JPH03297134A - Formation method of pattern - Google Patents

Formation method of pattern

Info

Publication number
JPH03297134A
JPH03297134A JP10073790A JP10073790A JPH03297134A JP H03297134 A JPH03297134 A JP H03297134A JP 10073790 A JP10073790 A JP 10073790A JP 10073790 A JP10073790 A JP 10073790A JP H03297134 A JPH03297134 A JP H03297134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
wiring
etching
substrate
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
JP10073790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Ikutsu
英夫 生津
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP10073790A priority Critical patent/JPH03297134A/en
Publication of JPH03297134A publication Critical patent/JPH03297134A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a pattern of an insulating film having a hole whose shape is optimum for burying a metal interconnection by a method wherein the insulating film is constituted of a film which includes a silicon oxide film and a silicon nitride film. CONSTITUTION:A silicon oxide film 8 is formed on a substrate or an interconnection 1; after that, a silicon nitride film 9 is formed; in addition, a glass film 10 which contains phosphorus or boron is formed; an insulating film 2' is formed. Then, the film 10 is etched to the halfway part of its film thickness. After that, the remaining film 10 is wet-etched by buffered hydrofluoric acid. Since the film 9 is not dissolved by the hydrofluoric acid at this time, the dissolution of the film 10 progresses only in the transverse direction and is stopped at the film 9 in the depth direction. Lastly, the remaining films 9, 8 are dry-etched; a step-shaped taper connecting hole 11 is formed. Consequently, the opening width of the connecting hole can be prescribed only by the time of a wet etching operation, the substrate is not etched excessively and the connecting shape can be formed in an optimum shape.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路を始めとする各種の固体デバ
イスの製造に際して用いられるパターン形成方法に関す
るものであり、詳しくは、基板と配線を接続するための
接続孔(通称コンタクトホール)や多層配線間を接続す
る接続孔(通称ビアホール)を形成するためのテーパ(
ここでいうテーパは孔底径が孔上部径よりも小さい孔形
状すべてを指し、階段状もテーパと定義する)加工技術
を含むパターン形成方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a pattern forming method used in manufacturing various solid-state devices including semiconductor integrated circuits. A taper (commonly known as a contact hole) is used to form a connection hole (commonly known as a contact hole) to connect multilayer wiring (commonly known as a via hole).
The term "taper" here refers to all hole shapes in which the bottom diameter of the hole is smaller than the top diameter of the hole, and a step-like shape is also defined as a taper.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路の製造工程においては、例えば半導体基
板上に素子を作成し、絶縁膜(シリコン酸化膜)を被覆
して、かつ素子間を接続するための配線を形成する。こ
の場合の配線は近年では多層になる場合が多く、2層配
線、3層配線が形成される。素子と配線間、もしくは配
線(第1層目)と配線(第2層目)間を接続するために
は絶縁膜に接続孔を形成して、この孔に配線を埋める必
要がある。しかしながら、通常のりソグラフィ(レジス
ト塗布工程、露光工程、及び現象工程によるレジストパ
ターン形成技術)を経て絶縁膜をドライエツチング(レ
ジストパターンをマスクにしたガスプラズマによるエッ
チング:通常はフロン系のガスを用いた反応性イオンエ
ツチング法が使用される)して接続孔を開けただけの垂
直形状の孔では、配線として用いるアルミニウム等の金
属が孔内に入り難く、特に0.5μm程度のサブミクロ
ンの径の垂直孔では殆んど金属は孔に入らない。
In the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, for example, elements are created on a semiconductor substrate, covered with an insulating film (silicon oxide film), and wiring for connecting the elements is formed. In recent years, the wiring in this case is often multilayered, and two-layer wiring and three-layer wiring are formed. In order to connect between an element and a wiring, or between a wiring (first layer) and a wiring (second layer), it is necessary to form a connection hole in the insulating film and fill the hole with the wiring. However, the insulating film is dry-etched (etching using gas plasma using the resist pattern as a mask: usually using a fluorocarbon-based gas) after normal gluing (resist pattern formation technology using a resist coating process, exposure process, and phenomenon process). If a vertical hole is simply made by drilling a connection hole using reactive ion etching (reactive ion etching method is used), it is difficult for metals such as aluminum used for wiring to enter the hole. Almost no metal enters the vertical hole.

第4図は基板上にパターニングされた絶縁膜を有する構
造に対して配線金属を形成する工程の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the process of forming wiring metal on a structure having an insulating film patterned on a substrate.

以下具体的に説明する。第4図(a)は、基板l上の絶
縁膜2に接続孔3を開けた状態、第4図(b)は更に配
線金属4を形成した状態を示している。接続孔3内には
配線金属4は入っていない。この問題を回避するために
、孔にテーパをつける技術が開発されている。このテー
パをつける技術、すなわちテーパ加工技術にはこれまで
に、大きく分けて2種類の方法が考えられている。一つ
は、レジストパターンを徐々に後退させながら絶縁膜を
ドライエツチングする方法であり、他は、ウェットエツ
チングにより絶縁膜上部にテーパをつけた後ドライエツ
チングする方法である。この場合、前者の方法では大き
くレジストパターンを後退させることか難しく良好なテ
ーパがつきにくいため、後者の方法が多くのプロセスで
採用されている。
This will be explained in detail below. FIG. 4(a) shows a state in which a connection hole 3 is formed in an insulating film 2 on a substrate 1, and FIG. 4(b) shows a state in which a wiring metal 4 is further formed. The wiring metal 4 is not contained in the connection hole 3. To avoid this problem, techniques have been developed to taper the holes. Up until now, there have been roughly two types of methods considered for this taper technology, that is, taper processing technology. One method is to dry-etch the insulating film while gradually receding the resist pattern, and the other method is to dry-etch after forming a taper on the upper part of the insulating film by wet etching. In this case, the latter method is adopted in many processes because it is difficult to significantly set back the resist pattern and it is difficult to obtain a good taper.

