JPH02201940A - Interlayer insulating film and manufacture thereof - Google Patents

Interlayer insulating film and manufacture thereof

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JPH02201940A
JPH02201940A JP2057089A JP2057089A JPH02201940A JP H02201940 A JPH02201940 A JP H02201940A JP 2057089 A JP2057089 A JP 2057089A JP 2057089 A JP2057089 A JP 2057089A JP H02201940 A JPH02201940 A JP H02201940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
interlayer insulating
upper layer
flow rate
lower layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2057089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Fujii
知 藤井
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a contact hole from which a good step coverage can be obtained at all times by forming so that O atom components decrease as they move from the under layer of an interlayer insulating film (SiOxNy) to its upper layer and N atom components increase as they move from the lower layer to the upper layer. CONSTITUTION:An interlayer insulating film 2 is formed so that O atom components decrease as they move from its under layer to its upper layer, and N atom components increase as they move from the lower layer to the upper layer. When a contact hole 3 is formed, the upper layer of the interlayer insulating film 2 contains N atoms a lot, and the under layer contains O atoms a lot. Therefore, an etching rate is fast for the upper layer of the interlayer insulating film 2 than the under layer. As a result, the amount of etching of the upper layer to the under layer becomes larger. Thus, the cross sectional shape of the contact hole 3 can easily be formed into a tapered shape having a tapered corner from which a good step coverage can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の多層配線における層間絶縁膜およ
びその製造方法に関し、特に5iOxN を組成成分と
しコンタクトホールが形成されるものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an interlayer insulating film in multilayer wiring of a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and particularly relates to a film containing 5iOxN as a composition component and in which contact holes are formed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成す
る方法としては、CVD法により堆積された絶縁膜上に
フォトレジストを塗布し、このフォトレジストをリソグ
ラフィ技術を用いてパターンニングし、その後、ウェッ
トエツチングやドライエツチング等によりテーパー形状
の断面を有するコンタクトホールを形成する方法が一般
的である。
Conventionally, the method for forming contact holes in this type of interlayer insulating film is to apply a photoresist on an insulating film deposited by CVD, pattern the photoresist using lithography technology, and then wet A common method is to form a contact hole having a tapered cross section by etching, dry etching, or the like.

このようなコンタクトホールの形成方法によれば、小規
模集積回路(SSI)、中規模集積回路(MSI)レベ
ルの多層配線において、下層配線と上層配線とを接続す
るためのVIAメタルを埋め込む必要は無くなる。つま
り、上記方法により絶縁膜に形成されたコンタクトホー
ルの断面はテーパー形状をしているため、コンタクトホ
ール上にアルミニウム(1)等を蒸着することにより容
易に良好なステップカバレージが形成される。
According to this contact hole forming method, there is no need to embed a VIA metal for connecting lower layer wiring and upper layer wiring in multilayer wiring at the small scale integrated circuit (SSI) or medium scale integrated circuit (MSI) level. It disappears. That is, since the contact hole formed in the insulating film by the above method has a tapered cross section, good step coverage can be easily formed by vapor depositing aluminum (1) or the like onto the contact hole.

