JP2006156768A - Method of manufacturing semiconductor device, and the semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form a minute opening hole, to hardly cause disconnection, and to prevent the occurrence of reattaching phenomenon of an electrode due to over-etching. <P>SOLUTION: An organic system second insulating layer 22 is interposed between silicon system first insulating layer 21 and third insulating layer 23 so that an insulating film 20 can be formed, and anisotropic etching and etching whose anisotropy is strong are alternately repeated to the insulating film so that a stepped part 29 can be formed in the second insulating layer 22, and that a projecting hole 30 can be formed toward a substrate side. Then, a conductive material to be evaporated as a wiring connecting an electrode 1a of the circuit element 1 and the surface of the insulating film is integrated through a conductive material deposited on the stepped part 29. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体を含む回路素子が形成された基板の表面を絶縁材で覆って平坦化し、その絶縁膜に対しエッチング処理を行って回路素子の一部を露出させる孔を形成し、その孔を埋めるように導電材を蒸着して、回路素子の一部に導通する配線部を形成する半導体装置の製造方法において、微小開口の孔の形成が容易で、配線部の接触不良を発生させず、また、電極等の再付着現象を生じさせないようにするための技術に関する。   In the present invention, the surface of a substrate on which a circuit element including a semiconductor is formed is covered with an insulating material and planarized, and etching is performed on the insulating film to form a hole exposing a part of the circuit element. In a manufacturing method of a semiconductor device in which a conductive material is deposited so as to fill a gap and a conductive portion is formed to be electrically connected to a part of a circuit element, it is easy to form a hole with a small opening and does not cause poor contact of the wiring portion. In addition, the present invention relates to a technique for preventing the reattachment phenomenon of electrodes and the like from occurring.

半導体装置の基板(ウエハ)上に形成される回路素子のうち、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下、HBTと記す)は、エミッタ、ベース、コレクタの各層と、それら各層の表面に形成された電極とからなるメサ構造を有している。   Among circuit elements formed on a substrate (wafer) of a semiconductor device, for example, a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) includes emitter, base, and collector layers, and electrodes formed on the surfaces of these layers. It has a mesa structure consisting of

このようなメサ構造のHBTの各電極には比較的大きな段差があり、HBTと同一基板上に形成される他の回路素子との間を直接配線しようとすると、上記段差に起因して配線の断線を招く。   Each electrode of such a mesa-structured HBT has a relatively large step, and if an attempt is made to directly wire between the HBT and another circuit element formed on the same substrate, the wiring of the wiring is caused by the step. It causes disconnection.

これを解消するために、従来では、HBT等の回路素子が形成されている基板の凹凸のある表面を、ベンゾシクロブテン(BCB)やポリイミド等の低誘電率の有機材からなる絶縁膜で覆ってその表面全体を平坦化し、この絶縁膜にエッチング処理により孔を開けて回路素子の電極部等を露出させ、その孔の内部と絶縁膜の表面に金属等の導電材を蒸着して、絶縁膜の表面側から各回路素子の電極部に導通する配線部を形成している。   In order to solve this problem, conventionally, an uneven surface of a substrate on which a circuit element such as HBT is formed is covered with an insulating film made of an organic material having a low dielectric constant such as benzocyclobutene (BCB) or polyimide. The entire surface of the insulating film is flattened, a hole is formed in the insulating film by etching to expose the electrode portion of the circuit element, etc., and a metal or other conductive material is deposited inside the hole and the surface of the insulating film to insulate it. A wiring portion is formed which is electrically connected to the electrode portion of each circuit element from the surface side of the film.

この孔は、有機系の絶縁膜に対して例えばフッ素系ガスによる異方性エッチングを行うことで得られるが、孔が深い場合(絶縁膜が厚い場合)、その孔の内部に蒸着する導電材と、絶縁膜表面の孔の周りに蒸着する導電材との間に隙間が生じやすく、断線が発生する。   This hole can be obtained by performing anisotropic etching with, for example, a fluorine-based gas on an organic insulating film. However, when the hole is deep (when the insulating film is thick), a conductive material is deposited inside the hole. And a conductive material deposited around the hole on the surface of the insulating film, a gap is likely to occur, and disconnection occurs.

これを解決する方法として、孔の形状として、電極側の開口が狭く絶縁膜表面側の開口が広いテーパー形状となるようにエッチングする技術が知られている。   As a method for solving this, a technique is known in which the hole is etched so that the opening on the electrode side is narrow and the opening on the surface side of the insulating film is tapered.

図10はその製造例を示すもので、始めに、図10の(a)のように、回路素子1の電極1aをBCB等の有機系の絶縁膜3で覆ってその表面全体を平坦化した後、その表面のうち、孔の形成予定部(レジスト穴4a)を除く領域をレジスト4により覆う。   FIG. 10 shows a manufacturing example. First, as shown in FIG. 10A, the electrode 1a of the circuit element 1 is covered with an organic insulating film 3 such as BCB and the entire surface thereof is flattened. Thereafter, a region of the surface excluding the hole formation scheduled portion (resist hole 4 a) is covered with the resist 4.

次に、図10の(b)、(c)のように、三フッ化メタン(CHF)と酸素(O)の混合ガスを用いた等方性エッチング行い、絶縁膜3にテーパー状の孔3aを形成した後、レジスト4を除去して、図10の(d)のように、導電材を蒸着して配線部6を形成する。 Next, as shown in FIGS. 10B and 10C, isotropic etching using a mixed gas of trifluoromethane (CHF 3 ) and oxygen (O 2 ) is performed, and the insulating film 3 is tapered. After the hole 3a is formed, the resist 4 is removed, and a conductive material is vapor deposited as shown in FIG.

このようにテーパー状の孔3aを形成することで、回路素子1の電極1a表面だけでなく、孔3aの傾斜面にも導電材が蒸着されて、絶縁膜3の表面の孔3aの周りの導電材との間の隙間が生じにくくなり、断線の発生を防ぐことができる。   By forming the tapered hole 3a in this way, the conductive material is deposited not only on the surface of the electrode 1a of the circuit element 1 but also on the inclined surface of the hole 3a, and the surface of the insulating film 3 around the hole 3a is surrounded. A gap between the conductive materials is less likely to occur, and disconnection can be prevented.

なお、上記のように有機系の絶縁膜3にテーパー状の孔3aを形成してから配線部5を形成する技術は、例えば次の特許文献1に開示されている。   A technique for forming the wiring portion 5 after forming the tapered hole 3a in the organic insulating film 3 as described above is disclosed in, for example, the following Patent Document 1.

