JP3369817B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関する
ものであって、とくに多層アルミ配線間の平坦性を向上
させるためにSOG(Spin On Glass)を使用して
いる半導体装置において、下層アルミ配線と上層アルミ
配線とをつなぐスルーホール部のコンタクト抵抗を安定
かつ良好にするための手法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴い、多層ア
ルミ配線構造を備えた半導体装置が増加しつつある。以
下、図2(a)〜図2(d)を参照しつつ、かかる多層
アルミ配線構造を備えた従来の半導体装置の製造方法を
説明する。図2(a)に示すように、一般に従来の半導
体装置の製造方法においては、まず1層目アルミ配線1
を所望の部分にパターニングした後、層間絶縁膜層を形
成するために、低温で成膜することができかつ耐湿性に
優れた第1酸化膜2をプラズマCVD法で形成する(以
下、この酸化膜を「1層目プラズマ酸化膜2」とい
う)。 【0003】次に、図2(b)に示すように、平坦性を
向上させるために、1層目プラズマ酸化膜2の上に、コ
ーターによる塗布によりSOG(Spin On Glass)
膜3を形成する。そして、一般にSOG膜3は耐湿性が
劣るので、さらに該SOG膜3の上に、プラズマCVD
法により第2酸化膜4(以下、これを「2層目プラズマ
酸化膜4」という。)を堆積し、層間絶縁膜層を形成す
る。 【0004】そして、図2(c)に示すように、写真製
版処理により、製造途上にある半導体装置上の所望の部
分にスルーホール開孔のためのレジストパターン5を形
成する。さらに、スルーホールのアスペクト比を低減す
るために、希フッ酸等の薬液で2層目プラズマ酸化膜4
に等方性エッチングを施してテーパー部6を形成した
後、ドライエッチによる異方性エッチングで2層目プラ
ズマ酸化膜4から1層目アルミ配線1に達するスルーホ
ール7(1層目アルミ配線1を外部に露出させるスルー
ホール7)を開孔する。最後に、図2(d)に示すよう
に、レジストパターン5を除去した後、スパッタ法によ
り2層目アルミ配線8を形成する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の半導体装置の製造方法では、希フッ酸等の薬液で
等方性エッチングを施すときに、2層目プラズマ酸化膜
4の膜厚のばらつきあるいは薬液のエッチングレートの
ばらつき等により、しばしば薬液が2層目プラズマ酸化
膜4をつき破ってSOG膜3にまで達してしまい、この
ような場合は例えば図3に示すように、SOG膜3のサ
イドエッチングが引き起こされ、2層目アルミ配線8の
断線ないしは接続不良が生じるといった問題がある。 【0006】また、SOG膜3からの水分(HO)の
脱ガスにより、図2(d)に示すように、2層目アルミ
配線8がSOG膜3と接する部分でアルミナ(Al
)9に変質して、コンタクト抵抗異常が生じるといっ
た問題がある。 【0007】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、SOG膜のサイドエッチング
を防止することができる半導体装置を得ることを解決す
べき課題とする。さらには、SOG膜との当接部におけ
る2層目アルミ配線の変質を防止することができる半導
体装置を得ることをも課題すべき課題とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
なされた本発明にかかる半導体装置は、第1金属配線
と、第1金属配線の上に堆積された第1層目酸化膜と、
第1層目酸化膜の上に形成されたSOG膜と、SOG膜
の上に堆積されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜の
上に堆積された第2層目酸化膜とを含む層間絶縁膜層
と、上記層間絶縁膜層に形成されたスルーホールを介し
て第1金属配線に接続された第2金属配線が設けられ
ている半導体装置において、上記スルーホールの側壁
に、該スルーホールを覆うようにして第2層目酸化膜の
上に堆積されたもう1つの酸化膜が異方性ドライエッチ
ングにより全面エッチングされてスルーホール側壁にの
み残留してなる残留酸化膜が形成され、上記第2層目酸
化膜がスルーホールまわりではテーパー形状をなし、第
1層目酸化膜の厚さが2000Å〜3000Åとされ、
SOG膜の平坦部の厚さが2000Å〜3000Åとさ
れ、シリコン窒化膜の厚さが100Å〜300Åとさ
れ、第2層目酸化膜の厚さが4000Å〜6000Åと
され、上記のもう1つの酸化膜の厚さが2000Å〜3
000Åとされていることを特徴とするものである。 【0009】この半導体装置においては、その製造途上
でSOG膜の上にシリコン窒化膜が形成されることにな
る。ここで、シリコン窒化膜は希フッ酸等の薬液によっ
てエッチングされないので、シリコン窒化膜の上の第2
層目酸化膜に対して希フッ酸等の薬液で等方性エッチン
グを施してテーパー部を形成する際に、該第2層目酸化
膜が薄かったりあるいはエッチングレートが高かったり
しても、シリコン窒化膜の下側のSOG膜はエッチング
されない。したがって、上記第2層目酸化膜の厚さある
いはエッチングレートにばらつきがあっても、SOG膜
にサイドエッチングが生じない。 【0010】また、スルーホールの側壁に残留する残留
酸化膜により第2金属配線とSOG膜との直接の接触が
妨げられるので、SOG膜からの水分(HO)の脱ガ
スが防止されて、該水分に起因する第2金属配線の変質
が防止される。 【0011】らに、SOG膜、シリコン窒化膜及び各
種酸化膜が、それぞれ十分な強度を保有しつつ該半導体
装置の厚みの無用な増大を回避しうる適切な厚さとされ
るので、該半導体装置がコンパクトなものとなる。 【0012】 【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を具体的
