JPH0574953A - 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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JPH0574953A
JPH0574953A JP26132191A JP26132191A JPH0574953A JP H0574953 A JPH0574953 A JP H0574953A JP 26132191 A JP26132191 A JP 26132191A JP 26132191 A JP26132191 A JP 26132191A JP H0574953 A JPH0574953 A JP H0574953A
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JP
Japan
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insulating layer
taper
forming
resist
resist pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP26132191A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Takeuchi
孝行 竹内
Toshimichi Iwamori
俊道 岩森
Yasushi Sakata
靖 坂田
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 多層配線の半導体装置を製造するに当たっ
て、同一のレジストパターンを用いて、コンタクト上部
に2段のテーパをレジストにダメージを与えずに形成
し、アルミ配線のカバーレージを向上させる。 【構成】 半導体基板1上に熱処理によって流動する性
質を有する絶縁膜5を形成し、軟化点以上の温度の熱処
理によって流動させた後、前記絶縁膜上にエッチバック
用のレジスト9を全面塗布した後レジストと絶縁膜5を
エッチバックし、さらに、レジストパターンを形成して
絶縁膜5を等方性ドライエッチングし第1のテーパを形
成した後、等方性ウェットエッチングして第2のテーパ
を形成し、その後絶縁膜5を異方性エッチングして第1
配線層に達するコンタクト開口部7を開口することから
なる半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線の半導体集積
回路において、第1配線層と第2配線層を接続するコン
タクトの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路において、基板上に設け
た回路素子や配線層と、絶縁層上に設けた上部配線層を
接続するいわゆる多層配線に当って、図15に示すよう
に、基板1に素子分離用酸化膜2を形成し、基板1の一
部に不純物を拡散して設けた例えばTFTのソースまた
はドレインとなる導電層3および素子分離用酸化膜の上
に例えばポリシリコンを積層しパターンニングして設け
たゲートとなる他の導体4からなる第1の配線層を形成
し、この上に絶縁層5を形成し、この絶縁層5上に第2
の配線層6を形成した後、絶縁層5に開口したコンタク
ト開口部7にコンタクト8を設けて第1の配線層と第2
の配線層6とを接続している。半導体装置の微細化に伴
い、半導体基板1上に形成された第1の配線層とアルミ
などからなる第2の配線層6を接続するコンタクト開口
部7の開口の径は小さくなり、アスペクト比が高くなっ
ており、そのため、アルミ配線のカバーレージは低下
し、電流密度の増加や配線の断線の問題が生じている。
また、その上に堆積される絶縁層のカバーレージも低い
ため、コンタクト内にボイドが発生し、信頼性が低下す
る等の問題を生じている。そのため、コンタクト上部に
テーパを形成されるようになっている。この方法により
アルミ配線のカバレージの低下を防ぐことができた。
【0003】しかしながら、半導体装置の集積度の増加
は、アルミからなる第2の配線層を形成するために素子
上で高くなっている絶縁層を平坦化するエッチバック処
理が行なわれるようになり、素子以外の個所の絶縁層は
さらに厚くなっている。そのため、従来のような1段の
テーパでは、アルミ配線のカバーレージを維持するため
には、テーパ形成時間を増加し、テーパを大きくする必
要がある。しかし、ドライエッチング法の場合は、図1
6−aに示すようにレジストパターンの開口部の周囲1
5もエッチングされ、その結果テーパ11の大きさを制
御することが難しいばかりでなくコンタクト開口7自体
が点線で示すように大きくなってしまうという問題があ
った。また、ウェットエッチング法によりテーパを設け