特開平6−291097号公報JP-A-6-291097

しかしながら、上記のように等方性エッチングによって有機系の絶縁膜3にテーパー状の孔3aを形成する方法では、エッチングレートが絶縁膜3と変わらないレジスト4も大きく後退して、目的の孔より大きな開口となってしまうため、微小開口の孔を近接して設けることができないという問題がある。   However, in the method of forming the tapered hole 3a in the organic insulating film 3 by isotropic etching as described above, the resist 4 whose etching rate is the same as that of the insulating film 3 is also greatly retreated, and the target hole is more Since it becomes a large opening, there exists a problem that the hole of a minute opening cannot be provided close.

また、回路素子1の電極間に段差がある場合、絶縁膜3の表面から各電極の間に介在する絶縁膜3の厚さが異なるが、その膜厚が大きい部分に合わせてエッチング時間を設定すると、膜厚が小さい部分ではオーバーエッチングとなって、回路素子1の電極自体が再スパッタ等により孔3aの側壁やレジスト4に再付着するという問題があった。   In addition, when there is a step between the electrodes of the circuit element 1, the thickness of the insulating film 3 interposed between the electrodes from the surface of the insulating film 3 is different, but the etching time is set according to the portion where the film thickness is large Then, there is a problem that overetching occurs in the portion where the film thickness is small, and the electrode of the circuit element 1 is reattached to the side wall of the hole 3a or the resist 4 by resputtering or the like.

本発明は、これらの問題を解決し、微小開口の孔の形成が容易で、断線が発生しにくく、且つオーバーエッチングによる電極等の再付着現象を発生させない半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的としている。   The present invention solves these problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device that are easy to form a hole with a minute opening, are less likely to cause disconnection, and do not cause re-adhesion of electrodes and the like due to overetching. The purpose is to do.

前記目的を達成するために、本発明の請求項1の半導体装置の製造方法は、
半導体素子を含む回路素子(1)が形成されている基板(10)の表面を絶縁膜で覆って平坦化する絶縁膜形成工程(S2)と、前記絶縁膜に対するエッチング処理で孔(30)を形成し、前記回路素子の一部(1a)を露出させる孔形成工程(S3)と、前記絶縁膜の表面側から前記孔を埋めるように導電材(31)を蒸着して、前記回路素子の一部に導通する配線部(32)を形成する配線部形成工程(S4)とを含む半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜形成工程は、
前記基板の表面を珪素系の第1の絶縁層で覆う段階(S2a)と、
前記第1の絶縁層の表面を有機系の第2の絶縁層で覆って該表面全体を平坦化する段階(S2b)と、
前記第2の絶縁層の表面を珪素系の第3の絶縁層で覆う段階(S2c)とを含み、
前記孔形成工程は、
前記第3の絶縁層の表面に、前記孔の形成予定部を除く部分にレジスト(24)を形成する段階(S3a)と、
前記レジストの表面側から異方性エッチング処理を行い、前記第3の絶縁層のうち前記レジストで覆われていない部分を除去して前記第2の絶縁層を露出させる第1エッチング段階(S3b)と、
前記レジストの表面側から異方性の強いエッチング処理を行い、前記露出した前記第2の絶縁層を除去して前記第1の絶縁層を露出させるとともに、前記レジストを後退させる第2エッチング段階(S3c)と、
前記レジストの表面側から異方性エッチング処理を行い、前記露出した前記第1の絶縁層を除去して前記回路素子の一部を露出させるととともに、前記第3の絶縁層のうち前記後退したレジストから露出している部分を除去し、さらに、前記第2の絶縁層に段部(29)を形成し、前記基板側に向かって凸型の孔を形成する第3エッチング段階(S3d)とを含んでいることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 of the present invention includes:
An insulating film forming step (S2) in which the surface of the substrate (10) on which the circuit element (1) including the semiconductor element is formed is covered with an insulating film and planarized, and the hole (30) is formed by etching the insulating film. Forming and exposing a part (1a) of the circuit element (S3), and depositing a conductive material (31) so as to fill the hole from the surface side of the insulating film; In a method for manufacturing a semiconductor device including a wiring part forming step (S4) for forming a wiring part (32) that is partially conductive,
The insulating film forming step includes
Covering the surface of the substrate with a silicon-based first insulating layer (S2a);
Covering the surface of the first insulating layer with an organic second insulating layer and planarizing the entire surface (S2b);
Covering the surface of the second insulating layer with a silicon-based third insulating layer (S2c),
The hole forming step includes
A step (S3a) of forming a resist (24) on a portion of the surface of the third insulating layer except a portion where the hole is to be formed;
A first etching step of performing an anisotropic etching process from the surface side of the resist to remove a portion of the third insulating layer not covered with the resist to expose the second insulating layer (S3b); When,
A second etching step of performing a highly anisotropic etching process from the resist surface side, removing the exposed second insulating layer to expose the first insulating layer, and receding the resist; S3c)
An anisotropic etching process is performed from the surface side of the resist, the exposed first insulating layer is removed to expose a part of the circuit element, and the recess of the third insulating layer is retreated. A third etching step (S3d) of removing a portion exposed from the resist, further forming a step (29) in the second insulating layer, and forming a convex hole toward the substrate; It is characterized by containing.

また、本発明の請求項2の半導体装置の製造方法は、請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記孔形成工程は、
前記第3エッチング段階の後に異方性の強いエッチング処理を行い、前記第2の絶縁層の前記段部の位置を前記第1の絶縁層側に移動させる第4エッチング段階(S3e)を含んでいることを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The hole forming step includes
A fourth etching step (S3e) of performing a highly anisotropic etching process after the third etching step to move the position of the step portion of the second insulating layer to the first insulating layer side; It is characterized by being.

また、本発明の請求項3の半導体装置の製造方法は、請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記回路素子にはヘテロ接合バイポーラトランジスタが含まれ、該トランジスタの電極が前記配線部の導通対象であることを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2,
The circuit element includes a heterojunction bipolar transistor, and an electrode of the transistor is a conduction target of the wiring portion.

また、本発明の請求項4の半導体装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の絶縁層がベンゾシクロブテンによって形成されていることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 4 of this invention is the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-3,
The second insulating layer is formed of benzocyclobutene.

また、本発明の請求項5の半導体装置の製造方法は、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁層および第3の絶縁層が、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素のいずれかによって形成されていることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 5 of this invention is the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-4,
The first insulating layer and the third insulating layer are formed of any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.

また、本発明の請求項6の半導体装置の製造方法は、請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1エッチング段階および第3エッチング段階の前記異方性エッチングがフッ素系ガスを用いたエッチングであることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 6 of this invention is the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-5,
The anisotropic etching in the first etching stage and the third etching stage is etching using a fluorine-based gas.