具体的にこの方法を第5図に図示する。第5図はテーパ
加工技術のプロセス工程例として、特にウェットエツチ
ングにより絶縁膜上部にテーパをつけた後ドライエツチ
ングするパターン形成方法の説明図である。
This method is specifically illustrated in FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a pattern forming method in which the upper part of the insulating film is tapered by wet etching and then dry etched as an example of the process steps of the taper processing technique.

先ず、第5図(a)に図示するように基板1上に絶縁膜
2を形成し、公知のりソグラフィ手法によりレジストパ
ターン5を形成する。次に、レジストパターン5をマス
クとして使用してウェットエツチングにより絶縁膜2を
エツチングする(第5図(b))。ウェットエツチング
は等方的に進行するため、エツチング後の形状はテーパ
になる。この場合、エツチング液としては緩衝フッ酸や
希釈フッ酸等が使用される。
First, as shown in FIG. 5(a), an insulating film 2 is formed on a substrate 1, and a resist pattern 5 is formed by a known lithography method. Next, the insulating film 2 is etched by wet etching using the resist pattern 5 as a mask (FIG. 5(b)). Since wet etching proceeds isotropically, the shape after etching becomes tapered. In this case, buffered hydrofluoric acid, diluted hydrofluoric acid, or the like is used as the etching solution.

続いて第5図(C)の如く残りの絶縁膜をドライエツチ
ングし、テーパ付き接続孔6を得る。ドライエツチング
には、CHF3/O!やCF./H2、C2F6等の反
応ガスを用いた反応性イオンエツチング法が用いられる
。上記反応性イオンエツチング法では、サイドエツチン
グは起こらず異方的にエツチングが進行するため、エツ
チング形状は上部にテーパの付いた垂直孔になる。この
ようにして形成したテーパ付き接続孔6に配線金属4を
公知のスパッタリング法により形成した場合、テーパ付
き接続孔6内に配線金属4は入るが、テーパ角が浅く僅
かな量しか金属が入らない(第5図(d))。この場合
、その後の熱処理等により大塵の配線金属がマイグレー
ションして接続歩留まりを低下させることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 5(C), the remaining insulating film is dry-etched to obtain a tapered connection hole 6. For dry etching, CHF3/O! and CF. A reactive ion etching method using a reactive gas such as /H2 or C2F6 is used. In the above-mentioned reactive ion etching method, side etching does not occur and etching progresses anisotropically, so that the etched shape is a vertical hole tapered at the top. When the wiring metal 4 is formed in the tapered connection hole 6 formed in this way by a known sputtering method, the wiring metal 4 enters the tapered connection hole 6, but the taper angle is shallow and only a small amount of metal enters. No (Figure 5(d)). In this case, a large amount of wiring metal will migrate due to subsequent heat treatment, etc., resulting in a decrease in connection yield.

そのため、最近では第6図のようにウェットエツチング
前に少しドライエツチングを施す方法が提案されている
。例えば「半導体装置の製造方法」特開平01−194
328号公報において開示されている通りである。即ち
、第6図は従来技術による別のテーパ加工技術を用いた
パターン形成方法の説明図である。この方法では、第6
図(a)の如くレジストパターン5をマスクに1回目の
ドライエツチングにより途中止めの孔を形成する。続い
て、ウェットエツチング工程(第6図(b))、2回目
のドライエツチング工程(第6図(C))を行いテーパ
付き接続孔6″を得る。この穴に配線金属4を埋め込ん
だ場合には第6図(d)に図示するように、第5図(d
)に比べて良好に配線金属4か接続孔内にはいることに
なる。従って、第6図に示す方法により良好なテーパ接
続孔が得られることになるが、第6図(d)のように“
す7”が出来てしまう。
Therefore, recently a method has been proposed in which dry etching is performed a little before wet etching as shown in FIG. For example, "Method for manufacturing semiconductor devices" JP-A-01-194
This is as disclosed in Publication No. 328. That is, FIG. 6 is an explanatory diagram of a pattern forming method using another taper processing technique according to the prior art. In this method, the sixth
As shown in FIG. 5(a), intermediate holes are formed by first dry etching using the resist pattern 5 as a mask. Subsequently, a wet etching process (FIG. 6(b)) and a second dry etching process (FIG. 6(C)) are performed to obtain a tapered connection hole 6''.When the wiring metal 4 is embedded in this hole As shown in FIG. 6(d), FIG. 5(d)
), the wiring metal 4 can fit into the connection hole better. Therefore, a good tapered connection hole can be obtained by the method shown in FIG. 6, but as shown in FIG.
7” will be created.

この“す”は、今後の熱処理工程等で膨張し、膜剥がれ
を引き起こすことになる。従って、理想的な金属埋め込
みを行うにはさらにテーパ角を大きくする必要があった
This "su" will expand during the subsequent heat treatment process, etc., and will cause the film to peel off. Therefore, in order to ideally embed metal, it was necessary to further increase the taper angle.

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

絶縁膜を介して素子と金属間もしくは金属と金属間を良
好に接続するためには、絶縁膜にテーパを有した接続孔
を開ける必要がある。そのための方法として、公知のり
ソグラフィにより開けるべき孔のパターンを作成したレ
ジストを形成し、ウェットエツチングの後ドライエツチ
ングを行うテーパ加工技術が知られているが、この方法
では十分なテーパが形成できず、そのためにウェットエ
ツチング前にドライエツチングを行う方法が提案されて
いるが、この方法でも十分なテーパは確保出来ず、また
ウェットエツチングではそのエツチング量のバラツキが
あるためオーバーエツチングがかなり必要となり、拡散
層を過度にエツチングしてしまう問題があった。
In order to make a good connection between an element and metal or between metals through an insulating film, it is necessary to make a tapered connection hole in the insulating film. As a method for this purpose, a taper processing technique is known in which a resist with a pattern of holes to be opened is formed using known lamination lithography, and then wet etching and then dry etching are performed.However, with this method, a sufficient taper cannot be formed. For this purpose, a method of dry etching before wet etching has been proposed, but even with this method it is not possible to secure a sufficient taper, and with wet etching, the amount of etching varies, so a considerable amount of overetching is required, and diffusion There was a problem of excessive etching of the layer.

