JPH11186264A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH11186264A
JPH11186264A JP34876097A JP34876097A JPH11186264A JP H11186264 A JPH11186264 A JP H11186264A JP 34876097 A JP34876097 A JP 34876097A JP 34876097 A JP34876097 A JP 34876097A JP H11186264 A JPH11186264 A JP H11186264A
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JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
interlayer insulating
semiconductor device
manufacturing
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP34876097A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruko Inoue
治子 井上
Yuichi Kitamura
裕一 北村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve wiring in step coverage on a contact hole. SOLUTION: An interlayer insulating film 2 which contains 1 impurities such as 2.5% boron and 6.0% phosphorus is formed on a semiconductor substrate 1, and then the semiconductor substrate is thermally treated in an atmosphere of N2 gas at a temperature of 800 to 900 deg.C for 100 minutes to make the insulating film 2 flat. By this setup, impurities are discharged out through the surface of the interlayer insulating film 2, and an impurity concentration distribution is so formed as to decrease as it approaches the surface of the film 2. Then, a photoresist film 3 is applied to the interlayer insulating film 2a, and only a part of the photoresist film 3 where a contact hole is formed is removed by a photoetching technique. Then, a uniform and gentle slope is provided to the interlayer insulating film 2 by isotropic etching. Next, a contact hole 4 with a smooth inner wall is formed by anisotropic etching. Then, the photoresist film 3 is removed, and a wiring 5 is formed on the interlayer insulating film 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、層間絶縁膜とコン
タクトホールとを有する半導体装置の製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having an interlayer insulating film and a contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンタクトホールの形成においては、薬
液等を使用した等方性エッチングのみによって形成され
たコンタクトホールは寸法精度が悪く、一方ドライエッ
チ等を使用した異方性エッチングのみによって形成され
たコンタクトホールの場合には、その上に形成される配
線のステップカバレッジが悪いという問題がある。した
がって、従来の半導体装置の製造工程においては、コン
タクトホールの寸法精度を確保し、かつ配線のステップ
カバレッジを良好にすることを目的として、2段階エッ
チングが一般に使用されている。2段階エッチングと
は、層間絶縁膜において、まず等方性エッチングによっ
て表面における開口部の寸法を大きくし、かつ該開口部
の内壁に傾斜をつけて配線のステップカバレッジを大き
くし、次に異方性エッチングによってコンタクトホール
の寸法精度を確保する方法である。
2. Description of the Related Art In forming a contact hole, a contact hole formed only by isotropic etching using a chemical solution or the like has poor dimensional accuracy, while it is formed only by anisotropic etching using a dry etch or the like. In the case of a contact hole, there is a problem that the step coverage of the wiring formed thereon is poor. Therefore, in the conventional semiconductor device manufacturing process, two-stage etching is generally used for the purpose of ensuring the dimensional accuracy of the contact hole and improving the step coverage of the wiring. The two-step etching means that in an interlayer insulating film, first, the dimension of an opening on the surface is increased by isotropic etching, and the inner wall of the opening is inclined to increase the step coverage of the wiring, and then the anisotropic etching is performed. This is a method for ensuring the dimensional accuracy of the contact hole by reactive etching.

【0003】従来の半導体装置の製造方法を、図3
(a)〜(f)を参照して説明する。図3(a)〜
(f)は、従来の半導体装置の製造方法を示すプロセス
フロー図である。まず、図3(a)に示すように、半導
体基板1上に、常圧CVD等によってボロン、リン等の
不純物を含む層間絶縁膜2を形成した後に、平坦化処理
のために(H2 +O2 )雰囲気中、かつ800〜900
℃の温度において熱処理を行う。次に、図3(b)に示
すように、層間絶縁膜2の上にフォトレジスト膜3を塗
布した後に、写真食刻技術によって、該塗布されたフォ
トレジスト膜3のうちコンタクトホールを形成すべき部
分のみを取り除く。
A conventional method of manufacturing a semiconductor device is shown in FIG.
This will be described with reference to (a) to (f). FIG.
(F) is a process flow chart showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. First, as shown in FIG. 3A, after an interlayer insulating film 2 containing impurities such as boron and phosphorus is formed on a semiconductor substrate 1 by normal pressure CVD or the like, (H 2 + O 2 ) Atmosphere and 800-900
Heat treatment is performed at a temperature of ° C. Next, as shown in FIG. 3B, after a photoresist film 3 is applied on the interlayer insulating film 2, a contact hole is formed in the applied photoresist film 3 by a photolithography technique. Remove only the parts that should be.

