JP2004503087A - Method of forming a patterned insulating layer on a metal layer - Google Patents

Method of forming a patterned insulating layer on a metal layer Download PDF

Info

Publication number
JP2004503087A
JP2004503087A JP2002507434A JP2002507434A JP2004503087A JP 2004503087 A JP2004503087 A JP 2004503087A JP 2002507434 A JP2002507434 A JP 2002507434A JP 2002507434 A JP2002507434 A JP 2002507434A JP 2004503087 A JP2004503087 A JP 2004503087A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
covering material
insulating layer
etching
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002507434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ジルヴァ ヤラーク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2004503087A publication Critical patent/JP2004503087A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76804Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics by forming tapered via holes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76819Smoothing of the dielectric

Abstract

本発明は、金属層(12)上にパターン化された絶縁層(14)を形成する方法に関する。該方法によれば、金属層(12)に絶縁層(14)を被着し、絶縁層(14)にカバリング材料(16)を被着し、かつ絶縁材料(14)及びカバリング材料(16)をプラズマエッチングプロセスでエッチングする。カバリング材料(16)を絶縁層(14)への被着に引き続きパターン化し、かつカバリング材料(16)のパターン化に引き続きプラズマエッチングプロセスを実施し、パターン化及び平坦化された絶縁層(14)を形成する。The present invention relates to a method for forming a patterned insulating layer (14) on a metal layer (12). According to the method, the insulating layer (14) is applied to the metal layer (12), the covering material (16) is applied to the insulating layer (14), and the insulating material (14) and the covering material (16) are applied. Is etched by a plasma etching process. Patterning the covering material (16) following deposition on the insulating layer (14), and performing a plasma etching process subsequent to patterning the covering material (16) to form a patterned and planarized insulating layer (14). To form

Description

【0001】
本発明は、金属層に絶縁材料を被着し、絶縁層にカバリング材料を被着し、かつ絶縁材料及びカバリング材料をプラズマエッチングプロセスでエッチングすることにより、金属層上にパターン化された絶縁層を形成する方法に関する。
【0002】
従来の技術
集積回路を製造する際には、しばしば、絶縁層を金属層上に被着することが必要である。この絶縁層は、下方の金属層を後で絶縁層に被着される別の上方金属層に対して絶縁するために働く。絶縁層により分離された金属層の意図的コンタクトのために、上方金属層を被着する前にコンタクト孔(ビア)が絶縁層内に形成される。絶縁層としては、しばしば酸化物層(TEOS)が使用され、該酸化物層は上方の金属層を被着する前に平坦化される。平坦化された中間層内にコンタクト孔を形成するための慣用の方法は、エッチング法である。
【0003】
図3には、従来の技術の標準法のプロセスステップが断面図により例示されている。
【0004】
図3aは、左側に基板110を示し、該基板上には2つのパターン化された金属路112が配置されている。この第1の金属層112のパターン化後に、図3aの右側に示されているように、酸化物層(TEOS)114が堆積される。
【0005】
図3bには、平坦化の目的のための装置の第1のレジスト塗布か示されてる。図3bの左側は、図3aの右側に等しい。図3bの右側には、酸化物層114内の段部を良好に平滑にするための、酸化物層114上の良好に平坦化するレジスト116が存在する。
【0006】
図3cには、第1のプラズマエッチングプロセスが示されている。図3cの左側は、図3bの右側に等しい。プラズマエッチングプロセスにおいて、レジスト116及び酸化物層114はほぼ同じエッチング速度で規定された最小厚さにエッチングされる。それによって、図3cの右側に示された平坦化された酸化物層114が得られる。プラズマエッチングプロセスは、例えば酸素濃度の適当な選択により、エッチング速度がレジスト層116及び酸化物層114に関して可能な限り一致するように設定される。このようにして、理想的な場合にはレジスト層116の表面が酸化物層114の表面上に示される。
【0007】
図3dには、第2の酸化物堆積が示されている。図3dの左側は、図3cの右側に等しい。第2の酸化物堆積後に、少なくとも殆ど平坦な表面を有する全酸化物層114、118が得られる。
【0008】
図3eは、レジスト層120を被着するための別のステップを示す。図3eの左側は、図3dの右側に等しい。ここで行われる第2のレジスト塗布後に、全酸化物層114、118上のレジスト層120が得られる。
【0009】
図3fには、レジスト層120をフォトリソグラフィーによりパターン化する方法が示されている。フォトリソグラフィープロセスにより、レジスト層120内に開口122が生じる。図3fの左側は、図3eの右側に等しい。図3fの右側には、フォトリソグラフィープロセスの最終状態が示されており、この場合には今やレジスト層120は開口122を有するので、酸化物層114、118は部分的に露出されている。
【0010】
