JPH08274066A - コンタクト窓の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクト窓に形成するメタル配線の信頼性
向上を図る。 【構成】 半導体基板５上に、ＣＶＤ法により形成した
ＢＰＳＧ膜９を、燐を含む雰囲気で熱処理してＢＰＳＧ
膜９の上面側に燐高濃度領域１０を形成すると共に平坦
化し、レジストパターン１１をマスクとして第２導電型
半導体層７へのコンタクト窓１２をドライエッチングに
より開孔し、ウェットエッチングによりコンタクト窓１
２の側壁部分をオーバーエッチングする。 【効果】 コンタクト窓を、上面側開口が広がった略順
テーパー状に容易に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に形成さ
れた層間絶縁膜を開孔してメタル配線のコンタクト窓を
形成するコンタクト窓の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上にメタル配線のコンタクト
窓を形成するコンタクト窓の形成方法の一例を図２に基
づいて説明する。図２は半導体基板の断面図である。ま
ず、（ａ）に示すように、半導体基板１上に、半導体基
板１とメタル配線とを絶縁する層間絶縁膜を形成する。
層間絶縁膜としては、常温ＣＶＤ法等によるＢＰＳＧ膜
２を用い、コンタクト窓を形成すべき半導体基板１上に
ＢＰＳＧ膜２を堆積させた後、熱処理により平坦化を実
施する。ＢＰＳＧ膜２は、比較的低温（ 900℃前後）で
の熱処理により平坦化が可能なため最もよく用いられ
る。

【０００３】続いて、ＢＰＳＧ膜２上に、コンタクト窓
を構成するためのマスクパターン３をレジストによって
形成し、マスクパターン３を用いてサイドエッチングの
ないドライエッチング技術により、層間絶縁膜であるＢ
ＰＳＧ膜２に、（ｂ）に示すようなコンタクト窓２ａを
形成する。これにより形成されたコンタクト窓２ａの側
壁部分は、半導体基板１の表面に対して略垂直となる。

【０００４】次に、マスクパターン３（レジスト）を除
去し、半導体基板１上にメタル配線膜をスパッタ法によ
り堆積させ、レジストパターンを形成してパターニング
とエッチングを行い、コンタクト窓２ａの箇所にメタル
配線４を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２に示し
たような方法には、コンタクト窓２ａの側壁部分に形成
されたメタル配線４の実効的な膜厚が減少するという欠
点があり、最悪の場合、メタル配線４の断線を生じると
いう問題があった。

【０００６】また、コンタクト窓の断面形状を改善する
ために、層間絶縁膜を途中までウェットエッチングを用
いて等方性エッチングし、コンタクト窓の上方側開口を
広くして順テーパー形状を形成した後、ドライエッチン
グを用いてコンタクト窓の開孔を行うことも可能である
が、この方法では、ウェットエッチングの終点制御のば
らつきによるコンタクト窓の断面形状のばらつきが問題
となっていた。

【０００７】さらに異なる方法としては、ＣＶＤ法を用
いてコンタクト窓の部分に、カバレージの良いメタル材
料を埋め込むという方法があるが、材料によってはコン
タクト抵抗の増大を生じたり、プロセスが複雑になる可
能性があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、容易にコンタクト窓に形
成するメタル配線の膜厚の減少または断線を防止するこ
とができ、配線の信頼性の向上が図れるコンタクト窓の
形成方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のコンタクト窓の形成方法は、半導体基板上
に、ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜で構成され
る層間絶縁膜を、燐を含む雰囲気で熱処理して前記層間
絶縁膜の上面側に燐濃度の高い燐高濃度領域を形成し平
坦化する工程と、前記燐高濃度領域上に形成したレジス
トパターンをマスクとして前記半導体基板とのコンタク
ト窓をドライエッチングにより開孔する工程と、ウェッ
トエッチングにより前記コンタクト窓の側壁部分をオー
バーエッチングする工程とを含むことを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の骨子は、層間絶縁膜として用いられる
ＣＶＤシリコン酸化膜の、希フッ化水素酸水溶液による
エッチングレートが、そのＣＶＤシリコン酸化膜中の燐
濃度が高いほど大きいことを積極的に用いてコンタクト
窓の形状を制御することにある。