【0004】次に、図3(c)に示すように、薬液によ
るウエットエッチング、つまり等方性エッチングを行
う。層間絶縁膜2において、エッチングされた部分の深
さ寸法をA、フォトレジスト膜3の開口部周辺の下部に
おける該開口部周縁から横方向への侵食寸法をBとす
る。等方性エッチングを行ったので、層間絶縁膜2にお
いて、フォトレジスト膜3の開口部周縁から外側で該フ
ォトレジスト膜3の下にある部分も浸食された形状とな
ってA=Bとなる。
Next, as shown in FIG. 3C, wet etching using a chemical solution, that is, isotropic etching is performed. In the interlayer insulating film 2, the depth dimension of the etched portion is A, and the erosion dimension in the lateral direction from the periphery of the opening in the lower part of the periphery of the opening of the photoresist film 3 is B. Since the isotropic etching is performed, the portion of the interlayer insulating film 2 below the photoresist film 3 outside the periphery of the opening of the photoresist film 3 is also eroded, and A = B.

【0005】次に、図3(d)に示すように、ドライエ
ッチング等による異方性エッチングを行ってコンタクト
ホール4を完成させる。異方性エッチングを行ったの
で、層間絶縁膜2において、フォトレジスト膜3の開口
部の下部のみがエッチングされる。コンタクトホール4
の内壁においては、層間絶縁膜2の上面と交わる第1の
接触部分4aと、等方性エッチングと異方性エッチング
とによってそれぞれ形成された面が交わる第2の接触部
分4bと、半導体基板1の表面と交わる第3の接触部分
4cとが形成される。したがって、コンタクトホール4
においては、第1の接触部分4aと第2の接触部分4b
との間は薬液等を使用した等方性エッチング、第2の接
触部分4bと第3の接触部分4cとの間はドライエッチ
等を使用した異方性エッチングによってそれぞれ形成さ
れる。
[0005] Next, as shown in FIG. 3 (d), anisotropic etching such as dry etching is performed to complete the contact hole 4. Since the anisotropic etching has been performed, only the lower part of the opening of the photoresist film 3 in the interlayer insulating film 2 is etched. Contact hole 4
A first contact portion 4a intersecting the upper surface of the interlayer insulating film 2, a second contact portion 4b intersecting the surfaces respectively formed by isotropic etching and anisotropic etching, and a semiconductor substrate 1 And the third contact portion 4c intersecting with the surface of the third contact portion 4c. Therefore, contact hole 4
The first contact portion 4a and the second contact portion 4b
Is formed by isotropic etching using a chemical solution or the like, and between the second contact portion 4b and the third contact portion 4c is formed by anisotropic etching using dry etching or the like.

