JPH04243151A - 半導体装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置特に多層配
線を有する半導体装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置特に半導体集積回路において
は、各種半導体素子が形成された半導体基板上に、その
半導体素子の電極あるいは配線として所要のパターンを
有する下層配線が形成され、これの上に層間膜を介して
他の上層配線が積層された多層配線構造が採られる。こ
のような多層配線がなされた半導体装置において、上層
配線をスパッタリング等により被着するとき下層配線の
存在による段差部において、上層配線に段切れを生じる
という問題がある。

【０００３】このため、この段切れを防ぐために層間膜
によって平坦化することが行われ、例えば図３に従来の
半導体装置の一製造工程の断面図を示すように、基板１
上のＡｌ等の下層配線２上にＳｉＯ２　等の第１の層間
膜３を形成した後、この上にＳＯＧ（スピン・オン・グ
ラス）等の平坦化膜４を塗布してこの第１の層間膜３の
段差を平坦化し、この平坦化膜４上にＳｉＯ２　等より
成る第２の層間膜５を形成することによって層間膜全体
を平坦化する構造が採られている。このように平坦化膜
４を用いる場合は、製造工程が容易となってスループッ
トが改善され、また埋込み性も向上し、段差部の傾斜角
度の緩和を良好に行うことができて、生産性の向上をは
かることができる。

【０００４】しかしながら、このような構造を採る場合
は、図４に一製造工程の断面図を示すように、平坦化膜
４即ちＳＯＧの吸湿性が高いために、上層配線８をスパ
ッタリング等によって被着する際にその吸湿された水分
が脱ガスする。このためこの脱ガスが例えば下層配線２
と上層配線８との界面に吸着して、各配線２及び８の材
料金属の酸化物等の絶縁膜１２がこの界面に形成され、
下層配線２と上層配線８とのコンタクト不良を惹き起こ
す場合がある。

【０００５】また、或いはコンタクトホール６をＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等の異方性エッチングによ
り形成する際に、第１の層間膜３等を除去するためのオ
ーバーエッチングによって下層配線２が逆スパッタリン
グされて、図５に示すように、コンタクトホールの側壁
６Ｗに逆スパッタリングされた金属が付着する場合があ
る。このとき矢印ｂで示すように、コンタクトホール６
内の平坦化膜４の露出部分からのＨ２　Ｏ等の脱ガスに
よって、側壁６Ｗに付着した付着物１３が剥離してコン
タクトホール６内に倒れ込む場合がある。このような状
態で上層配線８のスパッタリングを行うと、コンタクト
ホール６内に隙間１４が生じて埋込み性が低下し、上層
配線８と下層配線２とのコンタクトが低下することとな
り、ある場合にはコンタクト不良を生じることとなる。

【０００６】このため、例えば上述の酸化物等の絶縁膜
１２によるコンタクト不良を回避する方法として、上層
配線８をスパッタリングする前に加熱して平坦化膜４か
ら十分に脱ガスを行うことが考えられるが、十分にコン
タクト不良を回避することが難しい。またＲＦ（高周波
）逆スパッタリングによるエッチング等を施して絶縁膜
１２を除去する場合、この絶縁層１２を確実に除去する
ためオーバーエッチングすることが望ましいが、このオ
ーバーエッチングによって下層配線２が逆スパッタリン
グされて、上述したコンタクトホール６の側壁６Ｗへの
金属の付着が生じる恐れがある。

【０００７】また、上述したようなコンタクトホール６
の形成に際してのオーバーエッチングによるコンタクト
ホール６の側壁への付着物１３を低減化するためには、
コンタクトホール６を形成する際のエッチングレートの
制御が必要となるが、高圧直流電圧Ｖｄｃを用いるＲＩ
Ｅによってコンタクトホール６を形成する場合はそのエ
ッチング制御が困難であり、生産性の低下を招来する恐
れがある。