そこで、本発明の目的は、金属配線が埋まるに最適な孔
形状を有し、最低限のオーバーエツチング量ですむ絶縁
膜のテーパ加工技術によるパターン形成方法を提供する
ことにある。具体的には、通常リンやボロン入すガラス
を含むシリコン酸化膜のみからなっていた絶縁膜をシリ
コン酸化膜/シリコン窒化膜/(シリコン酸化膜)の積
層膜にすることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a pattern forming method using an insulating film taper processing technique that has an optimal hole shape for filling metal wiring and requires a minimum amount of overetching. Specifically, the insulating film, which normally consists only of a silicon oxide film containing glass containing phosphorus or boron, is changed to a laminated film of silicon oxide film/silicon nitride film/(silicon oxide film).

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

第7図は、公知の方法により絶縁膜にテーパ加工を施し
て接続孔を形成し、ここに金属薄膜を形成した場合の膜
堆積の進行具合を示したものである。スパッタリング法
により膜堆積した場合、大塵への金属薄膜4の膜厚が薄
くなるだけでなく、もう一つの重要な問題が発生する。
FIG. 7 shows the progress of film deposition when a contact hole is formed by tapering an insulating film by a known method and a metal thin film is formed therein. When the film is deposited by sputtering, not only does the thickness of the metal thin film 4 on the large dust become thinner, but another important problem occurs.

すなわち、シャドウ効果により穴の底では堆積速度が遅
く、矢印の方向にはほぼ平坦部と同様の堆積速度を有し
ているため、結果的に第7図のような“す7”が出来て
しまう。
In other words, the deposition rate is slow at the bottom of the hole due to the shadow effect, and the deposition rate in the direction of the arrow is almost the same as that on the flat area, resulting in the formation of "S7" as shown in Figure 7. Put it away.

一方、第1図のような階段状テーパの接続孔であれば、
この問題はなくなる。即ち、第1図は本発明によるパタ
ーン形成方法を用いて形成した階段状テーパの接続孔に
対して金属薄膜を堆積した構造図である。接続孔の上部
が下部よりも優先的に堆積して間口を塞ぐことがないた
めである。本発明は、この階段状テーパ形成技術による
パターン形成方法を提供するものである。
On the other hand, if the connection hole has a stepped taper as shown in Figure 1,
This problem will go away. That is, FIG. 1 is a structural diagram in which a metal thin film is deposited on a step-like taper connection hole formed using the pattern forming method according to the present invention. This is because the upper part of the connection hole does not accumulate preferentially than the lower part and block the opening. The present invention provides a pattern forming method using this step-like taper forming technique.

以下に本発明の詳細な説明する。即ち、本発明は、 基板もしくは配線上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜に微細
加工技術により少なくとも孔底径が孔上部径よりも小さ
い細孔を形成する工程において、上記絶縁膜がシリコン
酸化膜と少なくともシリコン窒化膜を含む膜であること
を特徴とするパターン形成方法に関するものであり、ま
た、基板もしくは配線上に直接かもしくは所定の厚さの
第1の絶縁膜を介して所定の厚さのスト・ソノく用絶縁
膜を形成する第1工程と、 前記ストッパ絶縁膜上に所定の厚さのガラス膜を形成す
る第2工程と、 前記ガラス膜上に所定のパターン幅のレジストパターン
を形成する第3工程と、 前記ガラス膜をドライエツチング法により途中までエツ
チングする第4工程と、 残りの前記ガラス膜をエツチングして前記ストッパ絶縁
膜を露出し、かつ前記ガラス膜を横方向にエツチングし
て所定の階段状テーパを形成するウェットエツチングに
よる第5工程と、前記ストッパ絶縁膜もしくは前記スト
ッパ絶縁膜と前記第1の絶縁膜とをドライエツチングし
て所定の階段状テーパ接続孔を形成する第6工程と及び
、 前記レジストパターンを除去後所定の金属配線を形成す
る第7工程、とを含む基板と配線間もしくは配線と配線
間を接続するパターン形成方法に関するものであり、或
いはまた、 前記基板もしくは配線上に順次形成される絶縁膜は所定
の厚さのシリコン酸化膜/シリコン窒化膜/ガラス膜で
あることを特徴とするパターン形成方法に関するもので
あり、或いはまた、前記基板もしくは配線上に順次形成
される絶縁膜は所定の厚さのシリコン窒化膜/ガラス膜
であることを特徴とするパターン形成方法に関するもの
であり、或いはまた、 前記第4工程におけるドライエツチング量と、前記第5
工程におけるウェットエツチング量により任意にテーパ
角θを定義し、ウェットエツチングの時間のみで前記接
続孔の開口幅を定義したことを特徴とする請求 方法に関するものであり、或いはまた、前記テーパ状接
続孔のテーパ角θは80°以上であることを特徴とする
パターン形成方法に関するものであり、或いはまた、 前記第6工程においてオーバーエツチング量を10%以
下とすることを特徴とするパターン形成方法に関するも
のである。
The present invention will be explained in detail below. That is, the present invention provides a step in which an insulating film is formed on a substrate or a wiring, and pores are formed in the insulating film by microfabrication technology, the diameter of which is at least smaller than the diameter of the pore top. The present invention relates to a pattern forming method characterized in that the film is a film containing at least a silicon nitride film, and the pattern forming method is characterized in that the film is a film containing at least a silicon nitride film, and the pattern formation method is characterized in that the film is a film containing at least a silicon nitride film. a first step of forming an insulating film for the stopper insulating film; a second step of forming a glass film of a predetermined thickness on the stopper insulating film; and a resist pattern of a predetermined pattern width on the glass film. a fourth step of etching the glass film halfway by dry etching, etching the remaining glass film to expose the stopper insulating film, and laterally etching the glass film. A fifth step of wet etching to form a predetermined step-like taper by etching, and dry etching of the stopper insulating film or the stopper insulating film and the first insulating film to form a predetermined step-like taper connection hole. and a seventh step of forming a predetermined metal wiring after removing the resist pattern. The method relates to a pattern forming method characterized in that the insulating films sequentially formed on the substrate or the wiring are a silicon oxide film/silicon nitride film/glass film of a predetermined thickness; The present invention relates to a pattern forming method characterized in that the insulating films sequentially formed thereon are silicon nitride films/glass films having a predetermined thickness, or the amount of dry etching in the fourth step and the amount of dry etching in the fourth step; 5
The present invention relates to a claim method characterized in that the taper angle θ is arbitrarily defined according to the amount of wet etching in the process, and the opening width of the connection hole is defined only by the wet etching time. This relates to a pattern forming method characterized in that the taper angle θ is 80° or more, or it relates to a pattern forming method characterized in that the amount of overetching is 10% or less in the sixth step. It is.

