JPH0774172A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0774172A JPH0774172A JP21886593A JP21886593A JPH0774172A JP H0774172 A JPH0774172 A JP H0774172A JP 21886593 A JP21886593 A JP 21886593A JP 21886593 A JP21886593 A JP 21886593A JP H0774172 A JPH0774172 A JP H0774172A
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- metal wiring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多層配線構造の集積回路等に於いて、金属配線
の被覆性やスルーホールでの接触特性，層間膜や保護膜
の密着性を改善し、電気特性，歩留りや信頼性の向上を
図り、高品質な微細半導体装置の安定供給を可能にす
る。 【構成】第１の金属配線１３上の第１のシリコン酸化膜
１４と第１の塗布ガラス１５の所望量をエッチバックし
Ｏ2プラズマ処理後、第２のシリコン酸化膜１６を積層
し、金属酸化膜を含む第２の塗布ガラス２２をスピンコ
ートしてからフォトリソを行い、第２のシリコン酸化膜
１６層内だけにウェットエッチでテーパーをつけたスル
ーホールの開孔を行い、ＨＦとＨＮＯ3の混酸でライト
エッチをしてから、第２の金属配線１７を施す。 【効果】層間絶縁膜の構造を規制し、有機塗布ガラスと
シリコン酸化膜の密着性の向上を図り、更に寸法精度の
良いスルーホールパターンを形成できる。
の被覆性やスルーホールでの接触特性，層間膜や保護膜
の密着性を改善し、電気特性，歩留りや信頼性の向上を
図り、高品質な微細半導体装置の安定供給を可能にす
る。 【構成】第１の金属配線１３上の第１のシリコン酸化膜
１４と第１の塗布ガラス１５の所望量をエッチバックし
Ｏ2プラズマ処理後、第２のシリコン酸化膜１６を積層
し、金属酸化膜を含む第２の塗布ガラス２２をスピンコ
ートしてからフォトリソを行い、第２のシリコン酸化膜
１６層内だけにウェットエッチでテーパーをつけたスル
ーホールの開孔を行い、ＨＦとＨＮＯ3の混酸でライト
エッチをしてから、第２の金属配線１７を施す。 【効果】層間絶縁膜の構造を規制し、有機塗布ガラスと
シリコン酸化膜の密着性の向上を図り、更に寸法精度の
良いスルーホールパターンを形成できる。
Description
【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、特にサブミクロン以下に微細化された金属配線上
に積層構造を有する絶縁膜及びスルーホールの形成に関
する。
関し、特にサブミクロン以下に微細化された金属配線上
に積層構造を有する絶縁膜及びスルーホールの形成に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置は多機能，集積化
の面から多層構造の金属配線が用いられ、例えばＳｉ基
板の不純物層，不純物がドーピングされたＰｏｌｙＳｉ
やシリサイド層からＡｌあるいはこれらの合金等でなる
第１の金属配線でコンタクトを取り出し、更にシリコン
酸化膜等の層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介し
て、Ａｌ合金等の金属でなる第２の金属配線へ接続をと
っている。微細化が進みスルーホールがハーフミクロン
以下になるとアスペクト比の増大により段差部やスルー
ホールへの第２の金属配線の付き回りが厳しくなり、歩
留まり，ホール抵抗やマイグレーション等を含め半導体
装置の電気特性や信頼性を確保することが難しく、層間
絶縁膜や保護絶縁膜の平坦化が重要となってくる。
の面から多層構造の金属配線が用いられ、例えばＳｉ基
板の不純物層，不純物がドーピングされたＰｏｌｙＳｉ
やシリサイド層からＡｌあるいはこれらの合金等でなる
第１の金属配線でコンタクトを取り出し、更にシリコン
酸化膜等の層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介し
て、Ａｌ合金等の金属でなる第２の金属配線へ接続をと
っている。微細化が進みスルーホールがハーフミクロン
以下になるとアスペクト比の増大により段差部やスルー
ホールへの第２の金属配線の付き回りが厳しくなり、歩
留まり，ホール抵抗やマイグレーション等を含め半導体
装置の電気特性や信頼性を確保することが難しく、層間
絶縁膜や保護絶縁膜の平坦化が重要となってくる。
【０００３】従来の半導体装置の製造方法を図２によっ
て説明するが、例えばＡｌ合金を用いた２層配線構造の
ＣＭＯＳ−ＬＳＩは、トランジスタや抵抗等の半導体素
子が作り込まれたＳｉ基板１１上の選択酸化や気相成長
を用いたシリコン酸化膜によるフィールド絶縁膜１２の
コンタクトホールを介して、Ａｌ合金等でなる第１の金
属配線１３を施す。次に層間絶縁膜として、例えば特公
昭５１−２１７５３，特開昭６３−２０８２４３やＳ．
Ｗｏｌｆ，ＳＩＬＩＣＯＮ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｆ
ＯＲ ＴＨＥ ＶＬＳＩ ＥＲＡ，ＲＡＴＴＩＣＥ Ｐ
ＲＥＳＳ，ｓｅｃｔｉｏｎ４．４．９，に示されるよう