図3gには、酸化物層114、118内にコンタクト孔を形成するためのプラズマエッチングプロセスの第1ステップが示されている。図3gの左側は、図3fの右側に等しい。第1の等方性プラズマエッチングステップにより、エッチングによりレジスト層120内の孔122の領域における酸化物114、118の表面に凹所124が形成される。
【0011】
図3hは、さらなるプラズマエッチングステップを説明するものである。図3hの左側には、図3hの右側に示されたと同じ状態が示されている。異方性エッチングプロセスにより、酸化物層114、118内にコンタクト孔が完成エッチングされ、これらのコンタクト孔は今や等方性部分124と異方性部分126からなる。
【0012】
図3iには、残留したレジスト層120がプラズマエッチングプロセスにより除去されることが示されている。図3iの左側は、図3hの右側に等しい。プラズマエッチングプロセスにより、レジスト120は除去されるので、結果として、金属層112の上に配置されかつ部分的に平坦化されたコンタクト孔124を有する酸化物層114、118が得られる。コンタクト孔124、126の領域124内の上方孔縁部の平坦化により、後でそれぞれの孔124、126内に堆積される上方金属層の良好な縁部カバリングが保証される。
【0013】
図3に示された方法は、良好に平坦化された絶縁層を提供する。しかしながら、大多数のプロセスステップに基づき著しく費用がかかる。コンタクト孔の上方孔縁部は、部分的に平坦化されているにすぎない。原則的には、大多数のプロセスステップに基づき欠陥の確率が上昇する恐れがある。
【0014】
発明の利点
本発明は、カバリング材料を絶縁層への被着に引き続きパターン化し、かつカバリング材料のパターン化に引き続きプラズマエッチングプロセスを実施し、その際パターン化及び平坦化された絶縁層を形成することによる請求項1の記載の形式の方法を基礎とする。従って、本発明によれば、絶縁層へのカバリング材料の被着後にまず第1のプラズマエッチングプロセスを実施し、引き続き酸化層を別の酸化物堆積により再び形成し、再度レジスト層を塗布しかつこれを初めてパターン化して、所望のパターンを酸化物層内に形成する必要はない。むしろ、カバリング材料を絶縁層への被着に引き続きパターン化しかつ引き続いてのプラズマエッチングプロセスにおいて絶縁層の所望のパターンを形成することが可能である。この場合、酸化物層の厚さはカバリング層の塗布前に十分な大きさであることに留意すべきであり、例えばこの厚さは従来の技術において別々に被着された酸化物層の和にほぼ等しくてもよい。
【0015】
有利には、カバリング材料はレジストである。レジストは簡単に酸化物層に塗布することができ、かつこれらは特にマスクを形成するために好適である。
【0016】
この関係において、カバリング材料をフォトリソグラフィーによりパターン化するのが特に有効である。
【0017】
これにより、極めて精確なパターンが形成され、該パターンは次いで密にパッキングされた集積回路の精度においてプラスに現れる。
【0018】
絶縁層は、有利には酸化物層(TEOS)である。酸化物層は、密にパッキングされた集積回路において絶縁層として有利であることが立証されている。
【0019】
プラズマエッチングプロセスを1ステップで実施し、その際カバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1±0.4であるのが有利である。このようなエッチング速度比においては、被着された層の適当な厚さで、同じ形式の方法で、即ち唯一の製造ステップで所望の結果を得ることを達成することができる。
【0020】
他面、プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有し、その際第1のステップでエッチングにより少なくとも1つの等方性凹所を絶縁層内に形成し、第2のステップでエッチングにより少なくとも1つの異方性凹所を絶縁層内に形成し、第3のステップで平坦化を行いかつ第4のステップで異方性凹所を仕上げエッチングして貫通孔を形成するのも有利である。このようにしてコンタクト孔を特に制御して形成することができる。層厚及びエッチングパラメータの適当な選択によりその表面が有利に面取りされたコンタクト孔が得られる。
【0021】
さらに、プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有しており、その際第1ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際一次カバリング材料をエッチングしかつ少なくとも1つの段部を絶縁層内に形成し、第2ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁層エッチング速度に対する比が1±0.4であり、その際エッチングにより少なくとも1つの凹所を絶縁層内に形成しかつ平坦化を行い、第3ステップで固定の時間にわたり凹所をさらにエッチングしかつ第4ステップで凹所を仕上げエッチングして貫通孔を形成するのが有利である。それによって、第1ステップで、まずカバリング材料の除去に配慮することができ、一方第2ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比の適当な選択により絶縁層内の凹所のエッチングを開始しかつ平坦化を行う。次いで、第3ステップではエッチング速度の比は重要ではない;むしろ固定の時間にわたって凹所をさらにエッチングする。カバリング材料が既に完全に除去されていてもよい第4ステップにおいては、エッチング速度は問題でなく、なお、仕上げエッチングしてコンタクト孔を形成することのみが問題である。
【0022】
同様に、プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有し、その際第1ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際固定の時間にわたって少なくとも1つの段部を絶縁層内に形成し、第2ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際一次カバリング材料をエッチングし、第3ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1±0.4であり、その際エッチングにより少なくとも1つの凹所を絶縁層内に形成しかつ平坦化を行い、第4ステップで固定の時間にわたり凹所をさらにエッチングして貫通孔を形成しかつ第5ステップで凹所を仕上げエッチングするのが有利である。従って、この実施態様では、まず固定の時間にわたり段部を絶縁層内に形成し、その際僅かにカバリング材料をプラズマエッチングプロセスにより除去するに過ぎない。それによって、まずさらなるエッチングステップのための明確に規定された初期条件がつくり出され、このことは絶縁層の表面パターンに関する特に正確な結果をもたらす。
【0023】
本発明による方法の特に有利な実施態様においては、絶縁層を1回の堆積により被着する。絶縁材料の堆積を複数のステップで行うことが可能でありかつ絶縁層その都度要求される品質及び厚さに基づきまた有効である場合でも、方法の経済性に関しては時折、プロセスステップの数を減らすために絶縁材料を唯一のステップで被着させるのが有利である。
【0024】