尚、本発明においてテーパとは孔底径が孔上部径よりも
小さい孔形状すべてを指すものであって、さらにまた階
段状接続孔の形状もテーパに含まれるものと定義する。
In the present invention, the term "taper" refers to all hole shapes in which the hole bottom diameter is smaller than the hole top diameter, and is further defined as including the shape of a stepped connecting hole.

〔実 施 例〕〔Example〕

ここで、本発明の工程を説明する。第2図は本発明によ
る階段状テーパ加工技術を用いたパターン形成方法の説
明図である。先ず、第2図(a)の如く基板もしくは配
線l上に第1の絶縁膜としてのシリコン酸化膜8を形成
した後、ストッパ絶縁膜としてのシリコン窒化膜9を形
成し、さらにリン(P)やボロン(B)入りのガラス膜
(通称PSGもしくはBPSG)10を形成して多層の
絶縁膜2′を形成する。次に、ドライエツチング法によ
りガラス膜IOをその膜厚の途中までエツチングする(
第2図(b))。エツチング量は、シリコン窒化膜9に
届かなければ多少ばらついても良い。この後、残りのガ
ラス膜10をウェットエツチングする。ウェットエツチ
ングには、緩衝フッ酸や希釈フッ酸が使用される。本発
明の場合、ストッパ絶縁膜としてのシリコン窒化膜9は
前記フッ酸には溶解しないため、ガラス膜10のフッ酸
に対する溶解は横方向のみ進行し、深さ方向はシリコン
窒化膜9で停止する。結果として、第2図(C)のよう
なパターンが形成される。最後に残ったストッパ絶縁膜
としてのシリコン窒化膜9、第1の絶縁膜としのシリコ
ン酸化膜8をドライエツチングして第2図(d)の階段
状テーパ接続孔l1を得る。従って、ウェットエツチン
グの時間のみで接続孔の開口幅を既定出来、前記ウェッ
トエツチング時間が変わってもシリコン窒化膜/シリコ
ン酸化膜の膜厚は一定であるため、オーバーエツチング
で過度に基板をエツチングすることはなくなる。
Here, the steps of the present invention will be explained. FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern forming method using the stepped taper processing technique according to the present invention. First, as shown in FIG. 2(a), a silicon oxide film 8 as a first insulating film is formed on the substrate or wiring l, and then a silicon nitride film 9 is formed as a stopper insulating film, and then phosphorus (P) is formed. A multilayer insulating film 2' is formed by forming a glass film (commonly known as PSG or BPSG) 10 containing carbon or boron (B). Next, the glass film IO is etched halfway through its film thickness using a dry etching method (
Figure 2(b)). The amount of etching may vary somewhat as long as it does not reach the silicon nitride film 9. After this, the remaining glass film 10 is wet-etched. Buffered hydrofluoric acid or diluted hydrofluoric acid is used for wet etching. In the case of the present invention, since the silicon nitride film 9 as a stopper insulating film does not dissolve in the hydrofluoric acid, the dissolution of the glass film 10 in the hydrofluoric acid proceeds only in the lateral direction and stops at the silicon nitride film 9 in the depth direction. . As a result, a pattern as shown in FIG. 2(C) is formed. The last remaining silicon nitride film 9 as a stopper insulating film and the silicon oxide film 8 as a first insulating film are dry etched to obtain a step-like tapered connection hole l1 as shown in FIG. 2(d). Therefore, the opening width of the connection hole can be determined only by the wet etching time, and the thickness of the silicon nitride film/silicon oxide film remains constant even if the wet etching time changes, so there is no need to over-etch the substrate due to over-etching. That will no longer be the case.

本発明について、さらに比較して詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail with further comparison.