にＳｉＨ4 あるいはＴＥＯＳ［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4］と
Ｏ2 ，Ｏ3やＮ2 Ｏの様な酸化性ガスをプラズマや熱反
応させた第１のシリコン酸化膜１４を５０００〜７００
０Å程度気相成長させ、更に微細化構造に於ける平坦化
の必要性から有機溶剤にシロキサンポリマー等を溶かし
た塗布ガラス１５をスピンコートし、第１の金属配線１
３に支障ない温度でアニ−ルする。次に該塗布ガラス１
５とシリコン酸化膜１４の所望量をドライエッチング
し、第２のシリコン酸化膜１６を１０００〜２０００Å
成長させ層間絶縁膜総厚みとして５〜６０００Åとす
る。次にフォトレジストをマスクにスルーホールを開孔
する。この開孔工程は、まず、ＨＦとＮＨ4Ｆの水溶液
で等方性のウェットエッチングを行なった後、ＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4やＣ2Ｆ6等やこれらの混合ガスを用いたドラ
イエッチングで異方性エッチングを施すことにより、テ
ーパーのついたホール形状が形成される。レジスト剥離
後Ａｌ合金をスパッタし、フォトエッチングで第２の金
属配線１７を施す。次に最終保護絶縁膜を形成するが、
ストレスと配線の横方向容量の緩和や信頼性を確保する
為、シリコン酸化膜１８を３０００Å程度気相成長した
後、塗布ガラス１９をスピンコートしアニ−ルする。次
にシリコン酸化膜２０を約３０００Åとプラズマ反応に
よる厚みが１００００Å程度のシリコン窒化膜２１を気
相成長させ、更に前記積層絶縁膜を選択エッチングし、
外部電極取り出し用のボンディングパッド部を開孔して
いる。場合によりモールド時のストレス緩和の為にポリ
イミド樹脂等を積層してある。
て説明するが、例えばＡｌ合金を用いた２層配線構造の
ＣＭＯＳ−ＬＳＩは、トランジスタや抵抗等の半導体素
子が作り込まれたＳｉ基板１１上の選択酸化や気相成長
を用いたシリコン酸化膜によるフィールド絶縁膜１２の
コンタクトホールを介して、Ａｌ合金等でなる第１の金
属配線１３を施す。次に層間絶縁膜として、例えば特公
昭５１−２１７５３，特開昭６３−２０８２４３やＳ．
Ｗｏｌｆ，ＳＩＬＩＣＯＮ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｆ
ＯＲ ＴＨＥ ＶＬＳＩ ＥＲＡ，ＲＡＴＴＩＣＥ Ｐ
ＲＥＳＳ，ｓｅｃｔｉｏｎ４．４．９，に示されるよう
にＳｉＨ4 あるいはＴＥＯＳ［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4］と
Ｏ2 ，Ｏ3やＮ2 Ｏの様な酸化性ガスをプラズマや熱反
応させた第１のシリコン酸化膜１４を５０００〜７００
０Å程度気相成長させ、更に微細化構造に於ける平坦化
の必要性から有機溶剤にシロキサンポリマー等を溶かし
た塗布ガラス１５をスピンコートし、第１の金属配線１
３に支障ない温度でアニ−ルする。次に該塗布ガラス１
５とシリコン酸化膜１４の所望量をドライエッチング
し、第２のシリコン酸化膜１６を１０００〜２０００Å
成長させ層間絶縁膜総厚みとして５〜６０００Åとす
る。次にフォトレジストをマスクにスルーホールを開孔
する。この開孔工程は、まず、ＨＦとＮＨ4Ｆの水溶液
で等方性のウェットエッチングを行なった後、ＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4やＣ2Ｆ6等やこれらの混合ガスを用いたドラ
イエッチングで異方性エッチングを施すことにより、テ
ーパーのついたホール形状が形成される。レジスト剥離
後Ａｌ合金をスパッタし、フォトエッチングで第２の金
属配線１７を施す。次に最終保護絶縁膜を形成するが、
ストレスと配線の横方向容量の緩和や信頼性を確保する
為、シリコン酸化膜１８を３０００Å程度気相成長した
後、塗布ガラス１９をスピンコートしアニ−ルする。次
にシリコン酸化膜２０を約３０００Åとプラズマ反応に
よる厚みが１００００Å程度のシリコン窒化膜２１を気
相成長させ、更に前記積層絶縁膜を選択エッチングし、
外部電極取り出し用のボンディングパッド部を開孔して
いる。場合によりモールド時のストレス緩和の為にポリ
イミド樹脂等を積層してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
に於いては、まずスルーホールのアスペクト比が０．７
以上になるとスルーホール領域で第２の金属配線１７の
付き回りが悪くなるのでホール開孔時は４０００Å以上
のウェットエッチングを行ない、大きなテーパー化を行
なう必要となる。この時、スルーホールと第１金属配線
１４のパターン上の重なり余裕は集積上制限され０．２
〜０．５μｍ程度しか許されず、よって横方向のサイド
エッチにより第１金属配線１３の側壁に溜った塗布ガラ
ス１５が急激にエッチングされボイド２３となり、ここ
にかかる第２の金属配線１７が断切れをおこし易く、歩
留まりやマイグレーション等の信頼性の点で問題となっ
ていた。又、有機系の塗布ガラスは、厚膜塗布が出来る
ので平坦性に優れるものの、この上に積層されるシリコ
ン酸化膜に対し密着性が低く、後工程や積層される絶縁
膜等のストレスにより、シリコン酸化膜や保護絶縁膜の
膨れや剥がれが問題となっていた。
に於いては、まずスルーホールのアスペクト比が０．７
以上になるとスルーホール領域で第２の金属配線１７の
