JPH034526A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しく
言えば、テーバを有するコンタクトホールを層間絶縁膜
に形成できる半導体装置の製造方法に関する。

（従来の技術） ＬＳＩの高集積化に伴い、素子寸法の微細化が進み、コ
ンタクトホール径も縮小化している。コンタクトホール
径の縮小化に対して、層間絶縁膜厚は絶縁耐圧を考慮す
ると、それほど薄膜化できないため、コンタクトホール
のアスペクト比（コンタクトホールの深さ／コンタクト
ホール径）が増大する傾向にある。アスペクト比の増大
は配線金属のカバレージを低下させ、配線の断線不良や
信頌性劣化の原因となっている。このカバレージの改善
策として、テーパを有するコンタクトホールの形成が検
討されている。コンタクトホール側壁にテーパーを付け
る従来の方法としては１次のようなものがある。

（１）異方性と等方性のエツチングを組み合わせる方法
。

（２）層間絶縁膜表面付近の不純物濃度を変化させるこ
とによって１表面付近のエツチングレートを大きくする
方法。

まず、前記（１）の方法にいて説明する。第２図（ａ）
に示すように半導体基板１上に堆積した層間絶縁膜２上
にコンタクトホールのパターンを有するレジストパター
ン３を形成する。次に等方性エッチングによって、層間
絶縁膜２のコンタクトホールを形成すべき部分を所定の
深さまでエツチングする（第２図イ））。この等方性エ
ツチングによってコンタクトホールのテーパ部分のみが
形成される。

次に、ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）等の異方性エ
ツチングによって層間絶縁膜２を貫通するまでエツチン
グ（第２図（Ｃ））Ｌ、テーパを有するコンタクトホー
ル４が形成される。

次に９前記（２）の方法について説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、半導体基板１上に堆
積された層間絶縁膜２の表面付近の不純物濃度を増加す
るために不純物のイオン注入を行う。

不純物のイオン注入は、層間絶縁膜２の表面付近に損傷
を与え、その物理的性質を変化させるだけでなく、注入
した不純物の存在そのものによって。

層間絶縁膜２表面の化学的性質をも変化させる。

こうして層間絶縁膜２の表面付近のウェットエツチング
に対するエツチングレートが増加する。次に、層間絶縁
膜２の上にコンタクトホールのパターンを有するレジス
ト３を形成した後、　ＲＩＢによる異方性エツチングを
行うことによって半導体基板１の表面に達するコンタク
トホール４を形成する（第３図（ロ））。この後、　Ｈ
Ｆ系のエツチング液によってコンタクトホール４の内壁
をエツチングすると、不純物がイオン注入された層間絶
縁膜２の表面付近のエツチングレートが大きいために、
第３図（Ｃ）に示すようにテーパがコンタクトホール４
の内壁上部に形成される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の方法においては、それぞれ、
適切な形状のテーパを形成するための等方性エツチング
の制御及び不純物濃度分布の制御が困難であるという欠
点があった。このため、テーパの角度が不適切となり、
配線の断線及び短絡等の問題が生じた。しかも従来の方
法は工程数が多く、製造のスループット、コスト、再現
性に問題があった０本発明はこのような欠点を解消する
ものであり、その目的とするところは、コンタクトホー
ル側壁に制御性良くテーパを付け、簡単な工程で配線金
属のカバレージを改善できる半導体装置の製造方法を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に層間
絶縁膜を形成する工程、該層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを開孔する工程、及びその後に該半導体基板をエツチ
ングする工程を包含する半導体装置の製造方法に於いて
、核層間絶縁膜形成工程を１回以上中断し、該中断に於
いて形成されている層間絶縁膜を熱処理することであり
、そのことにより上記目的が達成される。

（作用） 半導体基板上に層間絶縁膜を堆積する際、その堆積を１
回以上（ｎ回）中断し、中断している間に該層間絶縁膜
を熱処理することにより、該層間絶縁膜をエツチングレ
ートの異なる（ｎ＋１）層から成る層として構成するこ
とができる。これは。

（ｎ＋１）層のうち半導体基板に近い層程、多くの熱処
理を受け、そのためにエツチングレートが減少するとい
うことに基づいている。従って、該層間絶縁膜のエツチ
ングレートは１表面から深さ方向へ、（ｎ＋１）段のス
テップ状に低下したものとなる。