そして、さらに、このアルミニウムをパターンニングす
ることにより、容易に下層配線と上層配線との接続をす
ることが可能になり、VIAメタルを埋め込む工程は不
要になって上記方法を用いた半導体装置の製造コストは
低減される。
Furthermore, by patterning this aluminum, it becomes possible to easily connect the lower layer wiring and the upper layer wiring, and the process of embedding the VIA metal is no longer necessary, and a semiconductor device can be manufactured using the above method. Costs are reduced.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記した従来の層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成する方法は、絶縁膜のエツチング工程にケ
ミカルエツチング等のウェットエツチングを採用すると
、得られるコンタクトホールの断面形状がばらついてし
まい、ウェハ全面で、また、製造ロット毎に均一なテー
パー形状の断面にならないという課題を有していた。ま
た、絶縁膜のエツチング工程に種々のガスを用いるドラ
イエツチングを採用すると、得られるコンタクトホール
断面のテーパー形状のテーパー角は直角に近付いてしま
い、良好なステップカバレージを得ることが出来ないと
いう課題を有していた。
However, in the above conventional method of forming contact holes in an interlayer insulating film, if wet etching such as chemical etching is used for the etching process of the insulating film, the cross-sectional shape of the resulting contact holes will vary, and Further, there was a problem in that the cross-section did not have a uniform tapered shape for each manufacturing lot. Furthermore, if dry etching using various gases is used in the etching process of the insulating film, the taper angle of the tapered cross section of the resulting contact hole approaches a right angle, making it impossible to obtain good step coverage. had.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明はこのような課題を解消するためになされたもの
で、層間絶縁膜はSfON  を組成酸y 分とし、下層部から上層部へ移るに従ってO原子成分が
減少し、下層部から上層部へ移るに従ってN原子成分が
増加するように形成されたものである。また、0原子を
含む反応ガスは堆積初期時にはその流量が多くその後時
間の経過とともにその流量は減少し、N原子を含む反応
ガスは堆積初期時にはその流量ほとんど無くその後時間
の経過とともにその流量は増加するように製造するよう
にしたものである。
The present invention was made to solve this problem, and the interlayer insulating film is made of SfON with an acid content of y, and as it moves from the lower layer to the upper layer, the O atomic component decreases, and from the lower layer to the upper layer. It is formed such that the N atom component increases as the layer moves. In addition, the flow rate of the reactive gas containing 0 atoms is high at the beginning of deposition, and the flow rate decreases as time passes, and the flow rate of the reactive gas containing N atoms is almost constant at the beginning of deposition, and the flow rate increases as time passes. It is manufactured in such a way that

〔作用〕[Effect]

層間絶縁膜のエツチングは、エツチング条件にかかわら
ず、N原子を多く含む上層部が0原子を多く含む下層部
よりも速いエツチングレートにてエツチングされる。
Regardless of the etching conditions, the interlayer insulating film is etched at a faster etching rate for the upper layer containing many N atoms than for the lower layer containing many zero atoms.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して以下に詳述する。 Next, the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図<a)、(b)は本発明の一実施例を表す断面図
である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention.

基体(サブストレート)1上にSiOxNy  か  
  y らなる層間絶縁膜2がCVD法により堆積される。
SiOxNy on the substrate 1
An interlayer insulating film 2 consisting of y is deposited by CVD.

この堆積は以下の諸条件のもとに行われる。This deposition is performed under the following conditions.

つまり、全圧が0 、 1 torr、周波数が50K
Hz、パワーが200Wのもとで、層間絶縁膜2の堆積
初期時にはS L H4ガスが270 sec復。
In other words, the total pressure is 0.1 torr and the frequency is 50K.
Hz and power of 200 W, the S L H4 gas was applied for 270 seconds at the initial stage of deposition of the interlayer insulating film 2.

NH3ガスが1.7sl+n 、N20ガスが0.15
1mの流量で基体1表面上に各ガスは流される。
NH3 gas is 1.7sl+n, N20 gas is 0.15
Each gas is flowed onto the surface of the substrate 1 at a flow rate of 1 m.

その後、時間の経過とともにN20ガスの流量は、第2
図(a)のグラフにおける直線5に示されるように減少
され、層間絶縁膜2の堆積終了時である時間Tにには流
量がOslmになって流されなくなる。また、これとは
反対に、N2ガスの流量は、堆積初期時にはO5ITI
でガスは流されていないが、その後、時間の経過ととも
に同図(a)のグラフにおける直線6に示されるように
増加し、堆積終了時である時間Tには0.151mの流
量でガスが流されるようになる。
After that, as time passes, the flow rate of N20 gas increases to the second level.
The flow rate decreases as shown by a straight line 5 in the graph of FIG. 2A, and at time T, which is the end of deposition of the interlayer insulating film 2, the flow rate reaches Oslm and stops flowing. In addition, on the contrary, the flow rate of N2 gas is O5ITI at the initial stage of deposition.
At , no gas was flowing, but as time passed, the gas increased as shown by straight line 6 in the graph of FIG. Become swept away.

また、N20ガスとN2ガスとの各ガスの和の流量は、
第2図(b)のグラフにおける直線7に示されるように
、層間絶縁膜2の堆積の初期時から終了時Tまでの間、
一定量の0. 1sla+になるように制御されている
。なお、第2図(a)。
Also, the total flow rate of each gas, N20 gas and N2 gas, is
As shown by the straight line 7 in the graph of FIG. 2(b), from the initial time to the end time T of the deposition of the interlayer insulating film 2,
A certain amount of 0. It is controlled to be 1 sla+. In addition, FIG. 2(a).