付き回りが悪くなるのでホール開孔時は４０００Å以上
のウェットエッチングを行ない、大きなテーパー化を行
なう必要となる。この時、スルーホールと第１金属配線
１４のパターン上の重なり余裕は集積上制限され０．２
〜０．５μｍ程度しか許されず、よって横方向のサイド
エッチにより第１金属配線１３の側壁に溜った塗布ガラ
ス１５が急激にエッチングされボイド２３となり、ここ
にかかる第２の金属配線１７が断切れをおこし易く、歩
留まりやマイグレーション等の信頼性の点で問題となっ
ていた。又、有機系の塗布ガラスは、厚膜塗布が出来る
ので平坦性に優れるものの、この上に積層されるシリコ
ン酸化膜に対し密着性が低く、後工程や積層される絶縁
膜等のストレスにより、シリコン酸化膜や保護絶縁膜の
膨れや剥がれが問題となっていた。
【０００５】一方、０．５μｍ程度のホールパターンを
形成するフォトリソ工程に於いては、Ａｌ合金でなる第
１の金属配線１３表面からのハレーションにより、精度
のよいホールが形成されず寸法ばらつきや変形が量産上
で問題となっていた。
形成するフォトリソ工程に於いては、Ａｌ合金でなる第
１の金属配線１３表面からのハレーションにより、精度
のよいホールが形成されず寸法ばらつきや変形が量産上
で問題となっていた。
【０００６】更に、スルーホールの開孔に於いて、最初
のウェットエッチングの際、第１と第２のシリコン酸化
膜１４，１６の間にサイドエッチが入りここにもボイド
が形成されることがあり、カバレージや信頼性が問題と
なっていた。更にホールの開孔を行うドライエッチング
では、第１のシリコン酸化膜１４を開孔後に第１の金属
配線１３のＡｌが露出された時点から、ＡｌとＦを含む
ポリマー２５が付着し、これはレジスト剥離工程や各種
ガスによるプラズマやスパッタエッチングでも除去が困
難で、ホール抵抗の増加や金属配線の付回りを更に低下
させる原因となっている。有機アルカリに浸漬させて除
去する方法もあるが、ホール内のＡｌ配線もエッチング
されてしまう為、有効な対策がなく問題となっていた。
のウェットエッチングの際、第１と第２のシリコン酸化
膜１４，１６の間にサイドエッチが入りここにもボイド
が形成されることがあり、カバレージや信頼性が問題と
なっていた。更にホールの開孔を行うドライエッチング
では、第１のシリコン酸化膜１４を開孔後に第１の金属
配線１３のＡｌが露出された時点から、ＡｌとＦを含む
ポリマー２５が付着し、これはレジスト剥離工程や各種
ガスによるプラズマやスパッタエッチングでも除去が困
難で、ホール抵抗の増加や金属配線の付回りを更に低下
させる原因となっている。有機アルカリに浸漬させて除
去する方法もあるが、ホール内のＡｌ配線もエッチング
されてしまう為、有効な対策がなく問題となっていた。
【０００７】しかるに本発明は係る問題点を解決するも
ので、層間絶縁膜の構造を規制し、有機塗布ガラスとシ
リコン酸化膜の密着性の向上を図り、更に寸法精度の良
いスルーホールパターンを形成することにより多層配線
を構造を有する微細半導体装置の量産安定供給と信頼性
向上を図ることを目的としたものである。
ので、層間絶縁膜の構造を規制し、有機塗布ガラスとシ
リコン酸化膜の密着性の向上を図り、更に寸法精度の良
いスルーホールパターンを形成することにより多層配線
を構造を有する微細半導体装置の量産安定供給と信頼性
向上を図ることを目的としたものである。
【０００８】
【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、多層配線構造を有する半導体装置に於いて、
少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導体基
板上に第１の金属配線を形成する工程、第１のシリコン
酸化膜を形成する工程、塗布ガラスを積層する工程、該
塗布ガラスと第１シリコン酸化膜の所定膜厚をエッチバ
ックする工程、第１のシリコン酸化膜より厚く第２のシ
リコン酸化膜を積層する工程、フォトレジストをマスク
にして第２のシリコン酸化膜の途中まで等方性エッチン
グし、更に残りの第２シリコン酸化膜と第１のシリコン
酸化膜を異方性エッチングしスルーホールを開孔する工
程、第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特
徴とする。
造方法は、多層配線構造を有する半導体装置に於いて、
少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導体基
板上に第１の金属配線を形成する工程、第１のシリコン
酸化膜を形成する工程、塗布ガラスを積層する工程、該
塗布ガラスと第１シリコン酸化膜の所定膜厚をエッチバ
ックする工程、第１のシリコン酸化膜より厚く第２のシ
リコン酸化膜を積層する工程、フォトレジストをマスク
にして第２のシリコン酸化膜の途中まで等方性エッチン
グし、更に残りの第２シリコン酸化膜と第１のシリコン
酸化膜を異方性エッチングしスルーホールを開孔する工
程、第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特
徴とする。
【０００９】本発明の半導体装置の製造方法は、多層配
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、第１のシリコン酸化膜を形成する
工程、塗布ガラスを積層する工程、該塗布ガラスと第１
のシリコン酸化膜の所定膜厚をエッチバックする工程、