第3図は従来技術(a)(b)と本発明(C)によるテ
ーパ加工技術を用いて形成したテーパ形状に対して金属
薄膜を形成した後の形状の比較図である。第3図は、絶
縁膜2として、BPSGo、 35μm/シリコン酸化
膜0.15μmの積層膜を使用した時の、fa)ウェッ
トエツチング工程とドライエツチング工程、(b)ドラ
イエツチング工程とウェットエツチング工程とドライエ
ツチング工程、(C)シリコン窒化膜0.02F=厚を
挿入した場合のドライエツチング工程とウェットエツチ
ング工程とドライエツチング工程(本発明)で、0.6
μm幅のレジストパターンをマスクに接続孔を開けた段
階(左図)、及び配線金属4としてのアルミニウム0.
5μm厚を形成した段階(右図)である。第3図(a)
では、緩衝フッ酸(HF:NH4F= l : 10 
)に60秒浸せきしてBPSGをウェットエツチング後
、残りのBPSG約0.1μm/シリコン酸化膜0.1
5μmをCHF3102= 10 : 1の混合ガスプ
ラズマ(圧力50 mTorr)で反応性イオンエツチ
ングしている。ウェットエツチング量のバラツキを考慮
しドライエツチングは30%のオーバーエツチング量を
施す必要がある。第3図(b)では、100OA(オン
グストローム)のBPSGを上記反応性イオンエツチン
グでエツチングし、緩衝フッ酸60秒浸せき(ウェット
エツチング)シリコン酸化膜0.15μmを反応性イオ
ンエツチングする。この場合も30%のオーバーエツチ
ングを必要とする。両者のテーパ角θは、第3図(a)
においてθ1−40度、第3図(b)においてθ2=5
0度でθ1〈θ2となり、第3図(blの場合の方がテ
ーパ角が大きいことがわかる。これらの接続孔に配線金
属を形成した場合、第3図(a)では大きな“す”が出
来、第3図(b)でもこの“す”は小さくはなるがなく
なることはない。
FIG. 3 is a comparison diagram of the tapered shape formed by the conventional techniques (a) and (b) and the taper processing technique according to the present invention (C) after a metal thin film is formed. FIG. 3 shows fa) wet etching process and dry etching process, (b) dry etching process and wet etching process when BPSGo, a laminated film of 35 μm/silicon oxide film 0.15 μm is used as the insulating film 2. Dry etching process, (C) Dry etching process, wet etching process, and dry etching process (invention) when inserting a silicon nitride film with a thickness of 0.02 F=0.6
A stage in which a connection hole is opened using a μm-wide resist pattern as a mask (left figure), and an aluminum 0.5 mm width is used as the wiring metal 4.
This is the stage (right figure) where a thickness of 5 μm has been formed. Figure 3(a)
Then, buffered hydrofluoric acid (HF:NH4F=l:10
) for 60 seconds to wet-etch the BPSG, remaining BPSG approximately 0.1 μm/silicon oxide film 0.1
5 μm was subjected to reactive ion etching using CHF3102=10:1 mixed gas plasma (pressure: 50 mTorr). Considering the variation in the amount of wet etching, it is necessary to perform dry etching with an overetching amount of 30%. In FIG. 3(b), BPSG of 100 OA (angstroms) is etched by the above-described reactive ion etching, and a silicon oxide film of 0.15 μm is etched by immersion in buffered hydrofluoric acid for 60 seconds (wet etching). Again, 30% overetching is required. The taper angle θ of both is shown in Fig. 3(a).
θ1-40 degrees in , θ2 = 5 in Fig. 3(b)
At 0 degrees, θ1 < θ2, and it can be seen that the taper angle is larger in the case of Fig. 3 (bl). When wiring metal is formed in these connection holes, a large "s" appears in Fig. 3 (a). In Figure 3(b), this "su" becomes smaller but does not disappear.

一方、本発明である第3図(C)では、先ずBPSGo
On the other hand, in FIG. 3(C), which is the present invention, first, BPSGo
.

25μmをドライエツチングした後同様に緩衝フッ酸に
60秒浸せきする。この後シリコン窒化膜0゜02μm
/シリコン酸化膜0.15μmを反応性イオンエツチン
グしてパターンを得る。オーバーエツチング量は10%
以下でよい。階段状のテーパにすることにより、配線金
属は“す“を作ることなく形成できる。
After dry etching to a thickness of 25 μm, it is similarly immersed in buffered hydrofluoric acid for 60 seconds. After this, silicon nitride film 0°02μm
/A pattern is obtained by reactive ion etching of a silicon oxide film of 0.15 μm. Over-etching amount is 10%
The following is fine. By creating a step-like taper, the wiring metal can be formed without creating a "hole".

本発明のテーパ角θ3は80度程度であるが、90度に
したければBPSGのドライエツチング量を0.3μm
程度にすれば良い。すなわち、1回目のドライエツチン
グ量とウェットエツチング量により任意にテーパ角θを
変えることも本発明では可能である。また、上記説明は
シリコン窒化膜として0.02F=厚のものを用いたが
、ウェットエツチングのストッパになるだけの厚さであ
れば良く、これに限定されるものではない。シリコン窒
化膜の形成は、公知のCVD法、プラズマCVD法、E
CR法、スパッタ法等を使用すれば良い。一方、主とし
て基板と配線間の接続孔を例に用いたが、配線と配線間
の接続孔にも本発明を適用できることは明白である。さ
らに、上記では主としてガラス/シリコン窒化膜/シリ
コン酸化膜の3層膜を使用する例を示したが、ガラスま
たはシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の2層膜でも同様
の効果を上げることができる。但し、基板(Si)とシ
リコン窒化膜とのドライエツチング速度比は、基板(S
i)/シリコン酸化膜はど大きくとれないため、基板と
配線間の接続孔形成の場合には上記3層膜を用いる方が
高性能をあげることができる。
The taper angle θ3 of the present invention is about 80 degrees, but if you want it to be 90 degrees, the amount of dry etching of BPSG should be 0.3 μm.
It's fine as long as it's moderate. That is, in the present invention, it is also possible to arbitrarily change the taper angle θ depending on the first dry etching amount and wet etching amount. Further, in the above description, a silicon nitride film having a thickness of 0.02F was used, but the thickness is not limited to this as long as it is sufficient to act as a stopper for wet etching. The silicon nitride film can be formed using known CVD methods, plasma CVD methods, and E
CR method, sputtering method, etc. may be used. On the other hand, although the connection hole between the substrate and the wiring is mainly used as an example, it is obvious that the present invention can also be applied to the connection hole between the wiring and the wiring. Further, although the above example mainly uses a three-layer film of glass/silicon nitride film/silicon oxide film, the same effect can be achieved with a two-layer film of glass or silicon oxide film/silicon nitride film. However, the dry etching rate ratio between the substrate (Si) and the silicon nitride film is
i)/Since the silicon oxide film cannot be made very large, the use of the above three-layer film can improve performance when forming connection holes between the substrate and wiring.

