JPH04251926A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04251926A
JPH04251926A JP130691A JP130691A JPH04251926A JP H04251926 A JPH04251926 A JP H04251926A JP 130691 A JP130691 A JP 130691A JP 130691 A JP130691 A JP 130691A JP H04251926 A JPH04251926 A JP H04251926A
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JP
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film
hole
insulating film
etching
wiring
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JP130691A
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English (en)
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Daishiyoku Shin
申 大▲堤▼
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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,半導体装置の多層配線
間のスルーホールの配線カバレッジ性の改善のために,
ドライエッチング方式を利用してスルーホールをテーパ
ー加工する技術に関する。
【0002】半導体素子の微細化のためのネックは,配
線ピッチが配線材料の信頼性の問題のため,つめて狭く
できないことに起因しているが,それでも配線の積層化
や厚膜化などにより配線ピッチを狭めていく傾向にある
【0003】そのため,配線間を結ぶスルーホールも微
細化されるようになってきた。そこで,必要となる技術
として,スルーホール内の配線金属カバレッジを保証で
きるようなスルーホールのテーパー化がある。
【0004】
【従来の技術】図4は従来例の説明図である。図におい
て,35はアルミニウム(Al)膜, 36は二酸化シ
リコン(SiO2)膜,27はレジスト膜, 38はF
+ ,39はF+ である。
【0005】従来方法としては,図4(a)に示すよう
な,ウエットまたはドライ方式を用いた等方性エッチン
グと,図4(b)に示すような反応性イオンエッチング
(RIE)を用いた異方性エッチングと,二段階のエッ
チングを組み合わせる方法が主な方法であった。
【0006】しかし,図4(a)に示すように,まず最
初に行われる等方性エッチングにおいて,下地Al膜3
5上のSiO2膜36をレジスト膜37をマスクとして
ウエット或いはドライエッチングする際のエッチングレ
ートのばらつきが原因となり,出来上がり形状が不安定
になり,そのために,配線のカバレッジ性がばらついて
,信頼性を欠くことが問題となっていた。
【0007】この等方性エッチングの不安定性は,ウエ
ットエッチングの場合にはエッチング液組成の変化など
であり, ドライエッチングの場合にはレジスト膜37
の形状依存のためとも言えるが,最も大きな原因は途中
まででエッチングを止めるために,近年のドライエッチ
ング技術のなかで客観的な管理基準となりえる発光スペ
クトルの強度変化で検知するようなエンドポイントの検
知ができないことである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って,配線材料形成
前の形状を安定化する必要性があるが,本発明では,R
IE装置でのスルーホール加工において,エッチングガ
スの種類やエッチング条件を変えて,通常のRIEモー
ドとフォトレジスト剥離モードとテーパー形成モードと
を組合わせることにより,再現性の良いスルーホール形
状を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。図において,1は下層配線膜,2は絶縁膜,
3はレジスト膜,4は弗素系ガス,5はスルーホール,
6は酸素ガス,7は不活性ガス,8は上層配線膜である
【0010】第一段階として,通常のRIEエッチング
状態で,下層配線材料が露出するまで,マスクであるレ
ジスト膜に忠実に異方性エッチングを行う。次に,同一
のチャンバ内で酸素のみのプラズマによりレジスト膜を
除去する。
【0011】最後に,不活性ガスのプラズマによりスル
ーホールの上縁角を丸めてスルーホールの加工を終了す
る。即ち,本発明の目的は,半導体基板上の層間絶縁膜
のスルーホール形成において,図1(a)に示すように
,下層配線膜1上に絶縁膜2を被覆し, 該絶縁膜2上
にスルーホール形成部を開口したレジスト膜3を形成す
る工程と,図1(b)に示すように,該レジスト膜3を
マスクとし, 弗素系ガス4を用いて該絶縁膜2を反応
性イオンエッチングにより異方性エッチングして,該絶
縁膜2にスルーホール5を開口する工程と,図1(c)
に示すように,酸素ガス6を用いて, 該レジスト膜3
をアッシングして除去する工程と,図1(d)に示すよ
うに,不活性ガス7を用いて該絶縁膜2の異方性エッチ
ングを行ない, 該スルーホール5の上縁を削る工程と
,しかる後,図1(e)に示すように,上層配線膜(8
) を被覆する工程とを含むことにより達成される。
【0012】
【作用】本発明では,レジスト膜をマスクとして,先ず
,絶縁膜を異方性エッチングにより,エンドポイントを
検知しながら垂直に配線膜が露出するまでスルーホール
を開口し,次に,レジスト膜を除去した後,不活性ガス
のイオン衝撃によりスパッタエッチングレートの制御し
易いテーパー加工をスルーホールの上縁に行うため,従
来のようなスルーホールの形状や寸法の不均一といった
問題が解消される。
【0013】
【実施例】図2は本発明の一実施例の工程順模式断面図
,図3は本発明の一実施例の装置概要図である。
【0014】図において,9はSi基板,10はSiO