Ｏ2 ，Ｏ3 もしくはＮ2Ｏの何れかを含むガスによる酸
化処理を施す工程、第２のシリコン酸化膜を積層する工
程、フォトレジストをマスクにして第２シリコン酸化膜
と第１のシリコン酸化膜にスルホールを開孔する工程、
第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特徴と
する。
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、第１のシリコン酸化膜を形成する
工程、塗布ガラスを積層する工程、該塗布ガラスと第１
のシリコン酸化膜の所定膜厚をエッチバックする工程、
Ｏ2 ，Ｏ3 もしくはＮ2Ｏの何れかを含むガスによる酸
化処理を施す工程、第２のシリコン酸化膜を積層する工
程、フォトレジストをマスクにして第２シリコン酸化膜
と第１のシリコン酸化膜にスルホールを開孔する工程、
第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特徴と
する。
【００１０】本発明の半導体装置の製造方法は、多層配
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、シリコン酸化膜による層間絶縁膜
を形成後フォトレジストをマスクにしてスルーホールを
開孔する工程、ＨＮＯ3とＨＦの混合液でライトエッチ
ングした後第２の金属配線を形成する工程を具備したこ
とを特徴とする。
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、シリコン酸化膜による層間絶縁膜
を形成後フォトレジストをマスクにしてスルーホールを
開孔する工程、ＨＮＯ3とＨＦの混合液でライトエッチ
ングした後第２の金属配線を形成する工程を具備したこ
とを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体装置の製造方法は、多層配
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、シリコン酸化膜による層間絶縁膜
を形成後、金属もしくはその酸化膜を含む塗布ガラスを
積層する工程、フォトレジストパターンをマスクにスル
ーホールを開孔する工程、該塗布ガラスを除去する工
程、第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特
徴とする。
線構造を有する半導体装置に於いて、少なくとも、所望
表面に素子領域が形成された半導体基板上に第１の金属
配線を形成する工程、シリコン酸化膜による層間絶縁膜
を形成後、金属もしくはその酸化膜を含む塗布ガラスを
積層する工程、フォトレジストパターンをマスクにスル
ーホールを開孔する工程、該塗布ガラスを除去する工
程、第２の金属配線を形成する工程を具備したことを特
徴とする。
【００１２】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
装置の最終金属配線上の保護絶縁膜の形成に於いて、少
なくとも、シリコン酸化膜を形成する工程、塗布ガラス
を積層する工程、該塗布ガラスとシリコン酸化膜の所定
膜厚をエッチバックする工程、Ｏ2，Ｏ3もしくはＮ2Ｏ
による加熱処理あるいはプラズマ処理を施す工程、シリ
コン酸化膜を積層する工程、プラズマ反応によるシリコ
ン窒化膜を成長する工程を具備したことを特徴とする。
装置の最終金属配線上の保護絶縁膜の形成に於いて、少
なくとも、シリコン酸化膜を形成する工程、塗布ガラス
を積層する工程、該塗布ガラスとシリコン酸化膜の所定
膜厚をエッチバックする工程、Ｏ2，Ｏ3もしくはＮ2Ｏ
による加熱処理あるいはプラズマ処理を施す工程、シリ
コン酸化膜を積層する工程、プラズマ反応によるシリコ
ン窒化膜を成長する工程を具備したことを特徴とする。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明に係わる半導体装置の一実施
例を説明する為の工程概略断面図であり、例えば、Ａｌ
合金を用いた２層金属配線構造でハーフミクロンルール
のＳｉゲートＣＭＯＳ−ＬＳＩに適用した場合に於い
て、ＭＯＳトランジスタや抵抗等の半導体素子が形成さ
れたシリコン基板１１上の選択熱酸化や気相成長による
シリコン酸化膜を積層したフィールド絶縁膜１２等にコ
ンタクトホールを形成し、Ｔｉ，ＴｉＮやＴｉＷの様な
バリアメタルと１．５％以下のＣｕを含むＡｌ合金を４
０００〜６０００Åスパッタしてから、Ｃｌ2とＢＣｌ3
ガスを用いたドライエッチャーで該スパッタ膜を選択エ
ッチングし第１の金属配線１３を施した。次に層間絶縁
膜として、まずＴＥＯＳとＯ2を３５０〜４５０℃の減
圧状態（１〜２０ｔｏｒｒ）でプラズマ気相反応させ第
１のシリコン酸化膜１４を２５００〜４０００Å気相成
長させた。続いて有機溶剤にメチルシロキサンポリマー
を溶解させ約４０００ｒｐｍでスピンコートした後、１
００〜２５０℃で溶剤をある程度蒸発させてから４００
〜４５０℃のＮ2分囲気で２０〜６０分のアニールを行
うと、第１の金属配線１３領域上の平坦部には５００〜
２０００Å、段差部や溝部にはその段差量に応じて第１
の塗布ガラス１５が溜まる。次に、Ｃ2Ｆ6とＨｅの混合
ガスにより１．０〜２．０ｔｏｒｒ，１５０〜５００ｗ
のドライエッチャーでエッチバックを行い、少なくとも
第１の金属配線１３領域上の第１の塗布ガラス１５と第