場合によっては、プラズマエッチングプロセスに引き続き残留したカバリング材料をプラズマストリッピングにより除去するのが有利である。それにより、本来のプラズマエッチングプロセスは、被着される層厚及びエッチング速度比に関して、プラズマエッチングプロセスの終了時でもなおカバリング材料が絶縁層上に残留するように可変に構成することができる。その後、これをプラズマストリッピングにより除去する。
【0025】
次いで、本発明による方法のさらなる実施態様によれば、金属層と絶縁層からなる完成した装置の上にもう1つの上方金属層を被着する。表面が面取りされたコンタクト孔は、これらは良好な縁部カバリングを保証するために、特に別の金属層を被着するために好適である。従って、該方法は、結局中間位置にある絶縁層を有するしばしば必要とされる多層金属化物の製造に利用することができる。
【0026】
本発明は、平坦化とコンタクト孔のエッチングを一緒にすることにより製造方法の簡単化を達成することができるという驚異的な結果を基礎とする。それにもかかわらず、特にコンタクト孔の形態に関して、満足すべき結果が得られる。集積回路の製造においてプロセスステップの数が減らされることにより、欠陥の数が減少し、このことは一層高い歩留まりをもたらす。コンタクト孔の形は、本発明に基づきプロセスパラメータを変更することにより、例えばレジストの種類、フォトリソグラフィーの実施形式及び層の厚さ、及び特にエッチング速度の比に関するプラズマエッチングプロセスのパラメータの変更により影響を及ぼすことができる。コンタクト孔の所望の面取りは、その拡大をもたらす。この拡大は、リソグラフィーで使用されかつレジストマスクのパターン化の際に使用される露光マスクにおける寸法の適合により補償することができる。
【0027】
図面
以下に、添付図面を参照して実施例により本発明を説明する。
【0028】
実施例の記載
図1には、本発明による方法の第1実施例のプロセスステップが種々の図式化された層構造に示されている。
【0029】
図1aは、基板10と、その上に配置されかつパターン化された金属路12とが断面図で示されている。この図1aの左側に示された装置は、酸化物堆積により、右側に示され、基板10及びパターン化された金属路12の上に付加的に配置された装置に移行する。図3aの相応する図面と比較すると、図1aの酸化物層14は、図3aの従来の技術の酸化物層114よりも大きな厚さを有することが明らかである。例えば、酸化物層14の厚さは、図3に基づく従来の技術の酸化物層の2回の堆積物の厚さの和に相当することができる。
【0030】
図1bには、レジスト層16の塗布が示されている。図1bの左部分は、図1aの右部分に等しい。図1bの右部分において、基板10、金属路12及び酸化物層14の他にレジスト層16が示されている。
【0031】
この図面は、図1cの左側に再度示されている。本発明による方法によれば、レジスト層16の塗布に引き続きリソグラフィープロセスを実施する。これは図1cに示されている。図1cの右側に、レジスト層内の孔22が認識され、これらの孔は酸化物層14の表面のある程度の領域を露出させる。
【0032】
図1dには、プラズマエッチングプロセスの第1ステップが示されている。図1dの左側は、図1cの右側に等しい。まず、等方性エッチングプロセスを行い、該等方性エッチングプロセスは、図3gとの関係で説明した従来の技術の等方性エッチングよりも短く選択する。該等方性エッチングプロセスは、酸化物層14の表面の、レジスト層16の貫通孔22の領域に窪み24を形成する。
【0033】
図1eには、プラズマエッチングプロセスのさらなるステップとして異方性エッチングが示されている。図1eの左側は、図1dの右側に等しい。図1eの右側には、付加的に窪み24の続きとして異方性凹所26が示されている。
【0034】
図1fは、平坦化のため及び酸化物層14内の凹所24,26のさらなる形成のためのプラズマエッチングプロセスのさらなるステップを示す。図1fの左側は、図1eの右側に等しい。図1fの右側には、基板10と、金属路12と、凹所24,26を有する酸化物層14とからなる平坦化された層列が示されている。既に、凹所24,26は表面が面取りされていることが認識される。
【0035】
図1gには、どのようにして該装置が仕上げエッチングされるかが示されている。図1gの左側は、図1fの右側に等しい。プラズマエッチングにより、凹所24,26を、有利には面取りされた縁部を有する酸化物層14を貫通する貫通孔28が生じるようにさらに加工する。
【0036】
それぞれの層の除去の速度もしくは除去速度の比は、著しくプラズマエッチングプロセスのパラメータに依存する。このパラメータの適当な選択及び変化により、層を種々のプロセスステップで選択的かつ意図的に除去することができ、このことは結局製造プロセスにおける精度を改良する。
【0037】
エッチングプロセスのパラメータを製造プロセス中に変化させる本発明による方法の一部としての多段階式プラズマエッチングプロセスの1例が図2に示されている。図2aの左側は、図1dの右側に等しい。図2aに示された平坦化ステップは、プラズマエッチングにより行う。この場合、エッチングパラメータは、有利にはレジスト層16がエッチングされるように設定する。酸化物層14において、もっぱら段部30をエッチングする。図2aの右側で、レジスト層16は既に著しく除去されているが、一方酸化物層内には前記の僅かな段部30が存在するにすぎないことが認識される。
【0038】
今や、図2bには、どのように別のエッチングパラメータでさらに処理するかが示されている。この場合には、図2bの左側の図は、図2aの右側の図に等しい。ここでは、エッチングパラメータは、レジストエッチング速度がほぼ酸化物層エッチング速度に等しいように選択されている。従って、高い平坦化エッチング度と同時に酸化物層14における凹所30の後続形成が達成される。
【0039】
図2cには、プラズマエッチングプロセスのもう1つのステップが示されている。図2cの左側は、図2bの右側に等しい。凹所30をさらなるエッチングにより引き続き形成する。その結果は、図2cに右側に示されている。今や、もはやエッチング速度は重要ではない。図2cに相応するプロセスステップのための固定時間に設定することができる。
【0040】
図2dにおいて、凹所30をさらに貫通孔28まで加工する。この場合、図2dの左側は、図2cの右側に等しい。図2dの右側には、完成した貫通孔28が示されている。このプロセスステップにおいては、レジストと酸化物のエッチング速度の比は重要でない。
【0041】
図1gと図2dの右側に示された層列は、さらなる金属化層を被着するための出発点を形成する。表面が面取りされたコンタクト孔は、特に別の金属層を被着するために適当である。それというのも、これらは良好な縁部カバリングを保証するからである。それにより、該方法は、結局中間に位置する絶縁層を有するしばしば必要とされる多層金属化物を製造するために利用することができる。
【0042】
本発明に基づく実施例の前記記載は、本発明を説明するだけのものであって、本発明を制限するものではない。本発明の範囲内で、本発明の範囲及びその同等の思想を逸脱することなく、種々の変化及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明による方法の第1実施例において生じる層列の断面図である。
【図2】
本発明による方法の第2実施例において生じる層列の断面図である。
【図3】
従来の技術の方法により生じる層列の断面図である。
【符号の説明】