また、本発明の請求項7の半導体装置の製造方法は、請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2エッチング段階および第4エッチング段階の前記異方性の強いエッチングが酸素ガスを用いたエッチングであることを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 7 of this invention is the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-6,
The highly anisotropic etching in the second etching stage and the fourth etching stage is etching using oxygen gas.

また、本発明の請求項8の半導体装置は、
前記請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法によって製造されていることを特徴とする。
A semiconductor device according to claim 8 of the present invention is
It is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 7.

また、本発明の請求項9の半導体装置は、
表面に回路素子(1)が形成された基板(10)と、
前記基板の表面を覆う絶縁膜(20)と、
前記絶縁膜に対するエッチングにより形成され、前記回路素子の一部を露出させる孔(30)と、
前記孔の内部と前記絶縁膜の表面に対する導電材の蒸着により形成され、前記絶縁膜の表面側から前記回路素子の一部までの間を導通させる配線部(32)とを有する半導体装置において、
前記絶縁膜は、
前記基板の表面を覆う珪素系の第1の絶縁層(21)と、
前記第1の絶縁層を覆い、その表面が平坦化された有機系の第2の絶縁層(22)と、
前記第2の絶縁層を覆う珪素系の第3の絶縁層(23)とにより構成され、
前記絶縁膜を貫通する前記孔は、前記基板側に向かって凸型で、且つ該凸型の段部(29)が前記第2の絶縁層の中間部分に形成されていることを特徴とする。
A semiconductor device according to claim 9 of the present invention is
A substrate (10) having a circuit element (1) formed on its surface;
An insulating film (20) covering the surface of the substrate;
A hole (30) formed by etching the insulating film and exposing a part of the circuit element;
In a semiconductor device having a wiring portion (32) formed by vapor deposition of a conductive material on the inside of the hole and the surface of the insulating film and conducting between the surface side of the insulating film and a part of the circuit element,
The insulating film is
A silicon-based first insulating layer (21) covering the surface of the substrate;
An organic second insulating layer (22) covering the first insulating layer and having a planarized surface;
A silicon-based third insulating layer (23) covering the second insulating layer,
The hole penetrating the insulating film is convex toward the substrate side, and the convex step (29) is formed in an intermediate portion of the second insulating layer. .

上記のように、本発明の半導体装置の製造方法では、有機系の第2の絶縁層を珪素系の第1および第3の絶縁層で挟んで構成される絶縁膜に対して、異方性エッチングと異方性の強いエッチングを交互に行い、第2の絶縁層の中間部に段部を有し基板側に向かって凸型の孔を形成し、この孔に対して導電材を蒸着して配線部を形成している。   As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating film is anisotropic with respect to the insulating film formed by sandwiching the organic second insulating layer between the silicon-based first and third insulating layers. Etching and etching with strong anisotropy are alternately performed, a stepped portion is formed in the middle portion of the second insulating layer, a convex hole is formed toward the substrate side, and a conductive material is deposited on the hole. The wiring part is formed.

このため、孔の底に堆積する導電材と絶縁膜表面に堆積する導電材が段部に堆積する導電材を介して一体化されることになり、狭い開口で確実な導通を得ることができる。   For this reason, the conductive material deposited on the bottom of the hole and the conductive material deposited on the surface of the insulating film are integrated via the conductive material deposited on the step portion, and reliable conduction can be obtained with a narrow opening. .

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した半導体装置の製造方法を示すフローチャートであり、図2〜図5は、製造過程中の半導体装置の局部的な断面図である。以下、図1のフローチャートと図2〜図5に基づいて本発明の実施形態を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device to which the present invention is applied, and FIGS. 2 to 5 are local cross-sectional views of the semiconductor device during the manufacturing process. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. 1 and FIGS.

先ず始めに、図2のように、ベースとなる基板10(例えばGaAs基板)の上にHBT等を含む回路素子1を、その電極1aを含めて形成する(S1)。   First, as shown in FIG. 2, a circuit element 1 including HBT or the like is formed on a base substrate 10 (for example, a GaAs substrate) including its electrode 1a (S1).

次に、絶縁膜形成工程S2に移行する。この絶縁膜形成工程では、図3の(a)のように、回路素子1の表面を、所定厚(例えば150nm)の珪素系の第1の絶縁層21で覆う(S2a)。この珪素系の第1の絶縁層21としては、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、酸化窒化珪素(SiNxOy)のいずれかが使用できる。また、この処理は例えば周知のCVD法によって行う。 Next, the process proceeds to the insulating film forming step S2. In this insulating film forming step, as shown in FIG. 3A, the surface of the circuit element 1 is covered with a silicon-based first insulating layer 21 having a predetermined thickness (for example, 150 nm) (S2a). As the silicon-based first insulating layer 21, any one of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), and silicon oxynitride (SiNxOy) can be used. This process is performed by, for example, a well-known CVD method.

続いて、図3の(b)のように、第1の絶縁層21の表面に、前記したBCBやポリイミド等の有機材を塗布し、遠心処理により表面を平坦化して、有機系の第2の絶縁層22を形成する(S2b)。ここで、第2の絶縁層22の厚さは、電極1aの表面を基準として例えば500nmとなるようにしている。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, an organic material such as BCB or polyimide described above is applied to the surface of the first insulating layer 21, and the surface is flattened by a centrifugal treatment to obtain an organic second material. The insulating layer 22 is formed (S2b). Here, the thickness of the second insulating layer 22 is set to, for example, 500 nm on the basis of the surface of the electrode 1a.

最後に、図3の(c)のように、第2の絶縁層22の表面を、第1の絶縁層21と同様の処理により、所定厚(例えば275nm)の珪素系の第3の絶縁層23で覆う(S2c)。これにより、3層構造の絶縁膜20が形成される。なお、第1の絶縁層21および第3の絶縁層23は、珪素系のものであれば多層構造であってもよい。   Finally, as shown in FIG. 3C, the surface of the second insulating layer 22 is treated by the same process as the first insulating layer 21 to form a silicon-based third insulating layer having a predetermined thickness (for example, 275 nm). 23 (S2c). Thereby, the insulating film 20 having a three-layer structure is formed. The first insulating layer 21 and the third insulating layer 23 may have a multilayer structure as long as they are silicon-based.