【０００８】このような問題を解決する方法として、特
開昭６３−２６２８５６号公開公報では、コンタクトホ
ール６を形成した後プラズマＣＶＤ（化学的気相成長法
）等によりＳｉ３　Ｎ４　等の絶縁膜を被着した後ＲＩ
Ｅ等の異方性エッチングによって、この絶縁膜の底部を
除去してコンタクトホール６内の下層配線２を露出させ
ると共に、図６に示すようにコンタクトホール６内にこ
の絶縁膜より成るサイドウォール１５を形成し、平坦化
膜４の露出部を塞いで脱ガスを回避する方法が提案され
ている。

【０００９】しかしながら、このような方法による場合
は、製造工程数の増加を招いて、生産性の低下を招来す
る恐れがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した多
層配線を有する半導体装置において、上層配線８と下層
配線２とのコンタクト不良を回避して、生産性及び歩留
りの向上をはかる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明半導体装置の一例
の一製造工程を示す略線的拡大断面図を図１に示す。本
発明は、下層配線２と、この下層配線２上に形成された
第１の層間膜３と、この第１の層間膜３上に形成された
平坦化膜４と、平坦化膜４上に形成された第２の層間膜
４と、下層配線２上に形成されたコンタクトホール６を
埋込んで下層配線２と接続された上層配線８とを有して
なる半導体装置１０において、平坦化膜４をコンタクト
ホール側面６Ｓ及びコンタクトホール周縁部上面６Ｔに
露出させて上層配線８を形成する。

【００１２】

【作用】上述したように、本発明半導体装置では、コン
タクトホール側面６Ｓ及びコンタクトホール周縁部上面
６Ｔにおいて平坦化膜４が露出する構造を採るため、こ
の平坦化膜４から脱ガスする面積が大となり、脱ガスが
側面６Ｓからのみに集中しないこととなる。このため、
上層配線８をスパッタリング等により被着形成する際に
、この平坦化膜４からの脱ガスが、側面６Ｓのみからで
はなく、上面６Ｔから抜けることとなり、下層配線２の
上面に脱ガスが吸着しにくくなる。従って、酸化物等の
絶縁膜がこの下層配線２と上層配線８との界面に形成さ
れることを抑制することができて、コンタクト不良を低
減化することができる。

【００１３】また、コンタクトホール６をＲＩＥ等によ
り形成する際に、コンタクトホールの側壁６Ｗにスパッ
タリングされた金属が付着した場合においても、Ｈ２　
Ｏ等の脱ガスが上面６Ｔから抜けるため、この付着物１
３の剥離を格段に低減化することができ、上層配線８の
スパッタリングの埋込み性を改善することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明半導体装置の一例を、その理解
を容易にするために製造工程を示す図２を参照して詳細
に説明する。この例では、例えば半導体集積回路におい
て、各種半導体素子が形成された半導体基板１上に、そ
の半導体素子の電極あるいは配線として所要のパターン
を有する下層配線２が形成され、これの上に層間膜を介
して他の上層配線８が積層された多層配線構造を採る場
合を示す。

【００１５】先ず図２Ａに示すように、Ｓｉ等より成る
基体１上に、半導体素子の例えば配線として、Ａｌ等よ
り成る下層配線２を、スパッタリング等により被着した
後所要のパターンにフォトリソグラフィ等の適用によっ
てパターニングして形成する。そしてこの上にＳｉＯ２
　等の第１の層間膜３をＣＶＤ等により被着し、更にＳ
ＯＧ等の平坦化膜４を回転塗布して上面を平坦化する。 そしてこの上にＳｉＮ等より成る第２の層間膜５をプラ
ズマＣＶＤ等により被着した後、例えばフォトレジスト
を塗布してフォトリソグラフィの適用によって目的とす
るコンタクトホールに対応する開口１１Ａを穿設したレ
ジスト１１を形成する。

【００１６】次に図２Ｂに示すように、このレジスト１
１をマスクとして、その開口１１Ａを通じて第２の層間
膜５に対して例えばプラズマエッチングを行って開口部
７を形成する。このとき、第２の層間膜５と平坦化膜４
とのエッチングレートの差を大として、また第２の層間
膜５に対してオーバーエッチングを施して、レジスト１
１の開口１１Ａの幅より開口部７の幅が大となるように
して、開口１１Ａの縁部下に入り込むように開口部７を
形成する。