る場合は、図16−bに示すように、エッチバック処理
によって絶縁層5の表面がダメージを受けエッチング溶
液に侵され易くなっているため、レジスト層9と絶縁層
5の界面へ溶液が浸透し、レジスト層下面に沿ってエッ
チングされ、レジスト層9が剥がれてしまうという欠点
があった。
【0004】また、このような半導体装置は、素子分離
シリコン酸化膜2や配線層のために、絶縁層の表面に凹
凸が存在し第2の配線層を形成する際の障害となるの
で、コンタクトを形成する部分の配線層上の絶縁層を平
坦にする処理を行っている。このため、導電層3の部分
の厚さaと素子分離シリコン酸化膜上の導体4の部分の
厚さbとが異なって(a>b)いる(図15)。この結
果、エッチングによりコンタクト開口部7を開口すると
き、素子上の絶縁層が薄いところの配線層4がエッチン
グガスに長時間晒されてしまい、配線層がダメージを受
けるという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この出願の第1の発明
は、レジストにダメージを与えずにコンタクト上部に2
段のテーパを形成し、アルミ配線のカバーレージを向上
することを課題とする。第2の発明は、絶縁層5が厚い
部分ではコンタクトに大径の2段のテーパを形成し、素
子上の絶縁層5の薄い部分では小径の1段のテーパを形
成し、配線層上の各コンタクト開口形成時の絶縁層厚が
同程度とすることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この出願の第1の発明で
は、等方性ドライエッチングと等方性ウェットエッチン
グと組合せることで、レジストパターンにダメージを与
えずに2段のテーパを形成する。
【0007】この出願の第2の発明では、絶縁層が厚く
なる領域上には2段のテーパを形成し、絶縁層の薄くな
る素子分離シリコン酸化膜等の領域上には1段のテーパ
を形成して、異方性エッチングによりコンタクト開口部
7を形成する絶縁層の厚さを同程度にする。
【0008】
【作用】本出願の第1の発明によれば、等方性ドライエ
ッチングの工程に続けて等方性ウエットエッチングを行
なうことにより、レジストパターンにダメージを与えず
に2段のテーパを形成することができる。本出願の第2
の発明によれば、一回目の等方性エッチングにより一旦
テーパが形成され、レジストエッチバックにより凸部の
テーパは除かれ、二回目の等方性エッチングにより、凸
部には1段の、レジストエッチバックにより削られなか
った凹部には2段のテーパが形成されるので、異方性エ
ッチングされる絶縁層の厚さを同程度とすることが可能
となる。
【0009】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。 「実施例1」 以下図1に基づいて、第1の発明を具体
的に説明する。この発明は、配線層を有する半導体基板
1上に、シリコン酸化膜から成る絶縁層5を堆積し、熱
処理によりリフローし、レジストエッチバック法により
絶縁層を平坦化し、コンタクトレジストパターンを形成
する。次にドライエッチングを行い、1段目のテーパ1
3を形成する。次に、ふっ化水素水溶液で2段目のテー
パ14を形成する。この時、絶縁層の表面には、レジス
トエッチバックによるダメージ層が存在するため、絶縁
層表面が速くエッチングされ、大きなテーパを作ること
ができる。半導体基板1上に不純物を含んでいないシリ
コン酸化膜5−1を3000Å、ほう素りんを含んだシ
リコン酸化膜5−2を10000Åを常圧化学気相成長
法により堆積し絶縁層5を形成する。次いで、N2雰囲
気中で950℃でリフローする(図1)。次に全面にエ
ッチング速度が絶縁層5のエッチング速度と等しいエッ
チバック用のレジスト10を表面が平坦になるように塗
布する(図2)。エッチバック用のレジスト10と絶縁
層5−2をエッチバックし、絶縁層5の表面を平坦化
し、その上に半導体基板1上の導電層3とアルミからな
る上部配線6を接続するコンタクトを形成するためのレ
ジストパターン9を形成する(図3)。
【0010】次いで、マイクロ波出力=700Wで、C
4/O2=300/150sccmの条件のケミカルド
ライエッチング法により絶縁層5を5分間エッチングし
て1段目のテーパ13を形成する(図4)。次に、この
レジストパターン9を用いて、ふっ化水素水溶液(6
%)に2分間浸せきする。この時、レジストパターン9
と先のレジストバック処理によってダメージを受けてい
る酸化層5の表面との界面は、深さ方向のエッチング速
度に対して約3倍のエッチング速度を持つので界面に沿
ってエッチングが進み、1段目のテーパ14の上部に2
段目のテーパ14が形成される(図5)。次いで、コン
タクトレジストパターン9に基づいて反応性イオンエッ
