JPH04342133A - 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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JPH04342133A
JPH04342133A JP14250991A JP14250991A JPH04342133A JP H04342133 A JPH04342133 A JP H04342133A JP 14250991 A JP14250991 A JP 14250991A JP 14250991 A JP14250991 A JP 14250991A JP H04342133 A JPH04342133 A JP H04342133A
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JP
Japan
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insulating film
interlayer insulating
etching
metal wiring
resist pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP14250991A
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English (en)
Inventor
Koichi Sagawa
恒一 寒川
Shunichi Inagi
稲木 俊一
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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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製造方法に
関し、特にメタル配線を形成する工程に特徴をもつ製造
方法と、メタル配線上の層間絶縁膜にスルーホールを形
成する工程に特徴をもつ製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造方法において、メタル
配線は層間絶縁膜上に形成されたメタル膜を写真製版と
エッチングによりパターン化することにより形成される
。その場合、ドライエッチングによる異方性エッチング
が一般に使用されているので、エッチングされた後のメ
タル配線のエッジは急峻である。
【0003】メタル配線を形成した後、さらにその上層
にもメタル配線を形成する多層配線においては、メタル
配線上に層間絶縁膜が形成され、その上に上層のメタル
配線が形成されてその層間絶縁膜のスルーホールを介し
て上層と下層のメタル配線が接続される。層間絶縁膜と
してはCVD法やTEOS(Tetra−Ethyl−
Ortho−Silicate)法などによるPSG膜
やBPSG膜などのSiO2膜、SOG膜(塗布ガラス
膜)、又はエッチバック法などにより平坦化されたSi
O2膜などが用いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ドライエッチング法に
よりパターン化してメタル配線を形成し、その上に層間
絶縁膜を形成すると、その状態は図4に示されるように
、シリコン基板などに下層の層間絶縁膜40のコンタク
トホールを介して接続されたメタル配線42を被って上
層の層間絶縁膜44が形成された状態となる。メタル配
線42のエッジが急峻であるため層間絶縁膜44のカバ
レッジが悪くなり、層間絶縁膜44の信頼性が低下する
【0005】また、メタル配線上に層間絶縁膜を形成し
、その層間絶縁膜にスルーホールを形成すると、スルー
ホールをドライエッチング法で形成した場合には図5に
示されるように、スルーホール50の側壁に反応生成物
52が付着する。メタル配線46と接続するために上層
のメタル配線を形成すると、この反応生成物52が上層
のメタル配線の断線などの原因となり、メタル配線の信
頼性を低下させることがある。層間絶縁膜48をドライ
エッチングする際、エッチング終了時はオーバーエッチ
ング状態になるようにエッチング条件が設定されるので
、層間絶縁膜48の下のメタル配線46のAl−Si−
Cuなどのアルミニウム系配線材料と層間絶縁膜用のエ
ッチングガス(例えばC2F6+CHF3など)との反
応によりスルーホール側壁にアルミニウムフッ化物が反
応生成物52として円筒状に生成される。この反応生成
物の付着物52はレジストを除去した後もスルーホール
に側壁状に残るのである。この反応生成物52は、スル
ーホール形成後に50℃程度の湯につけると溶解して除
去されることが知られている。しかし、基板を湯につけ
るとメタル配線46のアルミニウムが腐食されるなどの
別の問題が発生する。
【0006】本発明の第1の目的は、メタル配線のエッ
ジ部を滑らかにすることにより上層に形成されるメタル
配線の信頼性を高めることである。本発明の第2の目的
は、メタル配線上に形成されるスルーホールにドライエ
ッチングの際の反応生成物が形成されるのを防いで上層
のメタル配線の信頼性を向上させ、しかも下層メタル配
線にも損傷を与えない方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、次の工程(