１のシリコン酸化膜１４の１０００〜２０００Åを除去
する。このエッチバックでは、平坦性確保の点から塗布
ガラス１５とシリコン酸化膜１４の選択比Nの低いエッ
チング条件が好しく１．２以下とした。
例を説明する為の工程概略断面図であり、例えば、Ａｌ
合金を用いた２層金属配線構造でハーフミクロンルール
のＳｉゲートＣＭＯＳ−ＬＳＩに適用した場合に於い
て、ＭＯＳトランジスタや抵抗等の半導体素子が形成さ
れたシリコン基板１１上の選択熱酸化や気相成長による
シリコン酸化膜を積層したフィールド絶縁膜１２等にコ
ンタクトホールを形成し、Ｔｉ，ＴｉＮやＴｉＷの様な
バリアメタルと１．５％以下のＣｕを含むＡｌ合金を４
０００〜６０００Åスパッタしてから、Ｃｌ2とＢＣｌ3
ガスを用いたドライエッチャーで該スパッタ膜を選択エ
ッチングし第１の金属配線１３を施した。次に層間絶縁
膜として、まずＴＥＯＳとＯ2を３５０〜４５０℃の減
圧状態（１〜２０ｔｏｒｒ）でプラズマ気相反応させ第
１のシリコン酸化膜１４を２５００〜４０００Å気相成
長させた。続いて有機溶剤にメチルシロキサンポリマー
を溶解させ約４０００ｒｐｍでスピンコートした後、１
００〜２５０℃で溶剤をある程度蒸発させてから４００
〜４５０℃のＮ2分囲気で２０〜６０分のアニールを行
うと、第１の金属配線１３領域上の平坦部には５００〜
２０００Å、段差部や溝部にはその段差量に応じて第１
の塗布ガラス１５が溜まる。次に、Ｃ2Ｆ6とＨｅの混合
ガスにより１．０〜２．０ｔｏｒｒ，１５０〜５００ｗ
のドライエッチャーでエッチバックを行い、少なくとも
第１の金属配線１３領域上の第１の塗布ガラス１５と第
１のシリコン酸化膜１４の１０００〜２０００Åを除去
する。このエッチバックでは、平坦性確保の点から塗布
ガラス１５とシリコン酸化膜１４の選択比Nの低いエッ
チング条件が好しく１．２以下とした。
【００１４】エッチバックはこの他に、ＣＨＦ3とＣＦ4
の混合ガスによって１００〜３００ｍｔｏｒｒ，４００
〜８００ｗのエッチング条件でも試作したが、ほぼ同じ
様に選択比の低い処理が出来た。続いて、枚葉式装置を
用いＲＦパワー１００〜４５０Ｗ，０．２〜０．８ｔｏ
ｒｒのＯ2プラズマ中に１０〜６０秒間晒し、表面を親
水性とし、４００００Å以上の厚みで第２のシリコン酸
化膜１６を第１のシリコン酸化膜１４と同条件で気相成
長させた（図１（ａ））。従来この工程や後工程で、第
２のシリコン酸化膜１６と塗布ガラス１５の間で膨れが
発生していたが、プラズマによる酸化処理を行ったもの
は膨れが皆無となった。尚処理時間は５秒以上で密着改
善効果が認められるが、９０秒以上行なうと第１の塗布
ガラスにクラックが発生する場合がある。叉、バッチ式
の装置を用いて、約１ｋｗ，０．８〜１．２ｔｏｒｒで
３分位のＯ2プラズマ処理を行っても密着向上効果はあ
るが、ウェハー間の密着ばらつきが大きく、叉効果を上
げる為長時間処理を行うとクラックが発生するウェハー
もあり、制御性に難点がある。続いて、有機溶剤にシラ
ノールと３〜１０％の酸化チタン（ＴｉＯ，ＴｉＯ2）
を含有させた液を約４０００ｒｐｍでスピンコートさせ
３００〜４００℃３０分以上の窒素雰囲気でアニールを
行ない、屈折率が１．５〜１．８位である５００〜１０
００Åの第２の塗布ガラス２２を積層させ、これにフォ
トリソ工程で約０．５μｍホールのフォトレジストパタ
ーンを形成した。この時、第２の塗布ガラス２２の介在
により従来に比べ第１のＡｌ配線１３によるハレーショ
ンの影響が少なくなり、寸法ばらつきは０．１μｍと従
来より大幅に改善された。続いてＨＦ（約４９％水溶
液）：ＮＨ4Ｆ（約４０％水溶液）＝１：１０（２０〜
４０℃）を用いて、第２のシリコン酸化膜１６の３００
０〜４０００Å相当を選択ウェットエッチングし、続い
てＣＨＦ3，Ｃ2Ｆ6ガスを用いてＲＦパワー５００〜９
５０ｗ，８０〜３００ｍｔｏｒｒの圧力で第１の金属配
線１３上に残ったシリコン酸化膜１４，１６を、３０〜
１００％のオーバオエッチ時間をかけて異方的に選択ド
ライエッチングしスルーホールを開孔し、更にレジスト
剥離を行った（図１（ｂ））。次にＨＦに１０〜８０倍
のＨＮＯ3（６０％以上水溶液）を混合した水溶液に浸
漬させると、ポリマー２５はきれいに除去され、更に第
２の塗布ガラス１６も除去されるが、ホール内のＡｌ合
金配線１３のエッチングはほとんどない。続いて、スパ
ッタ装置内で２００〜５００ｗで３０〜９０秒のＲＦス
パッタエッチを行いホール内のＡｌ合金配線１３表面の
自然酸化膜を除去後、連続して第１の金属配線１３と同
じＡｌ合金を８０００〜１００００Åの厚みでスパッタ
成長させ、該スパッタ膜を選択エッチングし第２の金属
配線１７とした（図１（ｃ））。次に保護膜として、Ｔ
ＥＯＳを用いたプラズマ酸化膜１８を２０００〜４００
０Å気相成長させ、その上に第１の塗布ガラス１５と同
様な塗布ガラス１９を積層させ、続いて第２の金属配線
１７上の塗布ガラス１９を所望量エッチバックする。尚
このエッチバックは、ボンディングパッドの開孔にウェ
ットエッチを用いた時のサイドエッチを防ぐ為や、ＬＳ
Ｉをウェハーからカットしてチップにした場合、側面か
ら有機塗布ガラスを介して侵入する水分を防ぐのに効果
がある。次に１００〜２００Ｗ，０．２０〜０．８ｔｏ
ｒｒで１０〜３０秒間Ｏ2プラズマに晒し、再度プラズ
マによるシリコン酸化膜２０を２０００〜４０００Åを
気相成長し、更にＳｉＨ4とＮＨ3をプラズマ反応させた