チング法により第一の配線層に到達するコンタクト開口
部7を開口する(図6)。次いで、レジストパターン9
をO2プラズマにより除去し、アルミを蒸着し、上部配
線6およびコンタクト8を形成する(図7)。
【0011】「実施例2」以下、図2に基づいて、第2
の発明を具体的に説明する。この発明は、配線層を有す
る半導体基板1上に、フロー性を有する絶縁層5を堆積
し、熱処理によりフローし、この上にコンタクトレジス
トパターン9を形成し、等方性エッチングして第1のテ
ーパ11を形成する。レジストパターン9を除去後、素
子分離シリコン酸化膜2上の配線層4に対するコンタク
トテーパ14が削られるまでレジストエッチバックを行
い平坦化する。その後、再度コンタクトレジストパター
ン4を形成し、等方性エッチングし第2のテーパ12を
形成してコンタクト開口部7を形成する絶縁層5の厚さ
を等しくするものである。トランジスタのソース、ドレ
インになる拡散層3と、ゲート電極になる多結晶シリコ
ン4を形成した半導体基板1上に、不純物を含んでいな
いシリコン酸化膜5−1を3000Å、ほう素とりんを
含んだシリコン酸化膜5−2を10000Åを常圧化学
気相成長法により堆積し、N2雰囲気の下950℃でリ
フローし、その上に半導体基板1上の導電層3,4とア
ルミからなる上部配線6を接続するコンタクト8のレジ
ストパターン9を形成する(図8)。このとき拡散層3
の上方の絶縁層5の厚さa1と多結晶シリコン4の上方
の絶縁層5の厚さb1とは等しくなっている。そして、
マイクロ波出力700WでCF4/O2=300/150
0sccmの条件でケミカルドライエッチング法により
層間絶縁層5を2000Å等方性エッチングして1段目
のテーパ11を形成する(図9)。このとき、1段目の
テーパ11の底面と導電層3の間の絶縁層5の厚さa2
および1段目のテーパ11の底面と導電層4との間の絶
縁層の厚さb2は等しくなっている。
【0012】次いで、レジストパターン9をO2プラズ
マにより除去し、次に絶縁層5のエッチング速度と等し
いエッチング速度を有するレジストエッチバック用のレ
ジスト層10を表面が平坦になるように塗布し(図1
0)、レジストエッチバック法で層間絶縁層5を200
0Å、すなわち、ゲート電極上の1段目のテーパ11の
底面まで削り戻す(図11)。このとき、1段目のテー
パ11の底面と導電層3との間の絶縁層5の厚さa3
よび導電層4上の絶縁層の厚さb3は等しくなってい
る。そして、再度コンタクトレジストパターン9を形成
し、ケミカルドライエッチング法により層間絶縁層5を
2000Å等方性エッチングして2段目のテーパ12を
形成する。これにより、ソース、ドレインになる拡散層
3上にはテーパ11およびテーパ12の2段のテーパが
形成され、ゲート電極になる多結晶シリコン4上にはテ
ーパ12からなる1段のテーパが形成される(図1
2)。このとき、2段目のテーパ12の底面と導電層3
との間の絶縁層5の厚さa4および導電層4上の絶縁層
の厚さb4は等しくなっている。そして、コンタクトレ
ジストパターン9に基づいて反応性イオンエッチング法
により導電層3および導電層4に到達するコンタクト開
口部7を開口する(図13)。このとき、導電層3上の
コンタクト開口7と導電層4上のコンタクト開口7とは
同じ深さであるので、導電層4の表面がエッチングガス
剤によりダメージを受けることは無くなる。次いで、レ
ジストパターンをO2プラズマにより除去し、アルミか
らなる上部配線6と導電層3ならびに導電層4とを接続
するコンタクト8を形成する(図14)。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように、第1の発明によれ
ば、同一のレジストパターンを用いてテーパを形成する
ときに、ドライエッチング法と、レジストエッチバック
のダメージ層を利用したウェットエッチング法を組み合
わせているため、コンタクト上部に大きいテーパを持つ
2段のテーパが得られるとともに、径の大きいテーパを
得る場合でも、レジストパターンの変化やレジストの剥
がれということが生じない。
【0014】第2の発明によれば、層間絶縁層の厚い拡
散層上には2段のテーパが、層間絶縁層の薄い多結晶シ
リコン上には1段のテーパが形成されるため、異方性エ
ッチングされる層間絶縁層の厚さは等しくなり、第1の
配線層にエッチングダメージが加えられることがない。
また、層間絶縁層が厚く形成されてコンタクト開口のア
スペクト比が高くなった所には、2段のテーパが設けら
れるため、アルミ配線のカバレージの低下を防ぐことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の発明の第1工程を示す半導体装置の断
面図。
【図2】 第1の発明の第2工程を示す半導体装置の断