【００１７】そして図２Ｃに示すように、レジスト１１
をマスクとして、平坦化膜４及び第１の層間膜３に対し
てＲＩＥ等の異方性エッチングを行い、コンタクトホー
ル６を形成する。そしてこの後レジスト１１を除去して
図１に示すように、Ａｌ等の上層配線８を被着して、更
に図示しないがＳｉＯ２　等より成る表面保護膜を全面
的に被着形成して本発明半導体装置１０を得ることがで
きる。

【００１８】このような本発明半導体装置１０では、平
坦化膜４からの脱ガスが上面６Ｔから抜けるために、下
層配線２の上面にこの脱ガスが吸着しにくくなる。従っ
て、酸化物等の絶縁膜を下層配線２と上層配線８との界
面に形成することを抑制することができて、コンタクト
不良を低減化することができる。

【００１９】また、図２Ｃに示す工程において、コンタ
クトホール６をＲＩＥ等により形成する際に、コンタク
トホール６の側壁にスパッタリングされたＡｌ等の金属
が付着した場合においても、上層配線８をスパッタリン
グ等により被着する際に、平坦化膜４のＨ２　Ｏ等の脱
ガスがその上面即ちコンタクトホール６の周縁部上面６
Ｔから抜けるため、この付着物１３の剥離を格段に低減
化することができ、上層配線８のスパッタリングの埋込
み性を改善することができる。従って、この上層配線８
と下層配線２とのコンタクト不良を低減化することがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】上述したように、本発明半導体装置１０
では、コンタクトホール側面６Ｓ及びコンタクトホール
周縁部上面６Ｔにおいて平坦化膜４が露出する構造を採
るため、脱ガスが側面６Ｓからのみに集中せず、上面６
Ｔからも抜けることとなり、例えば上層配線８をスパッ
タリング等により被着形成する際に、この平坦化膜４か
らの脱ガスが、側面６Ｓのみからではなく上面６Ｔから
抜けて、下層配線２の上面に脱ガスが吸着しにくくなる
。従って、酸化物等の絶縁膜がこの下層配線２と上層配
線８との界面に形成されることを抑制することができて
、コンタクト不良を低減化することができる。

【００２１】また、コンタクトホール６をＲＩＥ等によ
り形成する際に、コンタクトホールの側壁６Ｗにスパッ
タリングされた金属が付着した場合においても、Ｈ２　
Ｏ等の脱ガスが上面６Ｔから抜けるため、この付着物１
３の剥離を格段に低減化することができ、上層配線８の
スパッタリングの埋込み性を改善することができ、コン
タクト不良を低減化することができる。

【００２２】また特に上述したように、平坦化膜４の上
面を露出させる際に、プラズマエッチング等によってエ
ッチングレートを変えて開口部７を形成する場合は、そ
の製造工程数の増加を抑えることができ、生産性及び歩
留りの向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明半導体装置の一例の要部の略線的拡大断
面図である。

【図２】本発明半導体装置の一例の製造工程図である。

【図３】従来の半導体装置の一製造工程を示す略線的拡
大断面図である。

【図４】従来の半導体装置の一製造工程を示す略線的拡
大断面図である。

【図５】従来の半導体装置の一製造工程を示す略線的拡
大断面図である。

【図６】従来の半導体装置の一製造工程を示す略線的拡
大断面図である。

【符号の説明】

１　　基体 ２　　下層配線 ３　　第１の層間膜 ４　　平坦化膜 ５　　第２の層間膜 ６　　コンタクトホール ６Ｓ　　側面 ６Ｔ　　上面 ６Ｗ　　側壁 ７　　開口部 ８　　上層配線 １１　　レジスト １２　　絶縁膜 １３　　付着物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下層配線と、該下層配線上に形成され
   た第１の層間膜と、該第１の層間膜上に形成された平坦
   化膜と、該平坦化膜上に形成された第２の層間膜と、上
   記下層配線上に形成されたコンタクトホールを埋込んで
   上記下層配線と接続された上層配線とを有してなる半導
   体装置において、上記平坦化膜が上記コンタクトホール
   側面及び上記コンタクトホール周縁部上面に露出されて
   上記上層配線が形成されてなる半導体装置。