10 基板、 12 金属層(金属路)、 14 絶縁材料(絶縁層、酸化物層)、 16 カバリング材料(レジスト層)、 22 孔、 24 等方性凹所(窪み)、 26 異方性凹所、 28 貫通孔、 30 段部(凹所)
[0001]
The present invention provides a method for depositing an insulating material on a metal layer, depositing a covering material on the insulating layer, and etching the insulating material and the covering material by a plasma etching process. To a method of forming
[0002]
In the manufacture of prior art integrated circuits, it is often necessary to apply an insulating layer on a metal layer. This insulating layer serves to insulate the lower metal layer from another upper metal layer which is subsequently applied to the insulating layer. For the purposeful contact of the metal layers separated by the insulating layer, contact holes (vias) are formed in the insulating layer before depositing the upper metal layer. As an insulating layer, an oxide layer (TEOS) is often used, which is planarized before depositing the upper metal layer. A common method for forming contact holes in a planarized intermediate layer is an etching method.
[0003]
FIG. 3 illustrates a process step of a standard method of the prior art in a sectional view.
[0004]
FIG. 3a shows a substrate 110 on the left, on which two patterned metal tracks 112 are arranged. After patterning of this first metal layer 112, an oxide layer (TEOS) 114 is deposited, as shown on the right side of FIG. 3a.
[0005]
FIG. 3b shows the first resist application of the device for the purpose of planarization. The left side of FIG. 3b is equal to the right side of FIG. 3a. On the right side of FIG. 3 b, there is a well-planarizing resist 116 on the oxide layer 114 for better smoothing the steps in the oxide layer 114.
[0006]
FIG. 3c shows the first plasma etching process. The left side of FIG. 3c is equal to the right side of FIG. 3b. In a plasma etching process, the resist 116 and the oxide layer 114 are etched to a defined minimum thickness at approximately the same etch rate. Thereby, the planarized oxide layer 114 shown on the right side of FIG. 3C is obtained. The plasma etching process is set so that the etching rates are as close as possible for the resist layer 116 and the oxide layer 114, for example by a suitable choice of oxygen concentration. Thus, in the ideal case, the surface of the resist layer 116 is shown on the surface of the oxide layer 114.
[0007]
FIG. 3d shows a second oxide deposition. The left side of FIG. 3d is equal to the right side of FIG. 3c. After the second oxide deposition, all oxide layers 114, 118 having at least an almost flat surface are obtained.
[0008]
FIG. 3e shows another step for applying the resist layer 120. The left side of FIG. 3e is equal to the right side of FIG. 3d. After the second resist coating performed here, a resist layer 120 on all the oxide layers 114 and 118 is obtained.
[0009]
FIG. 3f shows a method of patterning the resist layer 120 by photolithography. An opening 122 is formed in the resist layer 120 by the photolithography process. The left side of FIG. 3f is equal to the right side of FIG. 3e. On the right side of FIG. 3f, the final state of the photolithographic process is shown, in which the resist layer 120 now has an opening 122, so that the oxide layers 114, 118 are partially exposed.