以下本発明によるパターン形成方法を具体的な数値例に
もとすく工程例について説明する。
The pattern forming method according to the present invention will be described below using specific numerical examples and process examples.

プロセス工程例I:Si基板上に常圧CVD法によりS
+H<0.4リッタ/min、(分)、N240リッタ
/min、の混合条件で400℃下シリコン酸化膜0.
1μm厚を形成し、この上にプラズマCVD法によりS
!H4: N2= 1 : 10、ITorr、 30
0°C1高周波300Wの条件で2分デポジションを行
い、シリコン窒化膜400A厚を形成した。さらに、S
iH。
Process step example I: S is deposited on a Si substrate by normal pressure CVD method.
+H < 0.4 liters/min, (min), silicon oxide film 0.0.2 liters/min at 400° C. under mixed conditions of N240 liters/min.
A film with a thickness of 1 μm is formed, and S is deposited on this film by plasma CVD.
! H4: N2=1:10, ITorr, 30
Deposition was performed for 2 minutes at 0° C. and high frequency of 300 W to form a silicon nitride film with a thickness of 400 A. Furthermore, S
iH.

600 cc/min、/PH3600cc/min、
/B2Hs300cc/min、の条件で常圧CVD法
により0.4μm厚のBPSG膜を形成し、絶縁膜とし
た。レジスト塗布、露光、現像の通常のりソゲラフイ工
程により0.5μm幅の孔パターンを形成した後、CH
F3 : 0□−5/ 1 、50mTorr、 50
0Wの条件でBPSG膜0.3μmを反応性イオンエツ
チング、HF : N84F= 1 :10の緩衝フッ
酸に65秒浸せき、最後にシリコン窒化膜400A(オ
ングストローム)をCHF3・02=5=1で、シリコ
ン酸化膜をCHF3 : 02= 10 :1で反応性
イオンエツチングした。アッシング(ashing) 
してレジスト除去して形成した開口幅1μm、底幅0.
5μmの階段状テーパ接続孔にチタン、窒化チタン、銅
入りアルミニウムの積層配線をスパッタリング法により
形成し、良好な接続ノくターンを得た。
600cc/min, /PH3600cc/min,
/B2Hs 300 cc/min, a 0.4 μm thick BPSG film was formed by atmospheric pressure CVD to serve as an insulating film. After forming a hole pattern with a width of 0.5 μm by the usual glue-sogelafy process of resist coating, exposure, and development, CH
F3: 0□-5/1, 50mTorr, 50
A 0.3 μm thick BPSG film was subjected to reactive ion etching under the condition of 0W, immersed in buffered hydrofluoric acid of HF:N84F=1:10 for 65 seconds, and finally a silicon nitride film of 400A (angstrom) was etched with CHF3.02=5=1. The silicon oxide film was subjected to reactive ion etching with CHF3:02=10:1. ashing
The resist was removed to form an opening with a width of 1 μm and a bottom width of 0.
A laminated wiring of titanium, titanium nitride, and copper-containing aluminum was formed in a step-like taper connection hole of 5 μm by sputtering, and a good connection pattern was obtained.

ヱニ丸凶工旦■ユニ 積層アルミニウム配線を有した基
板上にECRプラズマCVD (マイクロ波400W)
により、SiH,: O,= 1 : 2の条件でシリ
コン酸化膜を、SiH4: N、= 1 : 1の条件
でシリコン窒化膜を、さらに5iH1: O□=1=1
の条件でシリコン酸化膜をそれぞれ0.2μm10.0
5μm10.5μmの膜厚で順次形成した。0.8μm
幅のレジストパターンを形成した後、0.3μmのシリ
コン酸化膜をプロセス工程例Iと同条件で反応性イオン
エツチングし、緩衝フッ酸に70秒浸せき、シリコン窒
化膜0.05μm/シリコン酸化膜0.2μmをCHF
3:0□−5:1で反応性イオンエツチングして開口幅
1.4μm、底幅0.8μmの階段状テーパ接続孔を得
た。この上に銅入りアルミニウム配線を形成し、良好に
配線間の接続を行うことが出来た。
Enimaru Kodan■Uni ECR plasma CVD (microwave 400W) on a substrate with laminated aluminum wiring
Accordingly, a silicon oxide film was formed under the condition of SiH,:O,=1:2, a silicon nitride film was formed under the condition of SiH4:N,=1:1, and further 5iH1:O□=1=1.
Under the conditions of 0.2 μm and 10.0
The films were sequentially formed to have a thickness of 5 μm and a thickness of 10.5 μm. 0.8μm
After forming a resist pattern with a width of 0.3 μm, a silicon oxide film of 0.3 μm was reactive ion etched under the same conditions as process step example I, and immersed in buffered hydrofluoric acid for 70 seconds to form a silicon nitride film of 0.05 μm/silicon oxide film of 0. .2μm CHF
Reactive ion etching was performed at a ratio of 3:0□-5:1 to obtain a step-like tapered connection hole with an opening width of 1.4 μm and a bottom width of 0.8 μm. Copper-containing aluminum wiring was formed on this, and a good connection between the wirings could be achieved.

尚、本発明は膜厚、形成条件等は上記具体例に限定され
るものではなく、接続孔形成に例えばストッパ絶縁膜と
してのシリコン窒化膜等がフッ酸等のエツチング液によ
るウェットエツチングのストッパになる工程を含んでい
ればすべて適用できるものである。
Note that the film thickness, formation conditions, etc. of the present invention are not limited to the above specific examples, and for example, a silicon nitride film or the like as a stopper insulating film can be used as a stopper for wet etching using an etching solution such as hydrofluoric acid when forming a contact hole. Any process that includes a process can be applied.