次に、孔形成工程S3に移行する。この孔形成工程では、始めに、図4の(a)に示しているように、第3の絶縁層23の表面のうち、孔の形成予定部(レジスト穴24aから露出している部分)を除く領域にレジスト24を形成する(S3a)。   Next, the process proceeds to the hole forming step S3. In this hole formation step, first, as shown in FIG. 4A, a hole formation planned portion (portion exposed from the resist hole 24a) in the surface of the third insulating layer 23 is formed. A resist 24 is formed in the removed region (S3a).

続いて、フッ素系ガス(SF)による異方性エッチングを厚み方向に行い、図4の(b)のように、第3の絶縁層23のうちレジスト穴24aから露出している部分を除去して、レジスト穴24aと連続する層穴23aを形成し、第2の絶縁層22を露出させる(S3b)。 Subsequently, anisotropic etching using a fluorine-based gas (SF 6 ) is performed in the thickness direction, and a portion exposed from the resist hole 24a in the third insulating layer 23 is removed as shown in FIG. 4B. Then, a layer hole 23a continuous with the resist hole 24a is formed, and the second insulating layer 22 is exposed (S3b).

さらに、酸素ガスによる異方性の強い反応性イオンエッチング処理(即ち、酸素プラズマエッチング処理)を行い、図4の(c)のように、第2の絶縁層22のうち、層穴23aから露出している部分を除去して、層穴23aと連続する層穴22aを形成し、第1の絶縁層21を露出させる(S3c)。なお、異方性の強いエッチングとは、等方性エッチングと異方性エッチングとの中間のエッチングで、厚さ方向へのエッチングの強さが、それと直交する方向へのエッチングの強さより大である。   Further, a reactive ion etching process (that is, an oxygen plasma etching process) with strong anisotropy using oxygen gas is performed, and the second insulating layer 22 is exposed from the layer hole 23a as shown in FIG. The part which has been removed is removed to form a layer hole 22a continuous with the layer hole 23a, and the first insulating layer 21 is exposed (S3c). Note that the highly anisotropic etching is an intermediate etching between isotropic etching and anisotropic etching, and the etching strength in the thickness direction is larger than the etching strength in the direction perpendicular thereto. is there.

よって、レジスト24は、酸素ガスにより厚み方向だけでなく、斜め方向のイオン成分によってエッチングされて後退する。   Therefore, the resist 24 is etched back by the ion component in the oblique direction as well as in the thickness direction by the oxygen gas.

また、酸素プラズマでは珪素系の絶縁層21、23はエッチングされないため、第2の絶縁層22がエッチングされる際に、第3の絶縁層23がエッチングマスクとして働くことになる。また、層穴の下部には斜め方向のイオン成分が達しにくいため、絶縁膜22は後退しない。   Further, since the silicon-based insulating layers 21 and 23 are not etched by oxygen plasma, the third insulating layer 23 serves as an etching mask when the second insulating layer 22 is etched. Further, since the ion component in the oblique direction does not easily reach the lower part of the layer hole, the insulating film 22 does not recede.

したがって、第2の絶縁層22の層穴22aの大きさは、第3の絶縁層23の層穴23aの大きさと等しく、図4の(a)の状態におけるレジスト24のレジスト穴24aから広がることはない。   Therefore, the size of the layer hole 22a of the second insulating layer 22 is equal to the size of the layer hole 23a of the third insulating layer 23 and extends from the resist hole 24a of the resist 24 in the state of FIG. There is no.

さらに、第2の絶縁層22がエッチアウトされても、第1の絶縁層21がエッチングストッパ層として働くので、オーバーエッチングによる電極1aの再付着を防止できる。   Furthermore, even if the second insulating layer 22 is etched out, the first insulating layer 21 functions as an etching stopper layer, so that reattachment of the electrode 1a due to overetching can be prevented.

続いて、フッ素系ガスにより珪素系膜厚400nm相当の異方性エッチング処理を行い、図4の(d)のように、第1の絶縁層21を除去して回路素子1の電極1aの一部を露呈させる(S3d)。   Subsequently, an anisotropic etching process corresponding to a silicon-based film thickness of 400 nm is performed with a fluorine-based gas, and the first insulating layer 21 is removed and one electrode 1a of the circuit element 1 is removed as shown in FIG. The part is exposed (S3d).

このエッチング処理は異方性であるので、第1の絶縁層21の層穴21aの大きさは第2の絶縁層22の層穴22aの下部の大きさと等しく、図4の(a)の状態におけるレジスト穴24aの大きさが維持される。   Since this etching process is anisotropic, the size of the layer hole 21a of the first insulating layer 21 is equal to the size of the lower part of the layer hole 22a of the second insulating layer 22, and the state shown in FIG. The size of the resist hole 24a is maintained.

ただし、前処理でレジスト24が後退した分だけ、第3の絶縁層23の表面が露出しているので、この第3の絶縁層23の層穴23aがレジスト穴24aと一致する位置まで広がる。   However, since the surface of the third insulating layer 23 is exposed as much as the resist 24 has retreated in the pretreatment, the layer hole 23a of the third insulating layer 23 extends to a position that coincides with the resist hole 24a.

そして、この層穴23aが拡大した分、第2の絶縁層22もエッチングされて、層穴22aの上部側が大きくなり、上から100nmの位置に段部29が形成されることになる。   Then, as the layer hole 23a is enlarged, the second insulating layer 22 is also etched, the upper side of the layer hole 22a is enlarged, and a step portion 29 is formed at a position of 100 nm from the top.

続いて、有機系膜厚100nm相当の酸素ガスによる異方性エッチングを行って、図4の(e)のように、第2の絶縁層22の段部29を上から200nmの深さに下げる(S3e)。   Subsequently, anisotropic etching using an oxygen gas equivalent to an organic film thickness of 100 nm is performed, and the step 29 of the second insulating layer 22 is lowered from the top to a depth of 200 nm as shown in FIG. (S3e).

このとき、レジスト24は後退するが、珪素系の第3の絶縁層23はエッチングされないので、第2の絶縁層22のエッチングは深さ方向にのみ進行することになり、このエッチング時間を選ぶことにより、段部29の深さを任意に設定できる。なお、第2の絶縁層22が薄い場合には、この4番目のエッチング処理を省略することもできる。   At this time, the resist 24 recedes, but the silicon-based third insulating layer 23 is not etched. Therefore, the etching of the second insulating layer 22 proceeds only in the depth direction, and this etching time is selected. Thus, the depth of the stepped portion 29 can be arbitrarily set. Note that when the second insulating layer 22 is thin, the fourth etching process can be omitted.

このようにして、電極1aの一部を露出させる基板側に向かって凸型の孔30が形成された後、レジスト24を除去して(S3f)、配線部形成工程S4に移行する。   Thus, after the convex hole 30 is formed toward the substrate side exposing a part of the electrode 1a, the resist 24 is removed (S3f), and the process proceeds to the wiring part forming step S4.