[0010]
FIG. 3g shows the first step of the plasma etching process for forming contact holes in the oxide layers 114, 118. The left side of FIG. 3g is equal to the right side of FIG. 3f. The first isotropic plasma etching step forms a recess 124 in the surface of the oxide 114, 118 in the region of the hole 122 in the resist layer 120 by etching.
[0011]
FIG. 3h illustrates a further plasma etching step. On the left side of FIG. 3h, the same state as shown on the right side of FIG. 3h is shown. The anisotropic etching process complete etches the contact holes in the oxide layers 114, 118, and these contact holes now comprise an isotropic portion 124 and an anisotropic portion 126.
[0012]
FIG. 3i shows that the remaining resist layer 120 is removed by a plasma etching process. The left side of FIG. 3i is equal to the right side of FIG. 3h. The plasma etching process removes resist 120, resulting in oxide layers 114, 118 having contact holes 124 disposed over metal layer 112 and partially planarized. The flattening of the upper hole edges in the region 124 of the contact holes 124, 126 ensures good edge covering of the upper metal layer which is subsequently deposited in the respective holes 124, 126.
[0013]
The method illustrated in FIG. 3 provides a well planarized insulating layer. However, it is significantly more expensive due to the majority of the process steps. The upper hole edge of the contact hole is only partially flattened. In principle, the probability of defects may increase based on the majority of the process steps.
[0014]
Advantages of the Invention The present invention provides for patterning the covering material following deposition on the insulating layer and performing a plasma etching process subsequent to patterning the covering material, thereby forming a patterned and planarized insulating layer. Based on a method according to claim 1. Thus, according to the present invention, after applying the covering material to the insulating layer, a first plasma etching process is first performed, followed by re-forming the oxide layer by another oxide deposition, applying a resist layer again, and It is not necessary to pattern this for the first time to form the desired pattern in the oxide layer. Rather, it is possible to pattern the covering material subsequent to its application to the insulating layer and to form the desired pattern of the insulating layer in a subsequent plasma etching process. In this case, it should be noted that the thickness of the oxide layer is large enough before the application of the covering layer, for example this thickness is the sum of the separately deposited oxide layers in the prior art. May be approximately equal to
[0015]
Advantageously, the covering material is a resist. Resists can be easily applied to the oxide layer, and they are particularly suitable for forming masks.
[0016]
In this connection, it is particularly effective to pattern the covering material by photolithography.
[0017]
This forms a very precise pattern, which then manifests itself positively in the precision of tightly packed integrated circuits.
[0018]
The insulating layer is preferably an oxide layer (TEOS). Oxide layers have proven to be advantageous as insulating layers in tightly packed integrated circuits.
[0019]
The plasma etching process is carried out in one step, wherein the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is advantageously 1 ± 0.4. At such an etch rate ratio, with the appropriate thickness of the deposited layer, it is possible to achieve the desired result in the same manner, ie with only one manufacturing step.
[0020]
On the other hand, the plasma etching process comprises a plurality of steps, wherein at least one isotropic recess is formed in the insulating layer by etching in a first step, and at least one anisotropic recess is formed by etching in a second step. It is also advantageous to form a through hole in the insulating layer, to planarize in the third step and to finish etch the anisotropic recess in the fourth step to form a through hole. In this way, the contact hole can be formed with a particularly controlled structure. A suitable choice of the layer thickness and the etching parameters results in a contact hole whose surface is advantageously chamfered.
[0021]
Furthermore, the plasma etching process comprises a plurality of steps, wherein in a first step the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is greater than one, wherein the primary covering material is etched and at least one A step is formed in the insulating layer, and in a second step the ratio of the etching rate of the covering material to the etching rate of the insulating layer is 1 ± 0.4, wherein at least one recess is formed in the insulating layer by etching. Advantageously, the planarization is carried out, the recess is further etched for a fixed time in a third step and the recess is finished etched in a fourth step to form a through-hole. Thereby, in a first step, the removal of the covering material can firstly be taken into account, while in a second step the etching of the recesses in the insulating layer by a suitable choice of the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate. Start and perform planarization. Then, in the third step, the ratio of the etch rates is not important; rather, the recess is further etched over a fixed period of time. In the fourth step, where the covering material may have already been completely removed, the etching rate is not a problem, only the final etching to form the contact holes.
[0022]
Similarly, the plasma etching process has a plurality of steps, wherein in a first step the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is greater than 1 while insulating at least one step for a fixed time. Formed in the layer, wherein in a second step the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is greater than 1, wherein the primary covering material is etched, and in the third step the covering material etching rate to the insulating material etching rate. The ratio is 1 ± 0.4, in which case at least one recess is formed in the insulating layer by etching and planarization is performed, and in a fourth step the recess is further etched for a fixed time to form a through hole. It is advantageous to form and finish etch the recess in a fifth step. Thus, in this embodiment, the step is first formed in the insulating layer for a fixed time, with only a small amount of the covering material being removed by the plasma etching process. Thereby, firstly well-defined initial conditions for the further etching step are created, which leads to particularly accurate results with respect to the surface pattern of the insulating layer.