【0006】次に、図3(e)に示すように、フォトレ
ジスト膜3を除去する。次に、図3(f)に示すよう
に、半導体基板1と層間絶縁膜2とがそれぞれ露出した
部分へ、アルミニウム等を使用して配線5を形成する。
配線5のステップカバレッジは、コンタクトホール4の
断面形状に影響される。
Next, as shown in FIG. 3E, the photoresist film 3 is removed. Next, as shown in FIG. 3F, wirings 5 are formed using aluminum or the like on portions where the semiconductor substrate 1 and the interlayer insulating film 2 are respectively exposed.
The step coverage of the wiring 5 is affected by the cross-sectional shape of the contact hole 4.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の製造方法によれば、コンタクトホール4の内壁に
おける第1の接触部分4aと第2の接触部分4bとにお
いて、それぞれエッジが発生する。このようなエッジが
発生する原因を究明した結果、次のような知見が得られ
た。すなわち、(H2 +O2 )雰囲気中において層間絶
縁膜2の平坦化処理を行うので、該層間絶縁膜2の表面
に緻密な層が形成される。このため、800〜900℃
の高温で熱処理して平坦化処理を行った場合において
も、該形成された層によって、層間絶縁膜2に含まれる
ボロン、リン等の不純物が膜外に放出されないので、層
間絶縁膜2の上部と下部とにおける該不純物の濃度分布
は均一である。ウエットエッチングにおけるエッチレー
トは不純物濃度に依存し、かつ、該不純物濃度は均一な
ので、コンタクトホール4を形成するためのエッチング
において、層間絶縁膜2は縦方向(厚さ方向)と横方向
とについて、等しい寸法でエッチング、すなわち等方性
エッチングされる。したがって、コンタクトホール4の
内壁においては、傾斜が急峻になり、かつ、第1の接触
部分4aと第2の接触部分4bとにおいてそれぞれエッ
ジが発生しやすくなる。該発生したエッジによって、層
間絶縁膜2上の配線5のステップカバレッジが悪くなる
ので、該配線5において断線等の信頼性不良が発生す
る。
However, according to the above-described conventional manufacturing method, edges occur at the first contact portion 4a and the second contact portion 4b on the inner wall of the contact hole 4, respectively. As a result of investigating the cause of the occurrence of such an edge, the following knowledge was obtained. That is, since the interlayer insulating film 2 is planarized in the (H 2 + O 2 ) atmosphere, a dense layer is formed on the surface of the interlayer insulating film 2. For this reason, 800-900 ° C
Even when the planarization treatment is performed by heat treatment at a high temperature, impurities such as boron and phosphorus contained in the interlayer insulating film 2 are not released outside the film due to the formed layer. The concentration distribution of the impurity at the bottom and the bottom is uniform. Since the etch rate in wet etching depends on the impurity concentration and the impurity concentration is uniform, in the etching for forming the contact hole 4, the interlayer insulating film 2 is formed in the vertical direction (thickness direction) and the horizontal direction. Etching with equal dimensions, ie, isotropic etching. Therefore, the inner wall of the contact hole 4 is steeply inclined, and edges are easily generated in the first contact portion 4a and the second contact portion 4b. Due to the generated edge, the step coverage of the wiring 5 on the interlayer insulating film 2 is deteriorated, so that the reliability of the wiring 5 such as disconnection occurs.

【0008】本発明は上記従来の問題に鑑み、緩やかな
傾斜を持ち、かつエッジを持たないコンタクトホールを
形成して、配線のステップカバレッジが良好な半導体装
置を実現する製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a manufacturing method for forming a contact hole having a gentle slope and having no edge to realize a semiconductor device having good wiring step coverage. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、半導体装置の製造方法を、層間絶縁膜
の表面から不純物を放出させることによって、該層間絶
縁膜の内部においてその表面へ近づくに従って不純物の
濃度が低下するような濃度分布を形成する工程を備えた
構成としたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: releasing an impurity from the surface of an interlayer insulating film; The structure includes a step of forming a concentration distribution such that the concentration of the impurity decreases as approaching the surface.

【0010】この構成によれば、層間絶縁膜の厚さ方向
における不純物の濃度差を設けることによって、該厚さ
方向においてウエットエッチングのエッチレートを変え
ることができる。
According to this structure, by providing a difference in impurity concentration in the thickness direction of the interlayer insulating film, the etch rate of wet etching can be changed in the thickness direction.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の第1〜第3の実施形態に
係る半導体装置の製造方法を、図1(a)〜(f),図
2を参照して説明する。図1(a)〜(f)は、本発明
の各実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すプロセ
スフロー図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor device according to first to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (f) and FIG. 1A to 1F are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to each embodiment of the present invention.

【0012】本発明の第1の実施形態について説明す
る。まず、図1(a)に示すように、常圧CVD等によ
って、例えばボロン2.5%、リン6.0%等の不純物を
含む層間絶縁膜2を半導体基板1上へ形成する。その後
に、平坦化処理のために、例えばN2 ガス雰囲気中、か
つ800〜900℃の温度において100分間にわたる
熱処理を行う。
A first embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 2 containing impurities such as boron 2.5% and phosphorus 6.0% is formed on a semiconductor substrate 1 by normal pressure CVD or the like. After that, a heat treatment is performed for 100 minutes at a temperature of 800 to 900 ° C. in an N 2 gas atmosphere for planarization.