に説明する。図1(a)〜図1(d)は本発明にかかる
半導体装置の製造方法を示す工程図である。以下、これ
らの図を参照しつつ該製造方法を説明する。図1(a)
に示すように、本発明にかかる半導体装置の製造におい
ては、まず1層目アルミ配線1(第1金属配線)を所望
の部分にパターニングした後、該1層目アルミ配線1の
上に、プラズマCVD法により1層目プラズマ酸化膜2
を2000Å〜3000Åの厚さとなるように堆積させ
る。次に、平坦性を向上させるために、1層目プラズマ
酸化膜2の上に、SOG膜3を平坦部で2000Å〜3
000Å程度の厚さとなるようにコーターで塗布する。
そして、このSOG膜3の上に、プラズマCVD法によ
りシリコン窒化膜(SiN)10を100Å〜300Å
程度の厚さとなるように堆積させる。この後、該シリコ
ン窒化膜10の上に、プラズマCVD法により2層目プ
ラズマ酸化膜4を4000Å〜6000Åの厚さとなる
ように堆積させ、層間絶縁膜層を形成する。 【0013】次に、図1(b)に示すように、写真製版
処理により、製造途上にある半導体装置の表面の所望の
部分にスルーホール開孔のためのレジストパターン5を
形成する。そして、2層目プラズマ酸化膜4に対して、
希フッ酸等の薬液で等方性エッチングを施してテーパー
部6を形成し、スルーホールのアスペクト比を低減す
る。このとき、シリコン窒化膜10は希フッ酸ではエッ
チングされないので、2層目プラズマ酸化膜4の膜厚及
び薬液のエッチングレートがいかに変動しても、SOG
膜3のサイドエッチングは発生しない。 【0014】そして、図1(c)に示すように、ドライ
エッチによる異方性エッチでシリコン窒化膜10とSO
G膜3と1層目プラズマ酸化膜2とをエッチングし、ス
ルーホール7を開孔する。この後、レジストパターン5
を除去した上で、製造途上にある半導体装置の表面に、
プラズマCVD法により第3酸化膜(以下、これを「3
層目プラズマ酸化膜11」という)を2000Å〜30
00Å程度の厚さとなるように堆積させる。 【0015】この後、図1(d)に示すように、3層目
プラズマ酸化膜11をドライエッチによる異方性エッチ
ングで全面エッチングし、スルーホール7の側壁にのみ
プラズマ酸化膜11a(3層目プラズマ酸化膜11の一
部)を残す。最後に、スパッタ法により2層目アルミ配
線8(第2金属配線)を形成する。 【0016】このようにすればSOG膜3からの水分
(HO)の脱ガスを防止することができ、2層目アル
ミ配線8はアルミナ化しない。このため、第1アルミ配
線1と第2アルミ配線8とのコンタクト抵抗が安定して
良好となり、半導体装置の品質が高められる。 【0017】 【発明の効果】本発明によれば、半導体装置の製造時に
おいて、シリコン窒化膜の上の第2層目酸化膜に対して
希フッ酸等の薬液で等方性エッチングを施してテーパー
部を形成する際に、シリコン窒化膜の下側のSOG膜が
エッチングされないので、上記第2層目酸化膜の厚さあ
るいはエッチングレートにばらつきがあっても、SOG
膜にサイドエッチが発生しない。このため、半導体装置
の金属配線中に断線あるいは接続不良が発生せず、該半
導体装置の品質が高められる。 【0018】また、残留酸化膜によってSOG膜からの
水分(HO)の脱ガスが防止されるので、該水分に起
因する第2金属配線の変質が防止されて該半導体装置の
コンタクト抵抗が良好となり、該半導体装置の品質がさ
らに高められる。 【0019】さらに、半導体装置がその強度を十分に保
持しつつコンパクト化されるので、該半導体装置の品質
が一層高められる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 (a)〜(d)は、いずれも本発明にかかる
半導体装置の縦断面図であり、本発明にかかる半導体装
置の製造方法を示している。 【図2】 (a)〜(d)は、いずれも従来の半導体装
置の縦断面図であり、従来の半導体装置の製造方法を示
している。 【図3】 従来の半導体装置の縦断面図であり、従来の
製造方法上の問題点を示している。 【符号の説明】 1 1層目アルミ配線、2 1層目プラズマ酸化膜、3
SOG膜、4 2層目プラズマ酸化膜、5 レジスト
パターン、6 テーパー部、7 スルーホール、8 2
層目アルミ配線、9 アルミナ、10 シリコン窒化
膜、11 3層目プラズマ酸化膜、11a スルーホー
ル側壁に残留した3層目酸化膜。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1金属配線と、 第1金属配線の上に堆積された第1層目酸化膜と、第1
    層目酸化膜の上に形成されたSOG膜と、SOG膜の上
    に堆積されたシリコン窒化膜と、シリコン窒化膜の上に
    堆積された第2層目酸化膜と を含む層間絶縁膜層と、 上記層間絶縁膜層に形成されたスルーホールを介して第
    1金属配線に接続された第2金属配線が設けられてい
    る半導体装置において、上記スルーホールの側壁に、該スルーホールを覆うよう
    にして第2層目酸化膜の上に堆積されたもう1つの酸化
    膜が異方性ドライエッチングにより全面エッチングされ
    てスルーホール側壁にのみ残留してなる残留酸化膜が形
    成され、 上記第2層目酸化膜がスルーホールまわりではテーパー
    形状をなし、 第1層目酸化膜の厚さが2000Å〜3000Åとさ
    れ、SOG膜の平坦部の厚さが2000Å〜3000Å
    とされ、シリコン窒化膜の厚さが100Å〜300Åと
    され、第2層目酸化膜の厚さが4000Å〜6000Å
    とされ、上記のもう1つの酸化膜の厚さが2000Å〜
    3000Åと されていることを特徴とする半導体装置。
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