(b)に示される各グラフにおいて、横軸は堆積時間を
表し、縦軸はガスの流量を表している。
In each graph shown in (b), the horizontal axis represents the deposition time, and the vertical axis represents the gas flow rate.

このようにして、層間絶縁膜2はその下層部から上層部
へ移るに従って、つまり、基体1から遠ざかるに従って
O原子成分が減少し、また、その下層部から上層部へ移
るに従ってN原子成分が増加するように形成されている
。このため、層間絶縁膜2の下層部の組成はSiO(S
iO2No)により主に構成され、中層部の組成はSt
、1.。
In this way, the O atomic component of the interlayer insulating film 2 decreases as it moves from the lower layer to the upper layer, that is, as it moves away from the base 1, and the N atomic component increases as it moves from the lower layer to the upper layer. It is formed to do so. Therefore, the composition of the lower layer of the interlayer insulating film 2 is SiO (S
iO2No), and the composition of the middle layer is St
, 1. .

N  により主に構成され、上層部の組成はSi1.O N  (X−1,0〜1.3)により主に構成されるよ
うになる。
It is mainly composed of N, and the composition of the upper layer is Si1. It is mainly composed of O N (X-1, 0 to 1.3).

次に、層間絶縁膜2を形成した後に、この層間絶縁膜2
上に図示しないフォトレジストをスピンコード法等によ
り塗布し、リソグラフィ技術を用いてこのフォトレジス
トをパターンニングする。
Next, after forming the interlayer insulating film 2, this interlayer insulating film 2 is
A photoresist (not shown) is applied thereon by a spin code method or the like, and this photoresist is patterned using a lithography technique.

パターンユング後、このフォトレジストをマスクにして
CF  やSF6等のフッ化物系のガスを用いてドライ
エツチングを行い、コンタクトホール3を形成させる。
After patterning, using this photoresist as a mask, dry etching is performed using a fluoride gas such as CF 2 or SF 6 to form a contact hole 3 .

このコンタクトホール3の形成の際には、層間絶縁膜2
が上述のように上層部がN原子を多く含み、下層部が0
原子を多く含むため、層間絶縁膜2の上層部は下層部に
対してエツチングレートが速くなる。このため、上層部
の下層部に対するエツチング量は多くなり、コンタクト
ホール3の断面形状は、良好なステラップカバレージが
得られるテーパー角を有するテーパー形状に容易に形成
される。
When forming this contact hole 3, the interlayer insulating film 2
As mentioned above, the upper layer contains many N atoms, and the lower layer contains 0
Since it contains many atoms, the etching rate of the upper layer of the interlayer insulating film 2 is faster than that of the lower layer. Therefore, the amount of etching of the upper layer relative to the lower layer increases, and the cross-sectional shape of the contact hole 3 is easily formed into a tapered shape having a taper angle that provides good step coverage.

なお、上記実施例は層間絶縁膜2のエツチング工程にフ
ッ化物系のガスを用いたドライエツチングを採用した場
合について説明したが、これに限定されることはない。
In the above embodiment, a case was described in which dry etching using a fluoride gas was employed in the etching process of the interlayer insulating film 2, but the present invention is not limited to this.

例えば、ケミカルエツチング等のウェットエツチングを
採用して層間絶縁膜2をエツチングするようにしても良
く、この場合においても上記実施例と同様な効果が得ら
れ、ウェハ全面において、かつ、製造ロット毎において
均一なテーパー形状をした断面のコンタクトホールが容
易に得られる。
For example, wet etching such as chemical etching may be used to etch the interlayer insulating film 2. In this case as well, the same effect as in the above embodiment can be obtained, and the etching process can be performed on the entire wafer surface and in each manufacturing lot. A contact hole with a uniformly tapered cross section can be easily obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、層間絶縁膜はSiOxN
y  を組成成分とし、下層部から上層部   y へ移るに従ってO原子成分が減少し、下層部から上層部
へ移るに従ってN原子成分が増加するように形成された
ことにより、また、0原子を含む反応ガスは堆積初期時
にはその流量が多くその後時間の経過とともにその流量
は減少し、N原子を含む反応ガスは堆積初期時にはその
流量ほとんど無くその後時間の経過とともにその流量は
増加するように製造するようにしたことにより、N原子
を多く含む上層部はO原子を多く含む下層部よりも速い
エツチングレートにてエツチングされる。
As explained above, in the present invention, the interlayer insulating film is SiOxN
y as a composition component, the O atom component decreases as it moves from the lower layer to the upper layer, and the N atom component increases as it moves from the lower layer to the upper layer, so it also contains 0 atoms. The reaction gas has a high flow rate at the beginning of deposition and then decreases as time passes, and the reaction gas containing N atoms has almost no flow rate at the beginning of deposition and is manufactured so that its flow rate increases over time. As a result, the upper layer containing many N atoms is etched at a faster etching rate than the lower layer containing many O atoms.