[0023]
In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the insulating layer is applied by a single deposition. Even if the deposition of the insulating material can be performed in multiple steps and the insulating layer is based on the quality and thickness required in each case and is effective, the number of process steps is sometimes reduced with respect to the economics of the method For this purpose, it is advantageous to apply the insulating material in a single step.
[0024]
In some cases, it is advantageous to remove the remaining covering material following the plasma etching process by plasma stripping. Thereby, the original plasma etching process can be configured such that the covering material remains on the insulating layer even at the end of the plasma etching process, with respect to the layer thickness to be deposited and the etching rate ratio. Thereafter, it is removed by plasma stripping.
[0025]
Then, according to a further embodiment of the method according to the invention, another upper metal layer is deposited on the completed device comprising a metal layer and an insulating layer. Contact holes with chamfered surfaces are suitable for ensuring good edge covering, in particular for depositing another metal layer. Thus, the method can ultimately be used for the production of often needed multilayer metallization with an insulating layer in an intermediate position.
[0026]
The invention is based on the surprising result that the simplification of the manufacturing method can be achieved by combining the planarization and the etching of the contact holes. Nevertheless, satisfactory results are obtained, especially with regard to the form of the contact holes. By reducing the number of process steps in the manufacture of integrated circuits, the number of defects is reduced, which leads to higher yields. The shape of the contact holes is influenced by changing the process parameters according to the invention, for example by changing the parameters of the plasma etching process with respect to the type of resist, the type of photolithography and the thickness of the layers, and in particular the ratio of the etching rates. Can be exerted. The desired chamfering of the contact holes results in its enlargement. This enlargement can be compensated for by dimensional adaptation in the exposure mask used in lithography and used in patterning the resist mask.
[0027]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
[0028]
FIG. 1 shows the process steps of a first embodiment of the method according to the invention in different schematic layer structures.
[0029]
FIG. 1a shows a cross-section of a substrate 10 and a patterned metal track 12 disposed thereon. The device shown on the left-hand side of this FIG. 1a is shifted by oxide deposition to a device shown on the right-hand side and additionally arranged above the substrate 10 and the patterned metal tracks 12. 3a, it is clear that the oxide layer 14 of FIG. 1a has a greater thickness than the prior art oxide layer 114 of FIG. 3a. For example, the thickness of the oxide layer 14 can correspond to the sum of the thicknesses of two deposits of the prior art oxide layer according to FIG.
[0030]
FIG. 1 b shows the application of the resist layer 16. The left part of FIG. 1b is equal to the right part of FIG. 1a. In the right part of FIG. 1b, a resist layer 16 is shown in addition to the substrate 10, the metal tracks 12 and the oxide layer 14.
[0031]
This drawing is shown again on the left side of FIG. 1c. According to the method of the present invention, a lithography process is performed subsequent to the application of the resist layer 16. This is shown in FIG. 1c. On the right side of FIG. 1 c, holes 22 in the resist layer are recognized, which expose some areas of the surface of the oxide layer 14.
[0032]
FIG. 1d shows the first step of the plasma etching process. The left side of FIG. 1d is equal to the right side of FIG. 1c. First, an isotropic etching process is performed, which is selected to be shorter than the prior art isotropic etching described in connection with FIG. 3g. The isotropic etching process forms a depression 24 in the surface of the oxide layer 14 in the region of the through hole 22 in the resist layer 16.
[0033]
FIG. 1e shows anisotropic etching as a further step in the plasma etching process. The left side of FIG. 1e is equal to the right side of FIG. 1d. On the right-hand side of FIG. 1 e, an anisotropic recess 26 is additionally shown as a continuation of the recess 24.
[0034]
FIG. 1f shows a further step of the plasma etching process for planarization and further formation of recesses 24, 26 in oxide layer 14. The left side of FIG. 1f is equal to the right side of FIG. 1e. On the right side of FIG. 1f, a flattened layer sequence consisting of the substrate 10, the metal path 12, and the oxide layer 14 having the recesses 24, 26 is shown. It has already been recognized that the recesses 24, 26 have a chamfered surface.
[0035]
FIG. 1g shows how the device is finish etched. The left side of FIG. 1g is equal to the right side of FIG. 1f. The recesses 24, 26 are further processed by plasma etching so as to produce through holes 28, which preferably penetrate the oxide layer 14 with chamfered edges.
[0036]
The rate of removal of each layer or the ratio of the removal rates is highly dependent on the parameters of the plasma etching process. By proper selection and variation of this parameter, layers can be selectively and intentionally removed in various process steps, which in turn improves the accuracy in the manufacturing process.
[0037]
An example of a multi-stage plasma etching process as part of a method according to the invention for changing the parameters of the etching process during the manufacturing process is shown in FIG. The left side of FIG. 2a is equal to the right side of FIG. 1d. The planarization step shown in FIG. 2a is performed by plasma etching. In this case, the etching parameters are advantageously set such that the resist layer 16 is etched. In the oxide layer 14, the steps 30 are exclusively etched. On the right-hand side of FIG. 2a, it is recognized that the resist layer 16 has already been significantly removed, while only a small step 30 is present in the oxide layer.