尚、本発明において基板とはSiによる半導体基板のみ
ならず、他の半導体材料からなる基板であってもよく、
或いはまたセラミックス、ガラス、アモルファス或いは
他の材料からなる基板であってもよいことはもちろんで
ある。また、配線とは上記の基板上に配置された金属或
いはドープトポリシリコン、シリサイド、等の電極材料
からなる配線等であることはもちろんである。
Note that in the present invention, the substrate is not limited to a semiconductor substrate made of Si, but may also be a substrate made of other semiconductor materials.
Of course, the substrate may also be made of ceramics, glass, amorphous, or other materials. Further, the wiring is, of course, a wiring made of an electrode material such as metal, doped polysilicon, silicide, etc. arranged on the above-mentioned substrate.

更にまた、本発明の実施例においては平面的な形状にお
いて接続孔を形成する工程について主として説明された
が、これに限定されるものではなく、例えば基板に対し
て切り込まれた側壁部等へのコンタクトホール、スルー
ホールの形成においても適用できることももちろんであ
る。
Furthermore, in the embodiments of the present invention, the process of forming connection holes in a planar shape has been mainly described, but the process is not limited to this. Of course, it can also be applied to the formation of contact holes and through holes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

従来提案された接続孔形成工程では、(1)十分なテー
パ接続孔形状にならないため、大塵の金属膜厚が薄くな
り、その後のマイグレーションで接続できなくなる、(
2)“す”ができ、その後膜剥がれの原因となる、(3
)ウェットエツチング量のバラツキを考慮するとオーバ
ーエツチング量が多くなり、結果として基板の拡散層ま
でエツチングしてしまう等の問題点が生じていた。本発
明によれば、接続孔の形状が階段状になることから、配
線金属は良好に穴に入るとともに“す”が出来ることな
(形成できる。また、実施例において説明されたように
例えばシリコン酸化膜間にフッ酸等のエツチング液によ
るウェットエツチングにストッパ絶縁膜として例えばシ
リコン窒化膜が挿入されていることから、深さ方向のエ
ツチング量を考慮することなくウェットエツチング処理
時間のみで開口幅を制御することが出来る。さらには、
ウェットエツチング時間の長さにかかわらず最後にドラ
イエツチングすべき膜厚は一定であるので、オーバーエ
ツチング量は最小にすることが出来る。従って、本発明
によりLSIの歩留まりを向上することが可能となる。
In the connection hole forming process proposed in the past, (1) the metal film thickness of the large dust becomes thin because the taper connection hole shape is not sufficiently formed, and the subsequent migration makes it impossible to connect.
2) This will cause "stains" to form and then cause the film to peel off. (3)
) Considering the variation in the amount of wet etching, the amount of overetching increases, resulting in problems such as etching even the diffusion layer of the substrate. According to the present invention, since the shape of the connection hole is step-like, the wiring metal can easily enter the hole and can be formed without "snapping". Since a silicon nitride film, for example, is inserted between the oxide films as a stopper insulating film during wet etching using an etching solution such as hydrofluoric acid, the opening width can be determined using only the wet etching processing time without considering the amount of etching in the depth direction. It can be controlled.Furthermore,
Since the final film thickness to be dry etched remains constant regardless of the length of wet etching time, the amount of overetching can be minimized. Therefore, the present invention makes it possible to improve the yield of LSI.