【００１１】すなわち、ＣＶＤ法により堆積させたＣＶ
Ｄシリコン酸化膜（ＢＰＳＧ膜等）を平坦化するための
熱処理工程の雰囲気を燐を含む雰囲気とし、例えば、Ｃ
ＶＤシリコン酸化膜の上面側ほど燐濃度が高くなるよう
な層間絶縁膜を形成した後、レジストパターン形成工程
とドライエッチング工程によりコンタクト窓を開孔し、
レジストパターンを除去する前に、希フッ化水素酸水溶
液中で、コンタクト窓の側壁部分をオーバーエッチング
すれば、層間絶縁膜の上面側ほどウェットエッチングレ
ートが大きいので、簡単に略順テーパー形状が実現で
き、コンタクトサイズをほとんど変化させることなく、
表面側開口が広がったコンタクト窓を形成することがで
きる。その結果、メタル配線をスパッタ法により形成す
れば断面形状の良好なメタル配線が形成できる。

【００１２】

【実施例】図１に基づいて本発明のコンタクト窓の形成
方法の一実施例について説明する。図１は半導体基板で
ある第１導電型半導体基板の断面図である。（ａ）で、
５は第１導電型半導体基板、６は第１導電型半導体基板
５上に形成された素子分離用酸化膜、７は素子分離用酸
化膜６の薄膜部６ａの下部に形成された第２導電型半導
体層である。以下、この第２導電型半導体層７へのコン
タクト窓を形成する方法について説明する。

【００１３】まず、（ｂ）に示すように、素子分離用酸
化膜６上にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜８を50nm程度
堆積させ、続いて、シリコン酸化膜としてＢＰＳＧ膜９
を常圧ＣＶＤ法により 800nm程度堆積させる。この実施
例で、シリコン窒化膜８は、層間絶縁膜として用いるＢ
ＰＳＧ膜９中のＢ，Ｐが熱処理中に下方に拡散し、デバ
イス特性を変動させるのを防止するために設けたもので
ある。

【００１４】次に、（ｃ）に示すように、ＢＰＳＧ膜９
を平坦化するために、POCl₃ ガスまたはPH₃ ガスを含む
雰囲気（燐を含む雰囲気）で、約 900℃、30分程度熱処
理する。このとき、ＢＰＳＧ膜９が平坦化されると同時
にＢＰＳＧ膜９の上面側に燐濃度の高い燐高濃度領域１
０が形成される。

【００１５】次に、（ｄ）に示すように、コンタクト窓
を開孔するためのレジストパターン１１をＢＰＳＧ膜９
上に形成し、これをマスクとしてコンタクト窓形成箇所
のＢＰＳＧ膜９をドライエッチングにより除去し、第２
導電型半導体層７に達するコンタクト窓１２を形成す
る。引き続いて、1/20〜1/100 程度の希フッ化水素酸水
溶液によりコンタクト窓１２の側壁部分をウェットエッ
チングする。このとき、ＢＰＳＧ膜９の上面側の領域
（燐高濃度領域１０）は燐濃度が高くエッチングレート
が高いため、（ｅ）に示すような、上面側の開口が広が
った、略順テーパー状のコンタクト窓１３が形成され
る。

【００１６】最後に、レジストパターン１１を除去し、
基板全面にAl-Si 膜を 1μm 程度スパッタ法により堆積
させ、レジストパターニングとエッチングにより、
（ｆ）に示すように、アルミ配線１４を形成する。コン
タクト窓１３の上面側開口はウェットエッチングにより
広がっているため、アルミニウムがコンタクト窓１３の
内部に入りやすくなっており、結果としてカバレージの
良好なアルミ配線１４が実現できる。

【００１７】なお、実施例では、層間絶縁膜はＢＰＳＧ
膜であるとして説明したが実施例に限定されない。ま
た、コンタクト窓の形状は実施例に限定されない。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のコンタ
クト窓の形成方法によれば、容易に、コンタクト窓を、
上面側開口が広がった順テーパー状に形成することがで
きるので、コンタクト窓の箇所に形成するメタル配線の
カバレージを改善することができ、配線の信頼性の向上
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンタクト窓の形成方法の一実施例を
示す断面図である。

【図２】従来のコンタクト窓の形成方法の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

５ 第１導電型半導体基板（半導体基
板） ９ ＢＰＳＧ膜（層間絶縁膜） １０ 燐高濃度領域 １１ レジストパターン １２，１３ コンタクト窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に、ＣＶＤ法により形成し
   たシリコン酸化膜で構成される層間絶縁膜を、燐を含む
   雰囲気で熱処理して前記層間絶縁膜の上面側に燐濃度の
   高い燐高濃度領域を形成し平坦化する工程と、前記燐高
   濃度領域上に形成したレジストパターンをマスクとして
   前記半導体基板とのコンタクト窓をドライエッチングに
   より開孔する工程と、ウェットエッチングにより前記コ
   ンタクト窓の側壁部分をオーバーエッチングする工程と
   を含むことを特徴とするコンタクト窓の形成方法。