【0013】このような高温熱処理を施した層間絶縁膜
2について、不純物濃度を調査した。図2は、層間絶縁
膜2の表面からの深さと不純物濃度との関係を示す説明
図である。図2に示すように層間絶縁膜2の不純物濃度
は、表面では低く、かつ、表面から深くなるに従って高
くなり本来の値に達するという分布を形成していた。こ
の傾向は、リンよりもボロンにおいて顕著に見られた。
図2に示された関係は、高温熱処理によって、層間絶縁
膜2の表面から膜外へ不純物が放出された結果であると
考えられる。
The impurity concentration of the interlayer insulating film 2 subjected to such a high-temperature heat treatment was examined. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the depth from the surface of the interlayer insulating film 2 and the impurity concentration. As shown in FIG. 2, the distribution of the impurity concentration of the interlayer insulating film 2 was low at the surface and increased as the depth from the surface increased to reach the original value. This tendency was more pronounced in boron than in phosphorus.
It is considered that the relationship shown in FIG. 2 is the result of impurities being released from the surface of the interlayer insulating film 2 to the outside of the film by the high-temperature heat treatment.

【0014】次に、図1(b)に示すように、層間絶縁
膜2の上にフォトレジスト膜3を塗布した後に、写真食
刻技術によって、該塗布されたフォトレジスト膜3のう
ちコンタクトホールを形成すべき部分のみを取り除く。
次に、図1(c)に示すように、例えば容量比がNH4
:HF=20:1のバッファードフッ酸等の薬液に
よってウエットエッチング、つまり等方性エッチングを
行う。この場合には、層間絶縁膜2は図2に示された不
純物濃度分布を有しており、ウエットエッチングにおけ
るエッチレートは、不純物濃度、特にボロン濃度が低い
ほど大きく、かつボロン濃度が高いほど小さいので、エ
ッチングの厚さ方向と横方向との広がりが異なる。エッ
チングの深さ寸法をAとし、フォトレジスト膜3の下部
の層間絶縁膜2における横方向への浸食寸法をBとする
とA<Bとなる。したがって、ウエットエッチング、つ
まり等方性エッチングによって均一かつ緩やかな傾斜が
形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, after a photoresist film 3 is applied on the interlayer insulating film 2, a contact hole in the applied photoresist film 3 is formed by photolithography. Remove only the parts that should be formed.
Next, as shown in FIG. 1 (c), for example, the capacity ratio of NH 4
F : Wet etching, that is, isotropic etching, with a chemical solution such as buffered hydrofluoric acid with HF = 20: 1. In this case, the interlayer insulating film 2 has the impurity concentration distribution shown in FIG. 2, and the etch rate in wet etching is higher as the impurity concentration, particularly the boron concentration, is lower, and the etch rate is lower as the boron concentration is higher. Therefore, the extent of etching differs in the thickness direction and the lateral direction. Assuming that the etching depth dimension is A and the lateral erosion dimension of the interlayer insulating film 2 below the photoresist film 3 is B, A <B. Therefore, a uniform and gentle slope is formed by wet etching, that is, isotropic etching.