2膜, 11は下層Al配線膜, 12はPSG 膜,
 13は上層Al配線膜, 14は  F + , 1
5はスルーホール, 16は0− , 17はAr+ 
, 18は上層Al配線膜, 19はチャンバ, 20
は基板, 21は平行平板電極, 22はプラズマ, 
23はガス導入口, 24は排気口, 25はRF電源
,26はチャンバ, 27は基板, 28はマグネトロ
ン, 29は石英窓, 30は磁石, 31はプラズマ
, 32はガス導入口, 33は排気口, 34はRF
電源である。
【0015】図2により,本発明の一実施例について工
程順模式断面図により説明する。先ず,図2(a)に示
すように,SiO2膜10で被覆されたSi基板9上に
下層Al配線膜11がパターニング形成されたSi基板
9を用い, 下層Al配線膜11上にCVD 法により
, PSG 膜12をSi基板9全面に 1.2の厚さ
に被覆する。
【0016】そして, レジスト膜13を 8,000
Åの厚さに塗布し, マスクを用いて, レジスト膜1
3にスルーホール形成部をパターニングする。そして,
 第一段階として,図2(b)に示すように,レジスト
膜13のマスクに忠実に,PSG 膜12の異方性エッ
チングを行う。
【0017】即ち,図3(a)に示したRIE装置を用
い,三弗化メタン 100sccmと四弗化メタン 1
00sccmとをガス導入口23よりチャンバ19内に
導入し, 圧力 0.2〜0.4Torr, RFパワ
ー 800W(13.56MHz),パワー密度2W/
cmのエッチング条件で,PSG 膜12に垂直にスル
ーホール15を開口する。
【0018】この時,COの発光強度の変化をモニタリ
ングしながら,下層Al配線膜11が露出するまで2分
程度のエッチングを行う。次に,第二段階として,同一
装置を用い,レジストをアッシングにより除去する。
【0019】即ち,前記RIE装置のチャンバ19内に
ガス導入口23より酸素(O2)ガスを50sccmの
割合で導入し, 圧力 0.5Torr, RFパワー
 500Wで,発生した酸素プラズマにより8,000
 Å厚さのレジスト膜13を1分間程度灰化して,図2
(c)に示すように,完全に除去する。
【0020】第三段階として,図2(d)に示すように
,不活性ガスとしてArのプラズマを用い,異方性エッ
チングにより開口したスルーホール15の上縁をイオン
により叩いて,スルーホール15の上縁を削り, その
後, 図2(e)に示すように,スパッタ法により上層
Al配線膜18を 7,000Åの厚さに被覆し, パ
ターニングして配線を形成する。
【0021】即ち,前記RIE装置を連続して用いる場
合には,チャンバ19中に Ar を50sccm流し
, 圧力 0.1Torr,RFパワー 700Wの条
件で異方性エッチングを行う。また,図3(b)に示す
ECR装置を用いた場合には,Arガスを30sccm
,マイクロ波パワー 600W(2.45GHz),R
Fパワー 200W  (13.56MHz), 圧力
1mmTorr,の条件で異方性エッチングを行う。
【0022】この場合,Ar+ 17で叩かれた, P
SG 膜12がスルーホール15の底に際スパッタされ
て堆積することがあり, この場合には, 先のPSG
 膜12エッチング用の弗素系ガスをチャンバ内に導入
して, 数秒の異方性エッチングを行えば良い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように, 本発明によれば
, スルーホール上縁の角を削って丸めることによって
, 上層配線のスルーホール内カバレッジ性を改善する
ことができる。
【0024】これにより, スルーホール部での配線の
膜厚が薄いことに起因するエレクトロマイグレーション
等の不良がなくなり半導体素子の信頼性の向上に寄与す
るところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の原理説明図
【図2】  本発明の一実施例の工程順模式断面図
【図
3】  本発明の一実施例の装置概要図
【図4】  従
来例の説明図
【符号の説明】
1  下層配線膜 2  絶縁膜 3  レジスト膜 4  弗素系ガス 5  スルーホール 6  酸素ガス 7  不活性ガス 8  上層配線膜 9  Si基板 10  SiO2膜 11  下層Al配線膜 12  PSG 膜 13  上層Al配線膜 14  F +  15  スルーホール 16  0−  17  Ar+  18  上層Al配線膜。 19  チャンバ 20  基板 21  平行平板電極 22  プラズマ 23  ガス導入口 24  排気口 25  RF電源 26  チャンバ 27  基板 28  マグネトロン 29  石英窓 30  磁石 31  プラズマ 32  ガス導入口 33  排気口 34  RF電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板上の層間絶縁膜のスルーホ
    ール形成において,下層配線膜(1) 上に絶縁膜(2
    ) を被覆し, 該絶縁膜(2) 上にスルーホール形
    成部を開口したレジスト膜(3) を形成する工程と,
    該レジスト膜(3) をマスクとし, 弗素系ガス(4
    ) を用いて該絶縁膜(2) を反応性イオンエッチン
    グにより異方性エッチングして,該絶縁膜(2) にス
    ルーホール(5) を開口する工程と,酸素ガス(6)
     を用いて, 該レジスト膜(3)をアッシングして除
    去する工程と,不活性ガス(7) を用いて該絶縁膜(
    2) の異方性エッチングを行ない, 該スルーホール
    (5) の上縁を削る工程と,しかる後,上層配線膜(
    8) を被覆する工程とを含むことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
JP130691A 1991-01-10 1991-01-10 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04251926A (ja)

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