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

第1図は本発明による階段状接続孔への配線金属堆積過
程図、 第2図は本発明による階段状テーパ接続孔の形成工程例
、 第3図は各接続孔への配線金属形成結果を示す図である
。 第4図は垂直な接続孔(a)とそれに配線金属を形成し
た(b)従来例、 第5図はウェットエツチング工程及びドライエツチング
工程によるプロセス方法によるテーパ付き接続孔形成工
程例、 第6図はドライエツチング工程とウェットエツチング工
程とドライエツチング工程によるプロセス方法によるテ
ーパ付き接続孔形成工程例である。 第7図は従来技術によるテーパ接続孔への配線金属堆積
過程図である。 図中の番号1は基板もしくは配線、2.2′は絶縁膜、
3は接続孔、4は配線金属、5はレジストパターン、6
.6′はテーパ付き接続孔、7は“す、8は第1の絶縁
膜もしくはシリコン酸化膜、9はシリコン窒化膜(スト
ッパ用絶縁膜)、10はガラス膜、11は階段状テーパ
接続孔である。
Fig. 1 is a process diagram of wiring metal deposition in a stepped connection hole according to the present invention, Fig. 2 is an example of a process for forming a stepped taper connection hole according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the results of forming wiring metal in each connection hole. FIG. Fig. 4 shows a conventional example (b) in which a vertical contact hole (a) and wiring metal are formed therein, Fig. 5 shows an example of a process for forming a tapered contact hole using a wet etching process and a dry etching process, and Fig. 6 This is an example of a process for forming a tapered connection hole by a process method including a dry etching process, a wet etching process, and a dry etching process. FIG. 7 is a diagram showing a process of depositing wiring metal in a tapered contact hole according to the prior art. Number 1 in the figure is the substrate or wiring, 2.2' is the insulating film,
3 is a connection hole, 4 is a wiring metal, 5 is a resist pattern, 6
.. 6' is a tapered connection hole, 7 is a "," 8 is a first insulating film or silicon oxide film, 9 is a silicon nitride film (insulating film for a stopper), 10 is a glass film, and 11 is a stepped tapered connection hole. be.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板もしくは配線上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜
に微細加工技術により少なくとも孔底径が孔上部径より
も小さい細孔を形成する工程において、上記絶縁膜がシ
リコン酸化膜と少なくともシリコン窒化膜を含む膜であ
ることを特徴とするパターン形成方法。
(1) In the step of forming an insulating film on a substrate or wiring, and forming pores in the insulating film using microfabrication technology, the insulating film has at least a silicon oxide film and a pore diameter smaller than the top diameter of the pore. A pattern forming method characterized in that the film includes a silicon nitride film.
(2)基板もしくは配線上に直接かもしくは所定の厚さ
の第1の絶縁膜を介して所定の厚さのストッパ用絶縁膜
を形成する第1工程と、 前記ストッパ絶縁膜上に所定の厚さのガラス膜を形成す
る第2工程と、 前記ガラス膜上に所定のパターン幅のレジストパターン
を形成する第3工程と、 前記ガラス膜をドライエッチング法により該厚さの途中
までエッチングする第4工程と、 残りの前記ガラス膜をエッチングして前記ストッパ絶縁
膜を露出し、かつ前記ガラス膜を横方向にエッチングし
て所定の階段状テーパを形成する第5のウェットエッチ
ング工程と、 前記ストッパ絶縁膜もしくは前記ストッパ絶縁膜と前記
第1の絶縁膜とをドライエッチングして所定の階段状テ
ーパ接続孔を形成する第6工程と及び、 前記レジストパターンを除去後所定の金属配線を形成す
る第7工程、とを含む基板と配線間もしくは配線と配線
間を接続するパターン形成方法。
(2) A first step of forming a stopper insulating film of a predetermined thickness directly on the substrate or wiring or via a first insulating film of a predetermined thickness; and a first step of forming a stopper insulating film of a predetermined thickness on the stopper insulating film. a second step of forming a thin glass film; a third step of forming a resist pattern with a predetermined pattern width on the glass film; and a fourth step of etching the glass film to the middle of its thickness by dry etching. a fifth wet etching step of etching the remaining glass film to expose the stopper insulating film and laterally etching the glass film to form a predetermined step-like taper; a sixth step of dry etching the film or the stopper insulating film and the first insulating film to form a predetermined stepped tapered connection hole; and a seventh step of forming a predetermined metal wiring after removing the resist pattern. A pattern forming method for connecting between a substrate and wiring or between wirings, including a process.
(3)前記基板もしくは配線上に順次形成される絶縁膜
は所定の厚さのシリコン酸化膜/シリコン窒化膜/ガラ
ス膜であることを特徴とする前記請求項2記載のパター
ン形成方法。
(3) The pattern forming method according to claim 2, wherein the insulating films sequentially formed on the substrate or the wiring are a silicon oxide film/silicon nitride film/glass film having a predetermined thickness.
(4)前記基板もしくは配線上に順次形成される絶縁膜
は所定の厚さのシリコン窒化膜/ガラス膜であることを
特徴とする前記請求項2記載のパターン形成方法。
(4) The pattern forming method according to claim 2, wherein the insulating films sequentially formed on the substrate or the wiring are silicon nitride films/glass films having a predetermined thickness.
(5)前記第4工程におけるドライエッチング量と、前
記第5のウェットエッチング工程におけるウェットエッ
チング量により任意にテーパ角θを定義し、ウェットエ
ッチングの時間のみで前記接続孔の開口幅を定義したこ
とを特徴とする前記請求項2記載のパターン形成方法。
(5) The taper angle θ is arbitrarily defined by the amount of dry etching in the fourth step and the amount of wet etching in the fifth wet etching step, and the opening width of the connection hole is defined only by the wet etching time. The pattern forming method according to claim 2, characterized in that:
(6)前記テーパ状接続孔のテーパ角θは80゜以上で
あることを特徴とする前記請求項5記載のパターン形成
方法。
(6) The pattern forming method according to claim 5, wherein the taper angle θ of the tapered connection hole is 80° or more.
(7)前記第6工程においてオーバーエッチング量を1
0%以下とすることを特徴とする前記請求項2記載のパ
ターン形成方法。
(7) In the sixth step, the amount of overetching is reduced to 1
3. The pattern forming method according to claim 2, wherein the amount is 0% or less.
JP10073790A 1990-04-16 1990-04-16 Formation method of pattern Pending JPH03297134A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10073790A JPH03297134A (en) 1990-04-16 1990-04-16 Formation method of pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10073790A JPH03297134A (en) 1990-04-16 1990-04-16 Formation method of pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03297134A true JPH03297134A (en) 1991-12-27

Family

ID=14281888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10073790A Pending JPH03297134A (en) 1990-04-16 1990-04-16 Formation method of pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03297134A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007777A (en) * 2001-06-27 2003-01-10 Toppan Printing Co Ltd Film carrier and manufacturing method therefor
US6815720B2 (en) 2001-08-24 2004-11-09 Sharp Kabushiki Kaisha Substrate having buried structure, display device including the substrate, method of making the substrate and method for fabricating the display device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007777A (en) * 2001-06-27 2003-01-10 Toppan Printing Co Ltd Film carrier and manufacturing method therefor
US6815720B2 (en) 2001-08-24 2004-11-09 Sharp Kabushiki Kaisha Substrate having buried structure, display device including the substrate, method of making the substrate and method for fabricating the display device
KR100484847B1 (en) * 2001-08-24 2005-04-22 샤프 가부시키가이샤 Substrate having buried structure, display device including the substrate, method of making the substrate and method for fabricating the display device
US6992008B2 (en) 2001-08-24 2006-01-31 Sharp Kabushiki Kaisha Method of making a substrate having buried structure and method for fabricating a display device including the substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2604631B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0817930A (en) Semiconductor device structure using etching stop layer and its method
US6211557B1 (en) Contact structure using taper contact etching and polycide step
US5956600A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JPH03297134A (en) Formation method of pattern
JP2944185B2 (en) Contact etching method
JPH0653334A (en) Manufacturing for semiconductor device
JP2716156B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH03200330A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2606315B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH09293727A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05226333A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2770398B2 (en) Method of forming contact hole
JPS6068613A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH03278543A (en) Manufacture of field-effect transistor
JPH07321098A (en) Contact hole forming method
JPH1012868A (en) Semiconductor and its manufacture
JP2597424B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH09102481A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0513376B2 (en)
KR0149319B1 (en) Method of fabricating tft using taper etching
JPH1174355A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0745551A (en) Forming method of contact hole
JP3291387B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11214326A (en) Manufacturing for semiconductor device