【0015】次に、図1(d)に示すように、ドライエ
ッチング等による異方性エッチングを行ってコンタクト
ホール4を完成させる。異方性エッチングを行ったの
で、層間絶縁膜2において、フォトレジスト膜3の開口
部の下部のみがエッチングされる。コンタクトホール4
の内壁においては、層間絶縁膜2の上面と交わる第1の
接触部分4aと、等方性エッチングと異方性エッチング
とによってそれぞれ形成された面が交わる第2の接触部
分4bと、半導体基板1の表面と交わる第3の接触部分
4cとが形成される。したがって、コンタクトホール4
においては、第1の接触部分4aと第2の接触部分4b
との間は薬液等を使用した等方性エッチング、第2の接
触部分4bと第3の接触部分4cとの間はドライエッチ
等を使用した異方性エッチングによってそれぞれ形成さ
れる。この場合には、等方性エッチングによって形成さ
れた傾斜が均一かつ緩やかなので、第1の接触部分4a
と第2の接触部分4bとにおいてエッジは発生せず、そ
の結果滑らかな内壁を有するコンタクトホール4が完成
する。
Next, as shown in FIG. 1D, the contact hole 4 is completed by performing anisotropic etching such as dry etching. Since the anisotropic etching has been performed, only the lower part of the opening of the photoresist film 3 in the interlayer insulating film 2 is etched. Contact hole 4
A first contact portion 4a intersecting the upper surface of the interlayer insulating film 2, a second contact portion 4b intersecting the surfaces respectively formed by isotropic etching and anisotropic etching, and a semiconductor substrate 1 And the third contact portion 4c intersecting with the surface of the third contact portion 4c. Therefore, contact hole 4
The first contact portion 4a and the second contact portion 4b
Is formed by isotropic etching using a chemical solution or the like, and between the second contact portion 4b and the third contact portion 4c is formed by anisotropic etching using dry etching or the like. In this case, since the inclination formed by the isotropic etching is uniform and gentle, the first contact portion 4a
No edge is generated between the first contact portion and the second contact portion 4b, so that the contact hole 4 having a smooth inner wall is completed.

【0016】次に、図1(e)に示すように、公知の方
法、例えば、O2プラズマ等のドライエッチと発煙硝酸
によるウエットエッチと水洗とを順次実行する方法によ
って、フォトレジスト膜3を除去する。次に、図1
(f)に示すように、半導体基板1と層間絶縁膜2とが
それぞれ露出した部分へ、アルミニウム等を使用して配
線5を形成する。この場合には、コンタクトホール4の
内壁が滑らかな形状なので、配線5において断線の懸念
がない。本実施形態によれば、従来の技術によるステッ
プカバレッジ25〜30%に対して、35〜40%とい
う良好なステップカバレッジを実現できた。
Next, as shown in FIG. 1E, the photoresist film 3 is formed by a known method, for example, a method of sequentially performing dry etching with O 2 plasma or the like, wet etching with fuming nitric acid, and washing with water. Remove. Next, FIG.
As shown in (f), wirings 5 are formed using aluminum or the like on portions where the semiconductor substrate 1 and the interlayer insulating film 2 are exposed. In this case, since the inner wall of the contact hole 4 has a smooth shape, there is no fear of disconnection in the wiring 5. According to the present embodiment, a good step coverage of 35 to 40% can be realized with respect to the step coverage of 25 to 30% according to the conventional technique.

【0017】なお、本実施形態の説明においては、層間
絶縁膜2の平坦化処理においてN2ガスを使用した。こ
れに限らず、H2 ガス、ArガスやHeガス等の希ガ
ス、HCl等の酸性ガス等、ボロン放出を活性化できる
ガスであれば同様の効果が得られるが、ボロンの放出効
果及びコストを考慮するとN2 ガスが最も好ましい。ま
た、N2 ガス、H2 ガス、ArガスやHeガス等の希ガ
ス、HCl等の酸性ガス等の雰囲気中で、かつ減圧状態
においても同様の効果が得られる。また、本実施形態の
説明においては、層間絶縁膜2の平坦化処理における熱
処理の条件を、800〜900℃の温度において100
分間とした。この処理条件は、半導体装置の製造工程に
おいて一般に使用される条件であって、ボロンが放出さ
れるような温度と時間とであればこれに限らない。ま
た、この平坦化処理の条件、すなわちガスの種類、温
度、又は処理時間を適当に変えることによって、層間絶
縁膜2の濃度分布を任意に設定することが可能である。
In the description of this embodiment, N 2 gas is used in the planarization of the interlayer insulating film 2. Not limited to this, the same effect can be obtained as long as the gas can activate the release of boron, such as H 2 gas, a rare gas such as Ar gas or He gas, or an acid gas such as HCl. In consideration of the above, N 2 gas is most preferable. The same effect can be obtained in an atmosphere of N 2 gas, H 2 gas, a rare gas such as Ar gas or He gas, an acid gas such as HCl, or the like, and under reduced pressure. Further, in the description of the present embodiment, the condition of the heat treatment in the flattening process of the interlayer insulating film 2 is set at 100 to 800 ° C.
Minutes. This processing condition is a condition generally used in a manufacturing process of a semiconductor device, and is not limited to this, as long as it is a temperature and a time at which boron is released. The concentration distribution of the interlayer insulating film 2 can be arbitrarily set by appropriately changing the conditions of the flattening process, that is, the type, temperature, or processing time of the gas.