この配線部形成工程S4では、図5の(a)に示すように、第3の絶縁層23の表面側から孔30の中およびその周りに導電材31を蒸着する(なお、蒸着マスク処理は省略している)。   In this wiring portion forming step S4, as shown in FIG. 5A, a conductive material 31 is deposited in and around the hole 30 from the surface side of the third insulating layer 23 (the deposition mask process is performed). Omitted).

ここで、孔30の底部(即ち電極1aの表面)に蒸着される導電材31a、段部29に蒸着される導電材31bおよび第3の絶縁層23の表面の蒸着される導電材31cは、図5の(b)のように、時間の経過とともに上方に堆積してその厚さが増加する。   Here, the conductive material 31a deposited on the bottom of the hole 30 (that is, the surface of the electrode 1a), the conductive material 31b deposited on the step 29, and the conductive material 31c deposited on the surface of the third insulating layer 23 are: As shown in FIG. 5 (b), it accumulates upward with time and increases its thickness.

そして、所定時間が経過すると、孔30の底部上に堆積した導電材31aと段部29の上に堆積した導電材31bとが、互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化し、同様に、段部29の上に堆積した導電材31bと第3の絶縁層23の表面上に堆積した導電材31cについても互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化し、図5の(c)のように、回路素子1の電極1aと第3の絶縁層23の表面との間が、孔30の内周に沿って階段状に連続する導電材により接続されて、電極1aに対して電気的に確実に導通する配線部32が形成される。   When a predetermined time elapses, the conductive material 31a deposited on the bottom of the hole 30 and the conductive material 31b deposited on the stepped portion 29 overlap each other at the lateral positions to be surely integrated. In addition, the conductive material 31b deposited on the step portion 29 and the conductive material 31c deposited on the surface of the third insulating layer 23 also overlap each other at the lateral positions and are reliably integrated, as shown in FIG. As shown in c), the electrode 1a of the circuit element 1 and the surface of the third insulating layer 23 are connected by a conductive material that continues in a stepped manner along the inner periphery of the hole 30, and the electrode 1a is connected to the electrode 1a. Thus, the wiring part 32 that is electrically and reliably connected is formed.

このように、本発明の半導体装置の製造方法では、有機系の第2の絶縁層22を珪素系の第1の絶縁層21と第3の絶縁層23で挟んで絶縁膜20を形成し、その絶縁膜に対して、異方性エッチングと異方性の強いエッチングを交互に繰り返すことにより、第2の絶縁層22部分に段部29を有し、基板側に向かって凸型の孔30を形成している。   Thus, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the insulating film 20 is formed by sandwiching the organic second insulating layer 22 between the silicon-based first insulating layer 21 and the third insulating layer 23, By alternately repeating anisotropic etching and strong anisotropic etching for the insulating film, the second insulating layer 22 has a stepped portion 29 and a convex hole 30 toward the substrate side. Is forming.

このため、回路素子1の電極1aと絶縁膜表面との間を接続する配線部として蒸着される導電材が、段部29に堆積する導電材を介して一体化し、断線のない導通路を形成することができる。   For this reason, the conductive material vapor-deposited as the wiring part connecting the electrode 1a of the circuit element 1 and the surface of the insulating film is integrated through the conductive material deposited on the stepped part 29 to form a conductive path without disconnection. can do.

また、エッチングによって形成される凸型の孔30の下部側の開口の大きさは、初期のレジスト穴とほぼ等しく、また、上部側の開口の大きさは、レジスト24の後退量が少なく且つ第3の絶縁層23によるマスク作用により大きく広がらないので、微小な開口で狭い領域に断線のない多数の配線部を設けることができ、集積度の高い半導体装置にも適用できる。   Further, the size of the opening on the lower side of the convex hole 30 formed by etching is substantially equal to the initial resist hole, and the size of the opening on the upper side is small in the receding amount of the resist 24 and the first opening. 3 is not widened by the masking action of the insulating layer 23, so that a large number of wiring portions without disconnection can be provided in a narrow region with a minute opening, and can be applied to a highly integrated semiconductor device.

上記例は、回路素子1の一つの電極1aに対する動作であったが、段差のある複数の電極に配線を行う場合でも、上記処理工程がそのまま使用できる。   Although the above example is an operation for one electrode 1a of the circuit element 1, the above processing steps can be used as they are even when wiring is performed on a plurality of electrodes having steps.

その一例として、図6に示すように、GaAs等の基板10上に回路素子1としてエミッタアップ型HBTが形成され、そのベース電極1a、エミッタ電極1bおよびコレクタ電極1cに対する配線を行う場合について説明する。   As an example, a case where an emitter-up type HBT is formed as a circuit element 1 on a substrate 10 such as GaAs as shown in FIG. 6 and wiring to the base electrode 1a, the emitter electrode 1b and the collector electrode 1c is performed will be described. .

絶縁膜形成工程S2では、図7の(a)〜(c)のように、回路素子1の表面を前記同様に珪素系の所定厚(例えば150nm)の第1の絶縁層21で覆い、続いて、第1の絶縁層21の表面を、前記したBCB等の有機系の第2の絶縁層22で覆い、その表面全体を平坦化し、最後に、第2の絶縁層22の表面を珪素系の所定厚(例えば275nm)の第3の絶縁層23で覆う。   In the insulating film forming step S2, as shown in FIGS. 7A to 7C, the surface of the circuit element 1 is covered with the first insulating layer 21 having a predetermined thickness of silicon (for example, 150 nm) as described above. Then, the surface of the first insulating layer 21 is covered with the organic second insulating layer 22 such as BCB, and the entire surface is flattened. Finally, the surface of the second insulating layer 22 is silicon-based. Is covered with a third insulating layer 23 having a predetermined thickness (for example, 275 nm).

このとき、第2の絶縁層22の厚さは各電極の高さによって異なるが、ここでは、最も低い位置のコレクタ電極1cに重なる部分の厚さが500nmとする。   At this time, the thickness of the second insulating layer 22 varies depending on the height of each electrode. Here, the thickness of the portion overlapping the collector electrode 1c at the lowest position is set to 500 nm.

孔形成工程S3では、始めに、図8の(a)に示しているように、第3の絶縁層23の表面のうち、孔の形成予定部(レジスト穴24a〜24c)を除く部分にレジスト24を形成する(S3a)。   In the hole forming step S3, first, as shown in FIG. 8A, a resist is formed on a portion of the surface of the third insulating layer 23 except for a hole formation scheduled portion (resist holes 24a to 24c). 24 is formed (S3a).