シリコン窒化膜２１を５０００Å以上積層させ、外部へ
の電極取り出しの為にボンディングパッド部を開孔した
（図１（ｄ））。
の混合ガスによって１００〜３００ｍｔｏｒｒ，４００
〜８００ｗのエッチング条件でも試作したが、ほぼ同じ
様に選択比の低い処理が出来た。続いて、枚葉式装置を
用いＲＦパワー１００〜４５０Ｗ，０．２〜０．８ｔｏ
ｒｒのＯ2プラズマ中に１０〜６０秒間晒し、表面を親
水性とし、４００００Å以上の厚みで第２のシリコン酸
化膜１６を第１のシリコン酸化膜１４と同条件で気相成
長させた（図１（ａ））。従来この工程や後工程で、第
２のシリコン酸化膜１６と塗布ガラス１５の間で膨れが
発生していたが、プラズマによる酸化処理を行ったもの
は膨れが皆無となった。尚処理時間は５秒以上で密着改
善効果が認められるが、９０秒以上行なうと第１の塗布
ガラスにクラックが発生する場合がある。叉、バッチ式
の装置を用いて、約１ｋｗ，０．８〜１．２ｔｏｒｒで
３分位のＯ2プラズマ処理を行っても密着向上効果はあ
るが、ウェハー間の密着ばらつきが大きく、叉効果を上
げる為長時間処理を行うとクラックが発生するウェハー
もあり、制御性に難点がある。続いて、有機溶剤にシラ
ノールと３〜１０％の酸化チタン（ＴｉＯ，ＴｉＯ2）
を含有させた液を約４０００ｒｐｍでスピンコートさせ
３００〜４００℃３０分以上の窒素雰囲気でアニールを
行ない、屈折率が１．５〜１．８位である５００〜１０
００Åの第２の塗布ガラス２２を積層させ、これにフォ
トリソ工程で約０．５μｍホールのフォトレジストパタ
ーンを形成した。この時、第２の塗布ガラス２２の介在
により従来に比べ第１のＡｌ配線１３によるハレーショ
ンの影響が少なくなり、寸法ばらつきは０．１μｍと従
来より大幅に改善された。続いてＨＦ（約４９％水溶
液）：ＮＨ4Ｆ（約４０％水溶液）＝１：１０（２０〜
４０℃）を用いて、第２のシリコン酸化膜１６の３００
０〜４０００Å相当を選択ウェットエッチングし、続い
てＣＨＦ3，Ｃ2Ｆ6ガスを用いてＲＦパワー５００〜９
５０ｗ，８０〜３００ｍｔｏｒｒの圧力で第１の金属配
線１３上に残ったシリコン酸化膜１４，１６を、３０〜
１００％のオーバオエッチ時間をかけて異方的に選択ド
ライエッチングしスルーホールを開孔し、更にレジスト
剥離を行った（図１（ｂ））。次にＨＦに１０〜８０倍
のＨＮＯ3（６０％以上水溶液）を混合した水溶液に浸
漬させると、ポリマー２５はきれいに除去され、更に第
２の塗布ガラス１６も除去されるが、ホール内のＡｌ合
金配線１３のエッチングはほとんどない。続いて、スパ
ッタ装置内で２００〜５００ｗで３０〜９０秒のＲＦス
パッタエッチを行いホール内のＡｌ合金配線１３表面の
自然酸化膜を除去後、連続して第１の金属配線１３と同
じＡｌ合金を８０００〜１００００Åの厚みでスパッタ
成長させ、該スパッタ膜を選択エッチングし第２の金属
配線１７とした（図１（ｃ））。次に保護膜として、Ｔ
ＥＯＳを用いたプラズマ酸化膜１８を２０００〜４００
０Å気相成長させ、その上に第１の塗布ガラス１５と同
様な塗布ガラス１９を積層させ、続いて第２の金属配線
１７上の塗布ガラス１９を所望量エッチバックする。尚
このエッチバックは、ボンディングパッドの開孔にウェ
ットエッチを用いた時のサイドエッチを防ぐ為や、ＬＳ
Ｉをウェハーからカットしてチップにした場合、側面か
ら有機塗布ガラスを介して侵入する水分を防ぐのに効果
がある。次に１００〜２００Ｗ，０．２０〜０．８ｔｏ
ｒｒで１０〜３０秒間Ｏ2プラズマに晒し、再度プラズ
マによるシリコン酸化膜２０を２０００〜４０００Åを
気相成長し、更にＳｉＨ4とＮＨ3をプラズマ反応させた
シリコン窒化膜２１を５０００Å以上積層させ、外部へ
の電極取り出しの為にボンディングパッド部を開孔した
（図１（ｄ））。
【００１５】この様にして製造された半導体装置は、第
１のシリコン酸化膜１４が約５００〜３０００Å，第２
のシリコン酸化膜１６が約４０００〜６０００Åとな
り、第２のシリコン酸化膜１６の膜層内のみにウェット
エッチングによるスルーホールが開孔される為、塗布ガ
ラス１５や第１のシリコン酸化膜１４と第２のシリコン
酸化膜１６の層間にサイドエッチによるボイドがなくな
り、ホール領域に於ける第２の金属配線１７の被覆性が
改善した。又ホール内に従来は残っていたポリマー２５
もなくなった上、寸法精度や形状が安定することにより
金属配線間の接触性や被覆性が改善し、電気特性や長期
信頼性の向上が図れた。一方、塗布ガラス上のシリコン
酸化膜あるいは保護絶縁膜の膨れや剥がれも有機塗布ガ
ラスの酸化処理によって皆無となり、パーティクル低
減，歩留りや耐湿性の向上が図れ、量産性や信頼性改善
に寄与できた。
１のシリコン酸化膜１４が約５００〜３０００Å，第２
のシリコン酸化膜１６が約４０００〜６０００Åとな
り、第２のシリコン酸化膜１６の膜層内のみにウェット
エッチングによるスルーホールが開孔される為、塗布ガ
ラス１５や第１のシリコン酸化膜１４と第２のシリコン
酸化膜１６の層間にサイドエッチによるボイドがなくな
り、ホール領域に於ける第２の金属配線１７の被覆性が
改善した。又ホール内に従来は残っていたポリマー２５
もなくなった上、寸法精度や形状が安定することにより
金属配線間の接触性や被覆性が改善し、電気特性や長期
信頼性の向上が図れた。一方、塗布ガラス上のシリコン
酸化膜あるいは保護絶縁膜の膨れや剥がれも有機塗布ガ
ラスの酸化処理によって皆無となり、パーティクル低