【0018】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する。第2の実施形態は、第1の実施
形態においてはN2 ガス雰囲気中で層間絶縁膜2の平坦
化処理を行うことに代えて、該平坦化処理を真空中で行
うものである。まず、図1(a)に示すように、常圧C
VD等によって、例えばボロン2.5%、リン6.0%等
の不純物を含む層間絶縁膜2を半導体基板1上へ形成す
る。その後に、平坦化処理のために、真空中、かつ80
0〜900℃の温度において100分間にわたる熱処理
を行う。真空中において高温による熱処理を行うことに
よって、層間絶縁膜2の表面から膜外へ不純物が活発に
放出される。その結果、層間絶縁膜2の不純物濃度は、
図2に示すような、表面では低く、かつ、表面から深く
なるに従って高くなり本来の値に達するという分布を形
成する。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the flattening process is performed in a vacuum instead of performing the flattening process of the interlayer insulating film 2 in an N 2 gas atmosphere in the first embodiment. First, as shown in FIG.
An interlayer insulating film 2 containing impurities such as boron 2.5% and phosphorus 6.0% is formed on the semiconductor substrate 1 by VD or the like. After that, in a vacuum and 80
A heat treatment is performed at a temperature of 0 to 900 ° C. for 100 minutes. By performing the heat treatment at a high temperature in a vacuum, impurities are actively released from the surface of the interlayer insulating film 2 to the outside of the film. As a result, the impurity concentration of the interlayer insulating film 2 becomes
As shown in FIG. 2, a distribution is formed such that it is low on the surface and increases as the depth increases, reaching the original value.

【0019】以下、第1の実施形態と同様にして、図1
(b)〜(f)に示すように、コンタクトホール4と配
線5とを順次形成する。コンタクトホール4の内壁が滑
らかな形状なので、配線5において断線の懸念がない。
本実施形態によれば、従来の技術によるステップカバレ
ッジ25〜30%に対して、35〜40%という良好な
ステップカバレッジを実現できた。
Hereinafter, as in the first embodiment, FIG.
As shown in (b) to (f), a contact hole 4 and a wiring 5 are sequentially formed. Since the inner wall of the contact hole 4 has a smooth shape, there is no fear of disconnection in the wiring 5.
According to the present embodiment, a good step coverage of 35 to 40% can be realized with respect to the step coverage of 25 to 30% according to the conventional technique.

【0020】なお、本実施形態の説明においては、層間
絶縁膜2の平坦化処理を真空中において行ったが、ボロ
ン放出を活性化できる条件であれば、大気減圧中におい
ても同様の効果を実現できる。また、本実施形態の説明
においては、層間絶縁膜2の平坦化処理における熱処理
の条件を、800〜900℃の温度において100分間
とした。この条件は、半導体装置の製造工程において一
般に使用される条件であって、ボロンが放出されるよう
な温度と時間とであればこれに限らない。また、この平
坦化処理の条件、すなわち真空度、温度、又は処理時間
を適当に変えることによって、層間絶縁膜2の濃度分布
を任意に設定することが可能である。
In the description of the present embodiment, the flattening process of the interlayer insulating film 2 is performed in a vacuum. However, the same effect can be realized even under a reduced pressure in the atmosphere as long as the conditions for activating boron release can be achieved. it can. In the description of the present embodiment, the condition of the heat treatment in the planarization of the interlayer insulating film 2 is set to a temperature of 800 to 900 ° C. for 100 minutes. This condition is a condition generally used in a manufacturing process of a semiconductor device, and is not limited to a temperature and a time at which boron is released. The concentration distribution of the interlayer insulating film 2 can be arbitrarily set by appropriately changing the conditions of the flattening process, that is, the degree of vacuum, the temperature, or the processing time.