続いて、フッ素系ガス(SF)による異方性エッチングを行い、図8の(b)のように、第3の絶縁層23のうちレジスト穴24a〜24cから露出している部分を除去し、各レジスト穴24a〜24cに連続する層穴23a〜23cを形成し、第2の絶縁層22を露出させる(S3b)。 Subsequently, anisotropic etching with a fluorine-based gas (SF 6 ) is performed, and portions exposed from the resist holes 24a to 24c in the third insulating layer 23 are removed as shown in FIG. 8B. Then, layer holes 23a to 23c continuous with the resist holes 24a to 24c are formed to expose the second insulating layer 22 (S3b).

さらに、酸素ガスによる異方性の強いエッチング処理を行い、図8の(c)のように、第2の絶縁層22のうち、層穴23a〜23cから露出している部分を除去し、層穴23a〜23cにそれぞれ連続する層穴22a〜22cを形成し、第1の絶縁層21をそれぞれ露出させる(S3c)。   Further, a highly anisotropic etching process using oxygen gas is performed, and portions exposed from the layer holes 23a to 23c are removed from the second insulating layer 22 as shown in FIG. Layer holes 22a to 22c that are continuous with the holes 23a to 23c, respectively, are formed, and the first insulating layer 21 is exposed (S3c).

このとき、前記同様にレジスト24は第3の絶縁層23に対して後退し、層穴23a〜23cが広がるが、酸素プラズマでは珪素系の絶縁層21、23はエッチングされないため、第2の絶縁層22は、第3の絶縁層23をエッチングマスクとしてエッチングされることになる。したがって、各層穴22a〜22cの大きさ図8の(a)の状態におけるレジスト穴24a〜24cの孔径から広がることはない。   At this time, the resist 24 recedes from the third insulating layer 23 in the same manner as described above, and the layer holes 23a to 23c widen. However, since the silicon-based insulating layers 21 and 23 are not etched by oxygen plasma, the second insulating layer 23 is formed. The layer 22 is etched using the third insulating layer 23 as an etching mask. Therefore, the size of each layer hole 22a-22c does not expand from the hole diameter of the resist holes 24a-24c in the state of FIG.

さらに、第2の絶縁層22に対するエッチングは、最初にエミッタ電極1bの上部が完了し、続いてベース電極1aの上部が完了し、最後にコレクタ電極1cの上部が完了することになり、コレクタ電極1cの上部のエッチングが完了するまでに、エミッタ電極1bおよびコレク電極1aの上部側はオーバーエッチングとなるが、その電極表面を覆っている第1の絶縁層21がエッチングストッパ層として働くので、オーバーエッチングによる電極1a、1bの再付着を防止できる。また、同様にコレクタ電極1cの再付着も防止できる。   Further, in the etching for the second insulating layer 22, the upper part of the emitter electrode 1b is completed first, then the upper part of the base electrode 1a is completed, and finally the upper part of the collector electrode 1c is completed. By the time the etching of the upper part of 1c is completed, the upper side of the emitter electrode 1b and the collect electrode 1a is over-etched, but the first insulating layer 21 covering the electrode surface serves as an etching stopper layer. Reattachment of the electrodes 1a and 1b due to etching can be prevented. Similarly, reattachment of the collector electrode 1c can be prevented.

続いて、フッ素系ガスにより珪素系膜厚400nm相当の異方性エッチング処理を行い、図8の(d)のように、第1の絶縁層21のうち、層穴22a〜22cから露出している部分を除去して、層穴22a〜22cと連続する層穴21a〜21cを形成し、回路素子1の各電極1a〜1cの一部をそれぞれ露出させる(S3d)。   Subsequently, an anisotropic etching process corresponding to a silicon-based film thickness of 400 nm is performed with a fluorine-based gas, and exposed from the layer holes 22a to 22c in the first insulating layer 21, as shown in FIG. The layer portions 21a to 21c that are continuous with the layer holes 22a to 22c are formed, and a part of each of the electrodes 1a to 1c of the circuit element 1 is exposed (S3d).

このエッチング処理は異方性であるので、第1の絶縁層21の穴が第2の絶縁層22の穴より広がることはなく、図8の(a)の状態におけるレジスト24の各穴径が維持される。   Since this etching process is anisotropic, the holes of the first insulating layer 21 do not expand beyond the holes of the second insulating layer 22, and the diameters of the holes of the resist 24 in the state of FIG. Maintained.

一方、前処理で各レジスト穴24a〜24cが広がった分だけ、第3の絶縁層23の表面が露出しているので、第3の絶縁層23の各層穴23a〜23cがそれぞれレジスト穴24a〜24cと一致する位置まで広がる。そして、層穴23a〜23cが拡大した分、第2の絶縁層22もエッチングされて、層穴22a〜22cの上部側が大きくなり、上から100nmの位置にそれぞれ段部29a〜29cが形成されることになる。   On the other hand, since the surface of the third insulating layer 23 is exposed as much as the resist holes 24a to 24c are expanded by the pretreatment, the layer holes 23a to 23c of the third insulating layer 23 are respectively exposed to the resist holes 24a to 24a. It spreads to a position that matches 24c. Then, as the layer holes 23a to 23c are enlarged, the second insulating layer 22 is also etched, the upper side of the layer holes 22a to 22c is enlarged, and step portions 29a to 29c are formed at positions of 100 nm from the top, respectively. It will be.

続いて、第2の絶縁層(有機系膜)厚100nm相当の酸素ガスによる異方性の強いエッチングを行って、図8の(e)のように、第2の絶縁層22の段部29a〜29cを上から200nmの深さに下げる(S3e)。   Subsequently, etching with strong anisotropy by oxygen gas corresponding to a thickness of 100 nm of the second insulating layer (organic film) is performed, and a step 29a of the second insulating layer 22 is performed as shown in FIG. ˜29c is lowered from the top to a depth of 200 nm (S3e).

このとき、各レジスト穴24a〜24cは広がるが、珪素系の第3の絶縁層23はエッチングされないので、第2の絶縁層22に対するエッチングは深さ方向にのみ進行することになる。よって、このエッチング時間を選ぶことにより、段部29a〜29cの深さを任意に設定できる。また、前記同様に、第2の絶縁層22が全体的に薄い場合(即ち、電極間の段差が小さいとき)には、この4番目のエッチング処理を省略することもできる。   At this time, the resist holes 24a to 24c are widened, but the silicon-based third insulating layer 23 is not etched, so that the etching for the second insulating layer 22 proceeds only in the depth direction. Therefore, the depth of the step portions 29a to 29c can be arbitrarily set by selecting this etching time. Similarly to the above, when the second insulating layer 22 is entirely thin (that is, when the step between the electrodes is small), the fourth etching process can be omitted.

