer 30 TEOS-based silicon oxide layer 40 Interlayer insulation layer 60 through holes 62 Top of through hole 64 Lower part of through hole 70 Contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 JJ08 JJ09 JJ11 JJ12 JJ19 KK00 NN31 PP06 PP14 PP26 QQ09 QQ10 QQ12 QQ13 QQ16 QQ21 QQ31 QQ33 QQ35 QQ37 QQ74 QQ75 RR04 RR15 SS01 SS02 SS04 SS11 SS15 XX02 5F058 BA20 BD01 BD02 BD04 BF02 BF07 BJ05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F033 JJ08 JJ09 JJ11 JJ12 JJ19                       KK00 NN31 PP06 PP14 PP26                       QQ09 QQ10 QQ12 QQ13 QQ16                       QQ21 QQ31 QQ33 QQ35 QQ37                       QQ74 QQ75 RR04 RR15 SS01                       SS02 SS04 SS11 SS15 XX02                 5F058 BA20 BD01 BD02 BD04 BF02                       BF07 BJ05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)第1絶縁層を形成する工程、
(b)前記第1絶縁層の上に、第2絶縁層を形成する工
程、(c)前記第2絶縁層の上に、所定のパターンを有
するマスク層を形成する工程、(d)前記マスク層をマ
スクとして、前記第1絶縁層および前記第2絶縁層をエ
ッチングして、スルーホールを形成する工程、および
(e)前記スルーホールにおける前記第1絶縁層および
前記第2絶縁層をサイドエッチングする工程、を含み、 前記工程(e)は、前記第2絶縁層のエッチングレート
が、前記第1絶縁層のエッチングレートに比べて速い条
件で行われる、半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a first insulating layer,
(B) forming a second insulating layer on the first insulating layer, (c) forming a mask layer having a predetermined pattern on the second insulating layer, (d) the mask Etching the first insulating layer and the second insulating layer using the layer as a mask to form a through hole, and (e) side etching the first insulating layer and the second insulating layer in the through hole. And the step (e) is performed under the condition that the etching rate of the second insulating layer is faster than the etching rate of the first insulating layer.
【請求項2】 請求項1において、 前記第1絶縁層は、ボロンとリンとを含む酸化シリコン
層であり、 前記第2絶縁層は、有機シラン化合物と、酸素を含む化
合物とを反応させて形成された酸化シリコン層である、
半導体装置の製造方法。
2. The first insulating layer according to claim 1, wherein the first insulating layer is a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and the second insulating layer is obtained by reacting an organic silane compound with a compound containing oxygen. Formed silicon oxide layer,
Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項3】 (a)層間絶縁層を形成する工程、
(b)前記層間絶縁層の上に、所定のパターンを有する
マスク層を形成する工程、(c)前記マスク層をマスク
として、前記層間絶縁層をエッチングして、スルーホー
ルを形成する工程、および(d)前記スルーホールにお
ける前記層間絶縁層をサイドエッチングする工程を含
み、 前記工程(d)は、前記層間絶縁層の上部のエッチング
レートが、前記層間絶縁層の下部のエッチングレートよ
り速い条件で行われる、半導体装置の製造方法。
3. (a) a step of forming an interlayer insulating layer,
(B) forming a mask layer having a predetermined pattern on the interlayer insulating layer, (c) etching the interlayer insulating layer using the mask layer as a mask to form a through hole, and (D) including a step of side-etching the interlayer insulating layer in the through hole, wherein in the step (d), an etching rate of an upper portion of the interlayer insulating layer is faster than an etching rate of a lower portion of the interlayer insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed.
【請求項4】 請求項3において、 前記層間絶縁層は、ボロンおよびリンを含む酸化シリコ
ン層から構成され、 前記酸化シリコン層のボロンの濃度は、上層側が下層側
より薄い、半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the interlayer insulating layer is composed of a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and the concentration of boron in the silicon oxide layer is thinner on the upper layer side than on the lower layer side. .
【請求項5】 請求項3において、 前記層間絶縁層は、複数の絶縁層が積層して構成され、 前記工程(d)は、上の絶縁層にいくにしたがって、エ
ッチングレートが速い条件で行われる、半導体装置の製
造方法。
5. The interlayer insulating layer according to claim 3, wherein the interlayer insulating layer is formed by stacking a plurality of insulating layers, and the step (d) is performed under a condition that an etching rate becomes higher toward an upper insulating layer. , A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 スルーホールを有する層間絶縁層を含
み、 前記層間絶縁層は、ボロンおよびリンを含む酸化シリコ
ン層から構成され、 前記層間絶縁層のボロンの濃度は、上層側が下層側より
薄い、半導体装置。
6. An interlayer insulating layer having a through hole, wherein the interlayer insulating layer is composed of a silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and the boron concentration of the interlayer insulating layer is lower on the upper layer side than on the lower layer side. Semiconductor device.
【請求項7】 請求項6において、 前記スルーホールの径は、上層側が下層側より大きい、
半導体装置。
7. The diameter of the through hole according to claim 6, wherein the upper layer side is larger than the lower layer side.
Semiconductor device.
【請求項8】 スルーホールを有する層間絶縁層を含
み、 前記層間絶縁層は、ボロンおよびリンを含む第1の酸化
シリコン層と、前記第1の酸化シリコン層の上に設けら
れたボロンおよびリンを含む第2の酸化シリコン層とを
含み、 前記第2の酸化シリコン層のボロンの濃度は、前記第1
の酸化シリコン層のボロンの濃度より小さい、半導体装
置。
8. An interlayer insulating layer having a through hole, wherein the interlayer insulating layer includes a first silicon oxide layer containing boron and phosphorus, and a boron and phosphorus layer provided on the first silicon oxide layer. And a second silicon oxide layer containing the second silicon oxide layer, the boron concentration of the second silicon oxide layer is
A semiconductor device having a boron concentration less than that of the silicon oxide layer of.
【請求項9】 請求項8において、 前記第2の酸化シリコン層におけるスルーホールの径
は、前記第1の酸化シリコン層におけるスルーホールの
径より大きい、半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the diameter of the through hole in the second silicon oxide layer is larger than the diameter of the through hole in the first silicon oxide layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015185557A (en) * 2014-03-20 2015-10-22 株式会社東芝 Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same

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