【0021】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する。まず、図1(a)に示すよう
に、常圧CVD等によって、例えばボロン2.5%、リ
ン6.0%等の不純物を含む層間絶縁膜2を半導体基板
1上へ形成する。その後に、平坦化処理のために、(H
2 +O2 )雰囲気中、かつ800〜900℃の温度にお
いて100分間にわたる熱処理を行った後に、100℃
の熱水中において60分間にわたる浸漬処理を行う。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 2 containing impurities such as boron 2.5% and phosphorus 6.0% is formed on a semiconductor substrate 1 by normal pressure CVD or the like. After that, (H
2 + O 2 ) After a heat treatment for 100 minutes in an atmosphere at a temperature of 800 to 900 ° C.,
In hot water for 60 minutes.

【0022】このような高温熱処理を施した層間絶縁膜
2について、不純物濃度を調査した。その結果、図2に
示すように、層間絶縁膜2の不純物濃度は、表面では低
く、かつ、表面から深くなるに従って高くなり本来の値
に達するという分布を形成していた。図2に示された関
係は、熱水中における浸漬処理によって、層間絶縁膜2
の表面から膜外へ不純物が放出された結果であると考え
られる。
The impurity concentration of the interlayer insulating film 2 subjected to such a high-temperature heat treatment was examined. As a result, as shown in FIG. 2, the impurity concentration of the interlayer insulating film 2 was low at the surface, and increased as the depth from the surface increased, and reached the original value. The relationship shown in FIG. 2 shows that the interlayer insulating film 2
This is considered to be the result of impurities being released from the surface of the film to the outside of the film.

【0023】以下、第1の実施形態と同様にして、図1
(b)〜(f)に示すように、コンタクトホール4と配
線5とを順次形成する。コンタクトホール4の内壁が滑
らかな形状なので、配線5において断線の懸念がない。
本実施形態によれば、従来の技術によるステップカバレ
ッジ25〜30%に対して、35〜40%という良好な
ステップカバレッジを実現できた。
Hereinafter, in the same manner as in the first embodiment, FIG.
As shown in (b) to (f), a contact hole 4 and a wiring 5 are sequentially formed. Since the inner wall of the contact hole 4 has a smooth shape, there is no fear of disconnection in the wiring 5.
According to the present embodiment, a good step coverage of 35 to 40% can be realized with respect to the step coverage of 25 to 30% according to the conventional technique.

【0024】なお、本実施形態の説明においては、層間
絶縁膜2の平坦化処理後に、100℃の熱水中において
60分間にわたる浸漬処理を行って、該層間絶縁膜2に
おいて不純物濃度分布を形成した。これに限らず、ボロ
ン放出の活性化に対してより効果的な薬液、例えばHC
l等の酸を使用して浸漬処理を行っても同様の効果を実
現できる。
In the description of the present embodiment, after the planarization of the interlayer insulating film 2, an immersion process is performed for 60 minutes in hot water at 100 ° C. to form an impurity concentration distribution in the interlayer insulating film 2. did. However, the present invention is not limited to this.
The same effect can be realized by performing immersion treatment using an acid such as l.

【0025】以上説明した第1〜第3の実施形態におい
ては、等方性エッチングに使用する薬液を、NH4F :
HF=20:1のバッファードフッ酸を例として説明し
た。これに限らず、NH4F 、HF、又はこれらを2
0:1以外の割合で混合した薬液を使用しても同様の効
果を得られる。また、等方性エッチングにおいて、薬液
の種類、薬液の濃度、エッチング時間等の条件を変更す
ることによって、コンタクトホールの形状を任意に設定
できる。また、コンタクトホールの形成方法について、
等方性エッチングと異方性エッチングとを使用する2段
階エッチングを例として説明した。これに限らず、ボロ
ン、リン等の不純物を含む層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成する工程において等方性エッチングを使用する
方法であれば、2段階エッチングに限らなくても同様の
効果を得られることはいうまでもない。
In the first to third embodiments described above, the chemical used for isotropic etching is NH 4 F:
The explanation has been made by taking buffered hydrofluoric acid of HF = 20: 1 as an example. Not limited to this, NH 4 F, HF, or 2
The same effect can be obtained by using a chemical solution mixed at a ratio other than 0: 1. In the isotropic etching, the shape of the contact hole can be arbitrarily set by changing conditions such as the type of the chemical solution, the concentration of the chemical solution, and the etching time. Also, regarding the method of forming the contact hole,
The two-stage etching using isotropic etching and anisotropic etching has been described as an example. However, the same effect can be obtained without being limited to the two-step etching as long as the method uses isotropic etching in the step of forming a contact hole in the interlayer insulating film containing impurities such as boron and phosphorus. Needless to say.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、不純物を含む層間絶縁
膜において、その表面へ近づくに従って不純物の濃度が
低下するような濃度分布を形成する工程を備える。この
ことによって、層間絶縁膜の厚さ方向においてウエット
エッチングのエッチレートを表面では大きく、かつ表面
から深くなるに従って小さくするので、滑らかな形状の
コンタクトホールを形成できる。したがって、配線のス
テップカバレッジを改善する半導体装置の製造方法を提
供できる。
According to the present invention, there is provided a step of forming a concentration distribution in an interlayer insulating film containing impurities such that the concentration of the impurities decreases as approaching the surface. As a result, in the thickness direction of the interlayer insulating film, the etch rate of wet etching is increased at the surface and decreased as the depth increases from the surface, so that a smooth contact hole can be formed. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the step coverage of wiring is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(f)は、本発明の各実施形態に係る
半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 1A to 1F are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to each embodiment of the present invention.