[0038]
FIG. 2b now shows how to further process with different etching parameters. In this case, the diagram on the left in FIG. 2b is equivalent to the diagram on the right in FIG. 2a. Here, the etching parameters are selected such that the resist etch rate is approximately equal to the oxide layer etch rate. Thus, a subsequent formation of the recess 30 in the oxide layer 14 is achieved simultaneously with a high degree of planarization etching.
[0039]
FIG. 2c shows another step of the plasma etching process. The left side of FIG. 2c is equal to the right side of FIG. 2b. The recess 30 is subsequently formed by further etching. The result is shown on the right in FIG. 2c. Now the etch rate is no longer important. A fixed time for the process steps corresponding to FIG. 2c can be set.
[0040]
In FIG. 2D, the recess 30 is further processed to the through hole 28. In this case, the left side of FIG. 2d is equal to the right side of FIG. 2c. The completed through hole 28 is shown on the right side of FIG. 2d. In this process step, the ratio of resist to oxide etch rates is not critical.
[0041]
The layer sequence shown on the right in FIGS. 1g and 2d forms a starting point for depositing further metallization layers. Contact holes with chamfered surfaces are particularly suitable for depositing another metal layer. Since they guarantee good edge covering. Thereby, the method can ultimately be used to produce frequently needed multilayer metallization with an intermediate insulating layer.
[0042]
The above description of the embodiments according to the present invention is only for explanation of the present invention and does not limit the present invention. Various changes and modifications may be made within the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention and equivalents thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2 is a sectional view of a layer sequence occurring in a first embodiment of the method according to the invention.
FIG. 2
FIG. 4 is a sectional view of a layer sequence occurring in a second embodiment of the method according to the invention.
FIG. 3
1 is a cross-sectional view of a layer sequence produced by a method according to the prior art.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 substrate, 12 metal layer (metal path), 14 insulating material (insulating layer, oxide layer), 16 covering material (resist layer), 22 holes, 24 isotropic recess (dent), 26 anisotropic recess, 28 through hole , 30 steps (recess)

Claims (11)

金属層(12)に絶縁材料(14)を被着し、
絶縁層(14)にカバリング材料(16)を被着し、かつ
絶縁材料(14)及びカバリング材料(16)をプラズマエッチングプロセスでエッチングすることにより、金属層(12)上にパターン化された絶縁層(14)を形成する方法において、
カバリング材料(16)を絶縁層(14)への被着に引き続きパターン化し、かつ
カバリング材料(16)のパターン化に引き続きプラズマエッチングプロセスを実施し、その際パターン化及び平坦化された絶縁層(14)を形成することを特徴とする、金属層上にパターン化された絶縁層を形成する方法。
Depositing an insulating material (14) on the metal layer (12);
Applying a covering material (16) to the insulating layer (14) and etching the insulating material (14) and the covering material (16) in a plasma etching process to form a patterned insulation on the metal layer (12). In the method for forming the layer (14),
The covering material (16) is patterned following deposition on the insulating layer (14), and a plasma etching process is performed subsequent to patterning the covering material (16), wherein the patterned and planarized insulating layer ( 14) A method for forming a patterned insulating layer on a metal layer, the method comprising:
カバリング材料(16)がレジストである、請求項1記載の方法。The method according to claim 1, wherein the covering material (16) is a resist. カバリング材料(16)をフォトリソグラフィーによりパターン化する、請求項1又は2記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the covering material is patterned by photolithography. 絶縁層(14)が酸化物層(TEOS)である、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein the insulating layer is an oxide layer (TEOS). プラズマエッチングプロセスを1ステップで実施し、その際カバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1±0.4である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。5. The method as claimed in claim 1, wherein the plasma etching process is carried out in one step, wherein the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is 1 ± 0.4. プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有し、その際
第1ステップでエッチングにより少なくとも1つの等方性凹所(24)を絶縁層(14)内に形成し、
第2ステップでエッチングにより少なくとも1つの異方性凹所(26)を絶縁層(14)内に形成し、
第3ステップで平坦化を行い、かつ
第4ステップで異方性凹所(26)を仕上げエッチングして貫通孔(28)を形成する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
The plasma etching process comprises a plurality of steps, wherein at least one isotropic recess (24) is formed in the insulating layer (14) by etching in a first step;
Forming at least one anisotropic recess (26) in the insulating layer (14) by etching in a second step;
A method according to any one of the preceding claims, wherein planarization is performed in a third step and finish etching of the anisotropic recess (26) is performed in a fourth step to form through holes (28).
プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有し、その際
第1ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際一次カバリング材料(16)をエッチングしかつ少なくとも1つの段部(30)を絶縁層(14)内に形成し、
第2ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1±0.4であり、その際エッチングにより少なくとも1つの凹所(30)を絶縁層(14)内に形成しかつ平坦化を行い、
第3ステップで固定の時間にわたり凹所(30)をさらにエッチングしかつ
第4ステップで凹所(30)を仕上げエッチングして貫通孔(28)を形成する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
The plasma etching process has a plurality of steps, wherein in a first step the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is greater than 1, wherein the primary covering material (16) is etched and the at least one step is performed. Forming a portion (30) in the insulating layer (14);
In a second step, the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is 1 ± 0.4, wherein at least one recess (30) is formed in the insulating layer (14) by etching and planarization is performed. Do
7. The method according to claim 1, wherein the recess is further etched for a fixed time in a third step and the recess is final etched in a fourth step to form a through-hole. The method of claim 1.