また、この処理で、最も高い位置のエミッタ電極1bの上部側の第2の絶縁層22は薄いためエッチングが下端まで進み段部29bは無くなるが、第1の絶縁層21がエッチングされずに残り、この第1の絶縁層21が段部を形成することになる。   In this process, the second insulating layer 22 on the upper side of the emitter electrode 1b at the highest position is thin, so that the etching proceeds to the lower end and the stepped portion 29b is eliminated, but the first insulating layer 21 remains without being etched. The first insulating layer 21 forms a step portion.

このようにして、各電極1a〜1cの一部を露呈させ、内部に段部を有する孔30a〜30cが形成された後、図8の(f)のようにレジスト24を除去して(S3f)、配線部形成工程S4に移行する。   In this way, a part of each of the electrodes 1a to 1c is exposed to form holes 30a to 30c having stepped portions therein, and then the resist 24 is removed as shown in FIG. 8 (f) (S3f ), The process proceeds to the wiring part forming step S4.

この配線部形成工程S4では、図8の(f)の状態で、第3の絶縁層23の表面側から各孔30a〜30cの中およびその周りに導電材を所定時間蒸着する(蒸着マスク処理は省略)。   In this wiring portion formation step S4, a conductive material is deposited in and around each of the holes 30a to 30c from the surface side of the third insulating layer 23 in a state shown in FIG. Is omitted).

この蒸着処理により、前記同様に、孔30a、30cの底部(即ち各電極1a、1cの表面)に堆積する導電材と、その段部29a、29cに堆積する導電材とは、互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化し、同様に、段部29a、29cに堆積する導電材と、第3の絶縁層23の表面の孔30a、30cの周りに堆積する導電材との間も互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化する。   As described above, the conductive material deposited on the bottoms of the holes 30a and 30c (that is, the surfaces of the electrodes 1a and 1c) and the conductive material deposited on the stepped portions 29a and 29c by the vapor deposition process are lateral to each other. In the same manner, the conductive material deposited on the step portions 29a and 29c and the conductive material deposited around the holes 30a and 30c on the surface of the third insulating layer 23 are also integrated. Overlapping each other's side positions ensures integration.

したがって、回路素子1のベース電極1a、コレクタ電極1cと、孔30a、30cの周りの導電材との間は、孔30a、30cの内周に沿って階段状に連続する導電材により接続されて、図9に示すように、電気的に確実に接続された階段状の配線部32a、32cが形成される。   Therefore, the base electrode 1a and the collector electrode 1c of the circuit element 1 and the conductive material around the holes 30a and 30c are connected by a conductive material that continues in a stepped manner along the inner periphery of the holes 30a and 30c. As shown in FIG. 9, stepped wiring portions 32a and 32c that are electrically connected reliably are formed.

また、孔30bにおいて、回路素子1のエミッタ電極1bの表面に堆積する導電材と、第1の絶縁層21の上に堆積する導電材とが、互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化し、第1の絶縁層21の上に堆積する導電材と、第3の絶縁層23の表面の孔30bの周りに堆積する導電材との間も互いの側方位置でオーバラップして確実に一体化する。   In addition, in the hole 30b, the conductive material deposited on the surface of the emitter electrode 1b of the circuit element 1 and the conductive material deposited on the first insulating layer 21 overlap each other in a lateral position to ensure that The conductive material that is integrated and deposited on the first insulating layer 21 and the conductive material that is deposited around the hole 30b on the surface of the third insulating layer 23 also overlap each other at the lateral positions. Integrate securely.

したがって、回路素子1のエミッタ電極1bと孔30bの周りの導電材との間は、孔30bの内周に沿って階段状に連続する導電材により接続されて、図9に示しているように、電気的に確実に接続された階段状の配線部32bが形成される。   Therefore, the emitter electrode 1b of the circuit element 1 and the conductive material around the hole 30b are connected by a conductive material that continues in a stepped manner along the inner periphery of the hole 30b, as shown in FIG. Thus, the staircase-shaped wiring portion 32b that is electrically connected reliably is formed.

このように、段差のある複数の電極1a〜1cに対しても、確実に導通する配線部32a〜32cを形成することができ、また、開口が広がらないので各配線部32a〜32cを近接して設けることができる。   In this way, the wiring portions 32a to 32c that are surely conductive can be formed even with respect to the plurality of electrodes 1a to 1c having steps, and since the opening does not widen, the wiring portions 32a to 32c are brought close to each other. Can be provided.

上記方法により構成された半導体装置は、配線部が確実に回路素子に接続されているので信頼性が高く、また、孔の開口が小さくて済むので、高い集積度で構成することができる。   The semiconductor device configured by the above method is highly reliable because the wiring portion is securely connected to the circuit element, and can be configured with a high degree of integration since the opening of the hole is small.

なお、図9のように形成された半導体装置の各配線部32a〜32cは、例えば外部接続用端子(図示せず)に配線され、樹脂モールドされてHBT素子となる。また、HBT以外にダイオード、抵抗、コンデンサ等の回路素子が形成されている半導体素子についても上記同様の処理により、各回路素子に対して確実に導通する配線部を形成することができる。   In addition, each wiring part 32a-32c of the semiconductor device formed like FIG. 9 is wired, for example to the terminal for external connection (not shown), is resin-molded, and becomes an HBT element. In addition to the HBT, a semiconductor element in which circuit elements such as a diode, a resistor, and a capacitor are formed can also be formed with a wiring portion that is surely connected to each circuit element by the same process as described above.