A)から(C)を含んでメタル配線を形成する。 (A)配線用のメタル膜上に写真製版により配線形成用
のレジストパターンを形成する工程、(B)前記レジス
トパターンをマスクとして等方性エッチング法により前
記メタル膜をその厚さ方向の一部を残した状態までエッ
チングする工程、(C)前記レジストパターンをマスク
として異方性エッチング法により前記メタル膜の厚さ方
向の残部をエッチングする工程。
【0008】本発明ではまた、次の工程(A)から(C
)を含んでメタル配線上にスルーホールを形成する。(
A)メタル配線上に堆積された層間絶縁膜上に写真製版
によりスルーホール形成用のレジストパターンを形成す
る工程、(B)前記レジストパターンをマスクとしてド
ライエッチング法により前記層間絶縁膜をその厚さ方向
の一部を残した状態までエッチングする工程、(C)前
記レジストパターンをマスクとしてウエットエッチング
法により前記層間絶縁膜の厚さ方向の残部をエッチング
する工程。
【0009】本発明ではさらに、次の工程(A)から(
D)を含んでメタル配線上にスルーホールを形成する。 (A)ドライエッチングに対して第1の層間絶縁膜より
もエッチング速度を小さくすることのできる第2の層間
絶縁膜を介してメタル配線上に第1の層間絶縁膜を形成
する工程、(B)前記第1の層間絶縁膜上にスルーホー
ル形成用のレジストパターンを形成する工程、(C)前
記レジストパターンをマスクとして第2の層間絶縁膜よ
りも第1の層間絶縁膜の方がエッチング速度が大きくな
る条件でドライエッチングを施して第1の層間絶縁膜に
ホールを形成する工程、(D)前記レジストパターンを
マスクとして前記メタル配線に損傷を与えないエッチン
グ方法により第2の層間絶縁膜をエッチングする工程。
【0010】
【実施例】図1はメタル配線のエッジ部をなだらかにす
る請求項1の発明に対応した実施例を表わしたものであ
る。 (A)MOSトランジスタなどの素子が形成されたシリ
コン基板上に層間絶縁膜2を介して配線用メタル膜4が
形成されている。メタル膜4とシリコン基板との間は層
間絶縁膜2のコンタクトホールを介して接続されている
。メタル膜4上に写真製版により配線形成用のレジスト
パターン6を形成する。 (B)レジストパターン6をマスクとして等方性エッチ
ングとしてのウエットエッチングによりメタル膜4の膜
厚の一部を残す状態にエッチングを行なう。このエッチ
ングでは、例えばメタル膜4の膜厚の1/3程度の深さ
までエッチングする。 (C)次にレジストパターン6をマスクとして異方性エ
ッチングとしてのドライエッチングによりメタル膜4の
膜厚方向の残部をエッチングしてメタル膜4をパターン
化しメタル配線4aを形成する。 (D)レジスト6を除去する。 (E)メタル配線4a上から層間絶縁膜10を形成する
。メタル配線4aのエッジ部がなだらかになっているの
で層間絶縁膜10の表面の段差も小さくなり、層間絶縁
膜10上に形成される上層メタル配線の断線などが起き
にくくなって信頼性が向上する。
【0011】図2は側壁にドライエッチングの反応生成
部のないスルーホールを形成する請求項2に対応した実
施例を表わしたものである。 (A)Al−SiやAl−Si−Cuなどのアルミニウ
ム系メタル配線12上に層間絶縁膜14を形成し、層間
絶縁膜14上にスルーホール形成用のレジストパターン
16を写真製版により形成する。 (B)レジストパターン16をマスクとして例えばEC
R(ElectronCyclotronResona
nce)プラズマ型エッチングやRIEなどのドライエ
ッチングにより異方性エッチングを行なう。このときの
エッチング18は層間絶縁膜14の一部が残るように、
すなわちメタル配線12が露出しない深さまで行なう。 層間絶縁膜14の残部の膜厚は10〜1000Å程度と
するのが適当である。 (C)レジストパターン16をマスクとして今度はウエ
ッチエッチングにより層間絶縁膜14の残部をエッチン
グする。このときのエッチング液としては例えば10:
1のHF溶液などを用いる。 (D)レジスト16を除去すると層間絶縁膜14にスル
ーホール22が形成された状態となり、しかもスルーホ
ール22の側壁には反応生成物は付着していない。
【0012】図3は側壁にドライエッチングの反応生成
部のないスルーホールを形成する請求項3に対応した実
施例を表わしたものである。 (A)通常のプロセスによりシリコン基板にMOSトラ
ンジスタなどの素子を形成し、その上に層間絶縁膜28
を介してAl−Siなどのアルミニウム系メタル配線1
2を形成する。メタル配線12とシリコン基板の素子と
の間は層間絶縁膜28のコンタクトホールを介して接続
されている。 (B)メタル配線12上から多結晶シリコン膜(又はア
モルファスシリコン膜)30をスパッタリング法などに
より1000〜2000Åの厚さに堆積する。 (C)多結晶シリコン膜30上にCVD法によりSiO
2膜を10000〜12000Åの厚さに堆積し、その
上にSOG膜を形成してエッチバックを施すことにより
表面を平坦化し、6000〜8000Åの厚さのSiO
2膜32を多結晶シリコン膜30上に残す。 (D)SiO2膜32上にレジスト膜を形成し、写真製
版によりパターン化を施してスルーホール形成用のレジ
ストパターン34を形成する。 (E)レジストパターン34をマスクとしてドライエッ