【図2】層間絶縁膜の表面からの深さと不純物濃度との
関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a depth from a surface of an interlayer insulating film and an impurity concentration.

【図3】(a)〜(f)は、従来の半導体装置の製造方
法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 3A to 3F are process flow charts showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 層間絶縁膜 3 フォトレジスト膜 4 コンタクトホール 4a 第1の接触部分 4b 第2の接触部分 4c 第3の接触部分 5 配線 Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 interlayer insulating film 3 photoresist film 4 contact hole 4a first contact portion 4b second contact portion 4c third contact portion 5 wiring

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 層間絶縁膜の表面から該層間絶縁膜が有
する不純物を放出させることによって、該層間絶縁膜の
内部において前記表面へ近づくに従って前記不純物の濃
度が低下するような濃度分布を形成する工程を備えたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
An impurity in the interlayer insulating film is released from the surface of the interlayer insulating film to form a concentration distribution in the interlayer insulating film such that the concentration of the impurity decreases as approaching the surface. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記濃度分布を形成する工程は、 前記不純物の放出を活性化させるためのガスからなる雰
囲気中において前記層間絶縁膜の平坦化処理を実行する
工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the concentration distribution comprises: flattening the interlayer insulating film in an atmosphere comprising a gas for activating emission of the impurities. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing a chemical treatment.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記濃度分布を形成する工程は、 前記不純物の放出を活性化させるためのガスからなる雰
囲気であって、かつ減圧された雰囲気中において前記層
間絶縁膜の平坦化処理を実行する工程を備えたことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the concentration distribution is performed in an atmosphere made of a gas for activating emission of the impurities, and the pressure is reduced. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing a planarization process of the interlayer insulating film in an atmosphere.
【請求項4】 請求項2又は3記載の半導体装置の製造
方法であって、前記ガスは、N2 ガス、H2 ガス、希ガ
ス又は酸性ガスのうちから選択された少なくとも1種類
のガスからなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the gas is at least one kind of gas selected from N 2 gas, H 2 gas, rare gas and acid gas. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記濃度分布を形成する工程は、 前記不純物の放出を活性化させるように大気減圧中又は
真空中において前記層間絶縁膜の平坦化処理を実行する
工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the concentration distribution includes the step of forming the concentration distribution of the interlayer insulating film under a reduced pressure of air or in a vacuum so as to activate the emission of the impurities. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing a planarization process.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記濃度分布を形成する工程は、 前記層間絶縁膜の平坦化処理を実行する工程と、 前記平坦化処理を実行した後に前記層間絶縁膜を熱水又
は酸に浸漬する工程とを備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the concentration distribution includes: a step of performing a planarization process on the interlayer insulating film; and after performing the planarization process. Immersing the interlayer insulating film in hot water or an acid.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346003B1 (en) * 1998-12-28 2002-07-26 닛본 덴기 가부시끼가이샤 A process for manufacturing a semiconductor device

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Effective date: 20020625