本発明の実施形態の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of embodiment of this invention. 従来方法の工程を説明するための断面図Sectional drawing for demonstrating the process of the conventional method

符号の説明Explanation of symbols

1……回路素子、1a〜1c……電極、10……基板、20……絶縁膜、21……第1の絶縁層、21a〜21c……層穴、22……第2の絶縁層、22a〜22c……層穴、23……第3の絶縁層、23a〜23c……層穴、24……レジスト、24a〜24c……レジスト穴、29、29a〜29c……段部、30、30a〜30c……孔、31、31a〜31c……導電材、32、32a〜32c……配線部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circuit element, 1a-1c ... Electrode, 10 ... Board | substrate, 20 ... Insulating film, 21 ... 1st insulating layer, 21a-21c ... Layer hole, 22 ... 2nd insulating layer, 22a-22c: Layer hole, 23: Third insulating layer, 23a-23c: Layer hole, 24: Resist, 24a-24c: Resist hole, 29, 29a-29c: Step, 30, 30a-30c ........ hole, 31, 31a-31c..conductive material, 32, 32a-32c..wiring part

Claims (9)

半導体素子を含む回路素子(1)が形成されている基板(10)の表面を絶縁膜で覆って平坦化する絶縁膜形成工程(S2)と、前記絶縁膜に対するエッチング処理で孔(30)を形成し、前記回路素子の一部(1a)を露出させる孔形成工程(S3)と、前記絶縁膜の表面側から前記孔を埋めるように導電材(31)を蒸着して、前記回路素子の一部に導通する配線部(32)を形成する配線部形成工程(S4)とを含む半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜形成工程は、
前記基板の表面を珪素系の第1の絶縁層で覆う段階(S2a)と、
前記第1の絶縁層の表面を有機系の第2の絶縁層で覆って該表面全体を平坦化する段階(S2b)と、
前記第2の絶縁層の表面を珪素系の第3の絶縁層で覆う段階(S2c)とを含み、
前記孔形成工程は、
前記第3の絶縁層の表面に、前記孔の形成予定部を除く部分にレジスト(24)を形成する段階(S3a)と、
前記レジストの表面側から異方性エッチング処理を行い、前記第3の絶縁層のうち前記レジストで覆われていない部分を除去して前記第2の絶縁層を露出させる第1エッチング段階(S3b)と、
前記レジストの表面側から異方性の強いエッチング処理を行い、前記露出した前記第2の絶縁層を除去して前記第1の絶縁層を露出させるとともに、前記レジストを後退させる第2エッチング段階(S3c)と、
前記レジストの表面側から異方性エッチング処理を行い、前記露出した前記第1の絶縁層を除去して前記回路素子の一部を露出させるととともに、前記第3の絶縁層のうち前記後退したレジストから露出している部分を除去し、さらに、前記第2の絶縁層に段部(29)を形成し、前記基板側に向かって凸型の孔を形成する第3エッチング段階(S3d)とを含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
An insulating film forming step (S2) in which the surface of the substrate (10) on which the circuit element (1) including the semiconductor element is formed is covered with an insulating film and planarized, and the hole (30) is formed by etching the insulating film. Forming and exposing a part (1a) of the circuit element (S3), and depositing a conductive material (31) so as to fill the hole from the surface side of the insulating film; In a method for manufacturing a semiconductor device including a wiring part forming step (S4) for forming a wiring part (32) that is partially conductive,
The insulating film forming step includes
Covering the surface of the substrate with a silicon-based first insulating layer (S2a);
Covering the surface of the first insulating layer with an organic second insulating layer and planarizing the entire surface (S2b);
Covering the surface of the second insulating layer with a silicon-based third insulating layer (S2c),
The hole forming step includes
A step (S3a) of forming a resist (24) on a portion of the surface of the third insulating layer except a portion where the hole is to be formed;
A first etching step of performing an anisotropic etching process from the surface side of the resist to remove a portion of the third insulating layer not covered with the resist to expose the second insulating layer (S3b); When,
A second etching step of performing a highly anisotropic etching process from the resist surface side, removing the exposed second insulating layer to expose the first insulating layer, and receding the resist; S3c)
An anisotropic etching process is performed from the surface side of the resist, the exposed first insulating layer is removed to expose a part of the circuit element, and the recess of the third insulating layer is retreated. A third etching step (S3d) of removing a portion exposed from the resist, further forming a step (29) in the second insulating layer, and forming a convex hole toward the substrate; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記孔形成工程は、
前記第3エッチング段階の後に異方性の強いエッチング処理を行い、前記第2の絶縁層の前記段部の位置を前記第1の絶縁層側に移動させる第4エッチング段階(S3e)を含んでいることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The hole forming step includes
A fourth etching step (S3e) of performing a highly anisotropic etching process after the third etching step to move the position of the step portion of the second insulating layer to the first insulating layer side; 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記回路素子にはヘテロ接合バイポーラトランジスタが含まれ、該トランジスタの電極が前記配線部の導通対象であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the circuit element includes a heterojunction bipolar transistor, and an electrode of the transistor is a conduction target of the wiring portion. 前記第2の絶縁層がベンゾシクロブテンによって形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating layer is formed of benzocyclobutene. 前記第1の絶縁層および第3の絶縁層が、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素のいずれかによって形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating layer and the third insulating layer are formed of any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Production method. 前記第1エッチング段階および第3エッチング段階の前記異方性エッチングがフッ素系ガスを用いたエッチングであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the anisotropic etching in the first etching stage and the third etching stage is etching using a fluorine-based gas. 前記第2エッチング段階および第4エッチング段階の前記異方性の強いエッチングが酸素ガスを用いたエッチングであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the highly anisotropic etching in the second etching stage and the fourth etching stage is etching using oxygen gas. 前記請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置。   A semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 表面に回路素子(1)が形成された基板(10)と、
前記基板の表面を覆う絶縁膜(20)と、
前記絶縁膜に対するエッチングにより形成され、前記回路素子の一部を露出させる孔(30)と、
前記孔の内部と前記絶縁膜の表面に対する導電材の蒸着により形成され、前記絶縁膜の表面側から前記回路素子の一部までの間を導通させる配線部(32)とを有する半導体装置において、
前記絶縁膜は、
前記基板の表面を覆う珪素系の第1の絶縁層(21)と、
前記第1の絶縁層を覆い、その表面が平坦化された有機系の第2の絶縁層(22)と、
前記第2の絶縁層を覆う珪素系の第3の絶縁層(23)とにより構成され、
前記絶縁膜を貫通する前記孔は、前記基板側に向かって凸型で、且つ該凸型の段部(29)が前記第2の絶縁層の中間部分に形成されていることを特徴とする半導体装置。
A substrate (10) having a circuit element (1) formed on its surface;
An insulating film (20) covering the surface of the substrate;
A hole (30) formed by etching the insulating film and exposing a part of the circuit element;
In a semiconductor device having a wiring portion (32) formed by vapor deposition of a conductive material on the inside of the hole and the surface of the insulating film and conducting between the surface side of the insulating film and a part of the circuit element,
The insulating film is
A silicon-based first insulating layer (21) covering the surface of the substrate;
An organic second insulating layer (22) covering the first insulating layer and having a planarized surface;
A silicon-based third insulating layer (23) covering the second insulating layer,
The hole penetrating the insulating film is convex toward the substrate side, and the convex step (29) is formed in an intermediate portion of the second insulating layer. Semiconductor device.
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