減，歩留りや耐湿性の向上が図れ、量産性や信頼性改善
に寄与できた。
【００１６】この他、塗布ガラス１５に対するシリコン
酸化膜の密着性の向上を図る方法として、Ｏ2プラズマ
処理の他に種々の実験をした結果、４５０℃以上のハロ
ゲンランプによる加熱炉でＯ2、もしくはＯ2に４％以上
のＯ3を混合させて３０秒以上の処理を行う方法や、Ｎ2
にＮ2Ｏを１０％以上添加したプラズマ処理、例えば枚
葉処理装置で５０〜３５０℃に加熱した１００〜３００
Ｗで１０〜６０秒程度の処理を施してやることも有効と
判り、塗布ガラス工程での剥がれ問題が解決された。こ
れらの処理は、枚葉，バッチ式あるいは加熱方式もラン
プに限られずヒーター加熱炉等を用いたものでも効果を
見いだした。これらは、ＦＴＩＲ分析から、有機塗布ガ
ラスの表面のメチル基が酸素あるいは水酸基で適度に置
き換わっていることが確認され、この様に親水性を示す
処理であれば効果が認められ、プラズマ，ランプ加熱や
ヒーター加熱等応用が広く又常圧減圧等に規制されな
い。
酸化膜の密着性の向上を図る方法として、Ｏ2プラズマ
処理の他に種々の実験をした結果、４５０℃以上のハロ
ゲンランプによる加熱炉でＯ2、もしくはＯ2に４％以上
のＯ3を混合させて３０秒以上の処理を行う方法や、Ｎ2
にＮ2Ｏを１０％以上添加したプラズマ処理、例えば枚
葉処理装置で５０〜３５０℃に加熱した１００〜３００
Ｗで１０〜６０秒程度の処理を施してやることも有効と
判り、塗布ガラス工程での剥がれ問題が解決された。こ
れらの処理は、枚葉，バッチ式あるいは加熱方式もラン
プに限られずヒーター加熱炉等を用いたものでも効果を
見いだした。これらは、ＦＴＩＲ分析から、有機塗布ガ
ラスの表面のメチル基が酸素あるいは水酸基で適度に置
き換わっていることが確認され、この様に親水性を示す
処理であれば効果が認められ、プラズマ，ランプ加熱や
ヒーター加熱等応用が広く又常圧減圧等に規制されな
い。
【００１７】尚、実施例で説明した気相成長のシリコン
酸化膜は、ノンドープに限られず、リンやボロン等の不
純物を添加した膜、あるいはＴＥＯＳに限らずＳｉＨ4
を用いたプラズマ，減圧や常圧気相成長膜も当然適用で
きるものである。又、Ｔｉの酸化物を含む塗布ガラス２
２をフォトリソ時の反射防止膜として用いたが、この他
Ｔａ，ＭｏやＣｏの様な高融点金属の酸化膜や窒化膜、
あるいはＰＺＴ，ＰＬＺＴの様な高誘電材料を含んだ高
屈折率の塗布ガラスも応用できる。更に、金属配線構造
としては、実施例で示したＡｌ−Ｃｕ合金に限られずＴ
ｉ，Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属や半導体あるいはこれらの
化合物を含む場合、あるいはバリアメタルやキャップメ
タルの有無に係わらず、２層以上の多層配線構造や更に
微細化された半導体装置にも応用できるものである。
酸化膜は、ノンドープに限られず、リンやボロン等の不
純物を添加した膜、あるいはＴＥＯＳに限らずＳｉＨ4
を用いたプラズマ，減圧や常圧気相成長膜も当然適用で
きるものである。又、Ｔｉの酸化物を含む塗布ガラス２
２をフォトリソ時の反射防止膜として用いたが、この他
Ｔａ，ＭｏやＣｏの様な高融点金属の酸化膜や窒化膜、
あるいはＰＺＴ，ＰＬＺＴの様な高誘電材料を含んだ高
屈折率の塗布ガラスも応用できる。更に、金属配線構造
としては、実施例で示したＡｌ−Ｃｕ合金に限られずＴ
ｉ，Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属や半導体あるいはこれらの
化合物を含む場合、あるいはバリアメタルやキャップメ
タルの有無に係わらず、２層以上の多層配線構造や更に
微細化された半導体装置にも応用できるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、特に多層配
線構造の集積回路等に於いて、金属配線の被覆性や接触
性，スルーホールの寸法精度，層間膜や保護膜の密着性
等を改善し、電気特性，歩留りや信頼性の向上がなさ
れ、高品質な微細半導体装置の安定供給を可能にするも
のである。
線構造の集積回路等に於いて、金属配線の被覆性や接触
性，スルーホールの寸法精度，層間膜や保護膜の密着性
等を改善し、電気特性，歩留りや信頼性の向上がなさ
れ、高品質な微細半導体装置の安定供給を可能にするも
のである。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係わる半導体装置の
製造方法を示す工程概略断面である。
製造方法を示す工程概略断面である。
【図２】従来の半導体装置の製造方法に係わる概略断面
図である。
図である。
１１ Ｓｉ基板 １２ フィールド絶縁膜 １３ 第１の金属配線 １４ 第１のシリコン酸化膜 １５，１９ 塗布ガラス １６ 第２のシリコン酸化膜 １７ 第２の金属配線 １８，２０ シリコン酸化膜 ２１ シリコン窒化膜 ２２ 第２の塗布ガラス ２３，２４ ボイド ２５ ポリマー
Claims (7)
- 【請求項１】多層配線構造を有する半導体装置に於い
て、少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導
体基板上に第１の金属配線を形成する工程、第１のシリ
コン酸化膜を形成する工程、塗布ガラスを積層する工
程、該塗布ガラスと第１シリコン酸化膜の所定膜厚をエ
ッチバックする工程、第１のシリコン酸化膜より厚く第