このため、この層間絶縁膜をエツチングして形成される
コンタクトホールの断面形状は、層間絶縁膜のエツチン
グ条件にかかわらず、常に適性なテーパー角を有するテ
ーパー形状に均一に形成され、良好なステップカバレー
ジが常に得られるコンタクトホールが形成されるという
効果を有する。
Therefore, the cross-sectional shape of the contact hole formed by etching this interlayer insulating film is always uniformly tapered with an appropriate taper angle, regardless of the etching conditions of the interlayer insulating film, resulting in good step coverage. This has the effect that a contact hole is always formed.

さらに、ウェハ全面において、かつ、製造ロフト毎にお
いて常に均一なテーパー形状をした断面を有するコンタ
クトホールが形成されるという効果も有する。
Furthermore, there is also the effect that contact holes having a uniform tapered cross section are always formed over the entire wafer surface and in each manufacturing loft.

1・・・基体、2・・・層間絶縁膜、3・・・コンタク
トホール。
1...Base body, 2...Interlayer insulating film, 3...Contact hole.

特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   長谷用  芳  樹間      
  塩   1)  辰   也
Patent applicant: Sumitomo Electric Industries, Ltd. Representative patent attorney Yoshiki Hase
Salt 1) Tatsuya

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、(b)それぞれは本発明の一実施例を表
す断面図、第2図(a)、(b)それぞれは第1図に示
された層間絶縁膜2の形成時における堆積時間とガスの
流量との関係を示すグラフである。
FIGS. 1(a) and 1(b) are cross-sectional views showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) and 2(b) are sectional views showing the state of formation of the interlayer insulating film 2 shown in FIG. It is a graph showing the relationship between deposition time and gas flow rate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体装置の多層配線における上層配線と下層配線
との間に介在される層間絶縁膜において、SiO_xN
_yを組成成分とし、下層部から上層部へ移るに従って
O原子成分が減少し、下層部から上層部へ移るに従って
N原子成分が増加するように形成されたことを特徴とす
る層間絶縁膜。 2、半導体装置の多層配線における上層配線と下層配線
との間に介在されSiO_xN_yを組成成分とする層
間絶縁膜を反応ガスを利用した気相成長法により堆積さ
せて形成する層間絶縁膜の製造方法において、O原子を
含む反応ガスは堆積初期時にはその流量が多くその後時
間の経過とともにその流量は減少し、N原子を含む反応
ガスは堆積初期時にはその流量ほとんど無くその後時間
の経過とともにその流量は増加するように反応ガスの流
量を制御して前記層間絶縁膜を堆積させることを特徴と
する層間絶縁膜の製造方法。
[Claims] 1. In an interlayer insulating film interposed between an upper layer wiring and a lower layer wiring in a multilayer wiring of a semiconductor device, SiO_xN
An interlayer insulating film, characterized in that it has _y as a composition component, and is formed such that the O atomic component decreases as it moves from the lower layer to the upper layer, and the N atomic component increases as it moves from the lower layer to the upper layer. 2. A method for manufacturing an interlayer insulating film, which is interposed between an upper layer wiring and a lower layer wiring in a multilayer wiring of a semiconductor device and is formed by depositing an interlayer insulation film containing SiO_xN_y as a compositional component by a vapor phase growth method using a reactive gas. In the process, the flow rate of the reactive gas containing O atoms is high at the beginning of deposition, and the flow rate decreases as time passes, and the flow rate of the reactive gas containing N atoms is almost constant at the beginning of deposition, and then the flow rate increases as time passes. A method for manufacturing an interlayer insulating film, characterized in that the interlayer insulating film is deposited by controlling the flow rate of a reactive gas so as to
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09251996A (en) * 1995-06-20 1997-09-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method for semiconductor device
US7479939B1 (en) 1991-02-16 2009-01-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device

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