プラズマエッチングプロセスが複数のステップを有し、その際
第1ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際固定の時間にわたって少なくとも1つの段部を絶縁層内に形成し、
第2ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1よりも大きく、その際一次カバリング材料をエッチングし、
第3ステップでカバリング材料エッチング速度の絶縁材料エッチング速度に対する比が1±0.4であり、その際エッチングにより少なくとも1つの凹所を絶縁層内に形成しかつ平坦化を行い、
第4ステップで固定の時間にわたり凹所をさらにエッチングしかつ
第5ステップで凹所を仕上げエッチングして貫通孔を形成する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
The plasma etching process comprises a plurality of steps, wherein in a first step the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is greater than 1 with at least one step in the insulating layer for a fixed time. Forming
In a second step, the ratio of the covering material etch rate to the insulating material etch rate is greater than one, wherein the primary covering material is etched;
In a third step, the ratio of the covering material etching rate to the insulating material etching rate is 1 ± 0.4, wherein at least one recess is formed in the insulating layer by etching and planarized;
The method according to any of the preceding claims, wherein the recess is further etched for a fixed time in a fourth step and the recess is finish etched in a fifth step to form a through hole.
絶縁材料(14)を1回の堆積により被着する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。9. The method according to claim 1, wherein the insulating material is applied in a single deposition. プラズマエッチングプロセスに引き続き残留したカバリング材料(16)をプラズマストリッピングにより除去する、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。10. The method according to claim 1, wherein the covering material remaining after the plasma etching process is removed by plasma stripping. 金属層(12)及び絶縁層(14)からなる完成した装置に別の金属層を被着する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。11. The method according to claim 1, wherein another metal layer is applied to the completed device comprising the metal layer (12) and the insulating layer (14).
JP2002507434A 2000-06-30 2001-05-22 Method of forming a patterned insulating layer on a metal layer Pending JP2004503087A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10031876A DE10031876A1 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Process for applying a structured insulation layer to a metal layer
PCT/DE2001/001956 WO2002003453A1 (en) 2000-06-30 2001-05-22 Method for applying a textured insulation layer to a metal layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004503087A true JP2004503087A (en) 2004-01-29

Family

ID=7647340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002507434A Pending JP2004503087A (en) 2000-06-30 2001-05-22 Method of forming a patterned insulating layer on a metal layer

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20030164351A1 (en)
JP (1) JP2004503087A (en)
DE (1) DE10031876A1 (en)
IT (1) ITMI20011280A1 (en)
WO (1) WO2002003453A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61222150A (en) * 1985-01-30 1986-10-02 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド Method of forming bier on inner layer and flatting said inner insulated layer
US4753866A (en) * 1986-02-24 1988-06-28 Texas Instruments Incorporated Method for processing an interlevel dielectric suitable for VLSI metallization schemes
US4939105A (en) * 1989-08-03 1990-07-03 Micron Technology, Inc. Planarizing contact etch
US5223084A (en) * 1991-11-25 1993-06-29 Hewlett-Packard Company Simultaneous dielectric planarization and contact hole etching
US5669802A (en) * 1995-10-30 1997-09-23 Advanced Vision Technologies, Inc. Fabrication process for dual carrier display device

Also Published As

Publication number Publication date
ITMI20011280A0 (en) 2001-06-18
US20030164351A1 (en) 2003-09-04
ITMI20011280A1 (en) 2002-12-18
WO2002003453A1 (en) 2002-01-10
DE10031876A1 (en) 2002-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9911646B2 (en) Self-aligned double spacer patterning process
JPH0269755A (en) Method of forming fine line width by utilizing spacer
JP2005183977A (en) Manufacturing method of metal structure
JP3229550B2 (en) Method of superposing T-type gate electrode and method of superposing T-type low resistance metal
JP2004503087A (en) Method of forming a patterned insulating layer on a metal layer
JP2765561B2 (en) Fabrication method of fine aerial wiring
US20060134905A1 (en) Multilevel fabrication processing by functional regrouping of material deposition, lithography, and etching
JP2738682B2 (en) Wiring formation method
JPH0918117A (en) Conductor stratification method
KR100228765B1 (en) Cell aperture mask forming method
US5958797A (en) Planarization of a patterned structure on a substrate using an ion implantation-assisted wet chemical etch
US7205243B2 (en) Process for producing a mask on a substrate
JPH04352427A (en) Forming method for wiring
JP3191769B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06237136A (en) Manufacture of electronic component
JP2002026020A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPS5895839A (en) Manufacture of semiconductor device
KR950000850B1 (en) Fabricating method of semiconductor device
KR101085913B1 (en) Method for Manufacturing metal-insulator-metal capacitor
JPS62181447A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0621043A (en) Manufacture of semiconductor device
US20050029660A1 (en) Adhesions of structures formed from materials of poor adhesion
JPH03148120A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH02137225A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH01125996A (en) Pattern formation