このようにして形成した層間絶縁膜にコンタクトホール
を開孔した後、該半導体基板をウェットエツチング液に
浸漬すると、該コンタクトホールの側壁には、該層間絶
縁膜の表面に近い程、コンタクトホール径が大きくなる
ような、　　（ｎ＋１）段のステップ状のテーパが形成
される。これは核層間絶縁膜を構成する（ｎ＋１）層の
うち、上層のもの程エツチングレートが大きく、横方向
に深くエツチングされるためである。

（実施例） 以下に本発明を実施例について第１図を参照しながら説
明する。

まず、トランジスタ等の素子、又は配線（不図示）が形
成されたシリコン基板１上に８層間絶縁膜として総膜厚
７０００人のＢＰＳＧ膜２をＣＶＤ法により。

堆積温度４３０°Ｃで堆積する。（第１図（ａ））この
堆積工程の途中において、堆積された層間絶縁膜の膜厚
が２０００人、及び４０００人となったそれぞれの時点
に於いて、堆積工程を中断し、既に堆積された層間絶縁
膜を熱処理する。こうして熱処理を受ける回数及び時間
の異なる３つの層２ａ、　２ｂ、　２ｃから成る層間絶
縁膜３が形成される。

本実施例においては、堆積途中にシリコン基板をＣＶＤ
の外部へ取り出すことなく、ＣＶＤ装置内において、そ
れぞれ５分間堆積工程を中断し堆積温度７００″Ｃで熱
処理を行った。

こうして層間絶縁膜２のうち一番下の層２ａが一番多く
の熱処理を受け、中間の層２ｂは９次に多くの熱処理を
受けることになる。これによって層２ａ。

２ｂ、　２ｃのウェットエツチングに対するエツチング
レートの大小関係は層２ａ＜層２ｂ＜層２Ｃとなる。

次に、　ＢＰＳＧ膜２上にコンタクトホールのパターン
を有するレジスト３を形成した後、　ＲＩＥによりコン
タクトホール４を開孔する（第１図（ｂ））。続いて、
シリコン基板１をＨＦ系のエツチング液に短時間浸漬し
たのち、該エツチング液から取り出し水洗及び乾燥を行
う。

このウェットエツチングによってコンタクトホール４の
側壁の形状は第１図（Ｃ）の示すようなテーパを有した
ものとなる。

熱処理の方法としては、　ＣＶＤ装置の外部へ取り出す
ことなく　ＣＶＤ装置において熱処理する方法と。

シリコン基板１を取り出したのち、べつの熱処理装置に
よって熱処理する方法がある。またＣＶＤ装置内の温度
を堆積温度程度に維持したまま、シリコン基板ｌをＣＶ
Ｄ装置の外部へゆっくり取り出す工程中、及び、　ＣＶ
Ｄ装置内へゆっくり挿入する工程中においても、シリコ
ン基板１は、　ＣＶＤ装置内のヒータによって熱処理を
うけることになる。従ってＣＶＤ装置外部の熱処理装置
による熱処理を行わなくとも、該シリコン基板をＣＶＤ
装置の外部へ一旦取り出すだけで熱処理を行ったことに
なる。

（発明の効果） このように本発明によれば、層間絶縁膜の堆積工程を１
回以上中断し、制御性の良い熱処理を付加するだけで、
層間絶縁膜のエツチングレートを深さ方向に容易に変化
させることが可能となる。

こうして形成した層間絶縁膜を用いるならば、　ＲＩＢ
等のドライエツチングを用いた異方性エツチングの工程
に通常のエツチング工程を付加するだけで。

テーバを有したコンタクトホールを簡単に形成すること
ができ、微細コンタクトにおける配線材料のカバレージ
を改善できる。

４、　゛　　の　　　なｉＢ 第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の詳細な説明するための
断面図１第２図（ａ）〜（Ｃ）及び第３図（ａ）〜（Ｃ
）は従来例を説明するための断面図である。

１・・・シリコン基板、２・・・層間絶縁膜、３・・・
レジスト、４・・・コンタクトホール。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程、該層間
   絶縁膜にコンタクトホールを開孔する工程、及びその後
   に該半導体基板をエッチングする工程を包含する半導体
   装置の製造方法に於いて、該層間絶縁膜形成工程を１回
   以上中断し、該中断に於いて形成されている層間絶縁膜
   を熱処理する、半導体装置の製造方法。