チング法によりSiO2膜32をパターン化する。この
ときのエッチングガスとしては例えばC2F6+CHF
3などを用いる。 (F)その後、レジストパターン34をマスクとしてメ
タル配線12に損傷を与えないエッチング方法として、
例えばウエットエッチング法により多結晶シリコン膜3
0をエッチングする。 (G)その後、レジスト34を除去する。
【0013】図3の実施例では第1の層間絶縁膜である
SiO2膜32よりもドライエッチング時のエッチング
速度の小さい絶縁膜として多結晶シリコン膜30を用い
ているが、第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜の組み
合わせはこれに限らない。要は第1の層間絶縁膜をドラ
イエッチング法によりパターン化する際に第2の層間絶
縁膜が残るような組み合わせであればよい。
【0014】
【発明の効果】請求項1の本発明によれば、メタル配線
のエッジがなだらかになることによりその上に形成され
る層間絶縁膜のカバレッジがよくなり、絶縁膜自体の信
頼性もさらにその上に形成される上層のメタル配線の信
頼性も向上する。請求項2と請求項3の本発明によれば
、一般に用いられるアルミニウム系メタル配線を被う層
間絶縁膜にスルーホールを形成するドライエッチング工
程ではメタル配線が露出するまでエッチングを行なわな
いため、この時点では形成されたホールの側壁に反応生
成物は付着せず、メタル配線が露出するまで層間絶縁膜
の残部をエッチングする工程はウエットエッチングや特
にメタル配線に損傷を与えないエッチング条件を選択す
るので、この工程でも反応生成物は発生せず、形成され
たスルーホール側壁には上層のメタル配線のカバレッジ
を悪化させるような反応生成物は形成されない。そのた
め上層メタル配線の電気抵抗が低下し、信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に対応した一実施例を示す工程断面図
である。
【図2】請求項2に対応した一実施例を示す工程断面図
である。
【図3】請求項3に対応した一実施例を示す工程断面図
である。
【図4】従来の方法におけるメタル配線とその上の層間
絶縁膜を示す断面図である。
【図5】従来の方法により形成されたスルーホールを示
す断面図である。
【符号の説明】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  次の工程(A)から(C)を含んでメ
    タル配線を形成する半導体装置の製造方法。 (A)配線用のメタル膜上に写真製版により配線形成用
    のレジストパターンを形成する工程、 (B)前記レジストパターンをマスクとして等方性エッ
    チング法により前記メタル膜をその厚さ方向の一部を残
    した状態までエッチングする工程、 (C)前記レジストパターンをマスクとして異方性エッ
    チング法により前記メタル膜の厚さ方向の残部をエッチ
    ングする工程。
  2. 【請求項2】  次の工程(A)から(C)を含んでメ
    タル配線上にスルーホールを形成する半導体装置の製造
    方法。 (A)メタル配線上に堆積された層間絶縁膜上に写真製
    版によりスルーホール形成用のレジストパターンを形成
    する工程、 (B)前記レジストパターンをマスクとしてドライエッ
    チング法により前記層間絶縁膜をその厚さ方向の一部を
    残した状態までエッチングする工程、 (C)前記レジストパターンをマスクとしてウエットエ
    ッチング法により前記層間絶縁膜の厚さ方向の残部をエ
    ッチングする工程。
  3. 【請求項3】  次の工程(A)から(D)を含んでメ
    タル配線上にスルーホールを形成する半導体装置の製造
    方法。 (A)ドライエッチングに対して第1の層間絶縁膜より
    もエッチング速度を小さくすることのできる第2の層間
    絶縁膜を介してメタル配線上に第1の層間絶縁膜を形成
    する工程、 (B)前記第1の層間絶縁膜上にスルーホール形成用の
    レジストパターンを形成する工程、 (C)前記レジストパターンをマスクとして第2の層間
    絶縁膜よりも第1の層間絶縁膜の方がエッチング速度が
    大きくなる条件でドライエッチングを施して第1の層間
    絶縁膜にホールを形成する工程、 (D)前記レジストパターンをマスクとして前記メタル
    配線に損傷を与えないエッチング方法により第2の層間
    絶縁膜をエッチングする工程。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6627548B1 (en) * 1999-07-15 2003-09-30 Sez Semiconductor-Equipment Zubehor Fur Die Halbleiterfertigung Ag Process for treating semiconductor substrates
CN105932095A (zh) * 2016-05-11 2016-09-07 上海华虹宏力半导体制造有限公司 消除红外焦平面阵列探测器金属层蚀刻后金属残留的方法

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