２のシリコン酸化膜を積層する工程、フォトレジストを
マスクにして第２のシリコン酸化膜の途中まで等方性エ
ッチングし、更に残りの第２シリコン酸化膜と第１のシ
リコン酸化膜を異方性エッチングしスルーホールを開孔
する工程、第２の金属配線を形成する工程を具備したこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】多層配線構造を有する半導体装置に於い
て、少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導
体基板上に第１の金属配線を形成する工程、第１のシリ
コン酸化膜を形成する工程、塗布ガラスを積層する工
程、該塗布ガラスと第１のシリコン酸化膜の所定膜厚を
エッチバックする工程、Ｏ2 ，Ｏ3 もしくはＮ2Ｏの何
れかを含むガスによる酸化処理を施す工程、第２のシリ
コン酸化膜を積層する工程、フォトレジストをマスクに
して第２シリコン酸化膜と第１のシリコン酸化膜にスル
ホールを開孔する工程、第２の金属配線を形成する工程
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】請求項２記載の酸化処理は、Ｏ2もしくは
Ｎ2Ｏを含むガス中でプラズマ処理を行なうことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】請求項２記載のＯ2もしくはＯ3を含むガス
中でランプ加熱することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項５】多層配線構造を有する半導体装置に於い
て、少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導
体基板上に第１の金属配線を形成する工程、シリコン酸
化膜による層間絶縁膜を形成後フォトレジストをマスク
にしてスルーホールを開孔する工程、ＨＮＯ3 とＨＦの
混合液でライトエッチングした後第２の金属配線を形成
する工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項６】多層配線構造を有する半導体装置に於い
て、少なくとも、所望表面に素子領域が形成された半導
体基板上に第１の金属配線を形成する工程、シリコン酸
化膜による層間絶縁膜を形成後、金属もしくはその酸化
膜を含む塗布ガラスを積層する工程、フォトレジストパ
ターンをマスクにスルーホールを開孔する工程、該塗布
ガラスを除去する工程、第２の金属配線を形成する工程
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】半導体装置の最終金属配線上の保護絶縁膜
の形成に於いて、少なくとも、シリコン酸化膜を形成す
る工程、塗布ガラスを積層する工程、該塗布ガラスとシ
リコン酸化膜の所定膜厚をエッチバックする工程、Ｏ
2 ，Ｏ3 もしくはＮ2Ｏによる加熱処理あるいはプラズ
マ処理を施す工程、シリコン酸化膜を積層する工程、プ
ラズマ反応によるシリコン窒化膜を成長する工程を具備
したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21886593A JPH0774172A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21886593A JPH0774172A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774172A true JPH0774172A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16726526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21886593A Pending JPH0774172A (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774172A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337268B1 (en) | 1999-12-27 | 2002-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing contact structure |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP21886593A patent/JPH0774172A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337268B1 (en) | 1999-12-27 | 2002-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing contact structure |
| KR100382438B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2003-05-01 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 콘택트 구조의 제조 방법 |
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