面図。
【図3】 第1の発明の第3工程を示す半導体装置の断
面図。
【図4】 第1の発明の第4工程を示す半導体装置の断
面図。
【図5】 第1の発明の第5工程を示す半導体装置の断
面図。
【図6】 第1の発明の第6工程を示す半導体装置の断
面図。
【図7】 第1の発明の第7工程を示す半導体装置の断
面図。
【図8】 第2の発明の第1工程を示す半導体装置の断
面図。
【図9】 第2の発明の第2工程を示す半導体装置の断
面図。
【図10】 第2の発明の第3工程を示す半導体装置の
断面図。
【図11】 第2の発明の第4工程を示す半導体装置の
断面図。
【図12】 第2の発明の第5工程を示す半導体装置の
断面図。
【図13】 第2の発明の第6工程を示す半導体装置の
断面図。
【図14】 第2の発明の第7工程を示す半導体装置の
断面図。
【図15】 従来技術を示す断面図。
【図16】 従来技術を示す断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板、 2 素子分離酸化膜、 3 第1配
線層(ソースまたはドレイン)、 4 第1配線層(ゲ
ート)、 5 絶縁層)、 6 第2配線層、7コンタ
クト開口部、 8 コンタクト、 9 レジスト層、
10 エッチバック用レジスト層、 11〜14 テー
パ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に設けられた第1配線層と
    層間絶縁膜を挾んで設けた第2配線層を電気的に接続す
    るためのコンタクトを設けた半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記半導体基板上に熱処理によって流動する性質を有す
    る絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層を軟化点以上の温度で熱処理して流動させる
    工程と、 前記絶縁層上にエッチバック用のレジストを全面塗布す
    る工程と、 前記レジストと絶縁層をエッチバックする工程と、 コンタクト形成部にレジストパターンを形成する工程
    と、 前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁層を所望
    の量を等方性ドライエッチングし第1のテーパを形成す
    る工程と、 前記絶縁層を等方性ウェットエッチングして第2のテー
    パを形成する工程と、 前記絶縁層を異方性エッチングして前記第1配線層に達
    するコンタクト開口部を開口する工程と、 前記レジストパターンを除去する工程からなることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に設けられた第1配線層と
    層間絶縁層を挾んで設けた第2配線層を、電気的に接続
    するためのコンタクトを設けた半導体装置の製造法にお
    いて、 前記半導体基板上に熱処理によって流動する性質を有す
    る絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層を熱処理によって流動させる工程と、 コンタクト形成部に第1のレジストパターンを形成する
    工程と、 前記絶縁層を所望の量を等方性エッチングして第1のテ
    ーパを形成する工程と、前記第1のレジストパターンを
    除去する工程と、 エッチバック用のレジストを形成する工程と絶縁層およ
    びエッチバック用レジストをエッチバックする工程と、 前記第1のレジストパターンと同じパターンの第2のレ
    ジストパターンを形成する工程と、 前記絶縁層を所望の量を等方性エッチングして第2のテ
    ーパを形成する工程と、前記第2レジストパターンに基
    づいて前記絶縁層を異方性エッチングしてコンタクトホ
    ールを開口する工程と、 前記第2のレジストパターンを除去する工程と、 前記絶縁層上に第2の配線層を設けると同時にコンタク
    ト開口部を介して第1配線層と第2配線層との間を接続
    するコンタクトを形成する工程からなることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP26132191A 1991-09-13 1991-09-13 半導体装置の製造方法 Pending JPH0574953A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000019959A (ko) * 1998-09-16 2000-04-15 김영환 반도체 소자의 플러그 형성방법

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