JPS6056295B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多層配線間のコンタクト穴をセルフ、アライ
ンメント的に形成したい場合に適用して好結果が得られ
る半導体装置の製造方法に関する。

従来、半導体装置を高密度化する為の有力な手段の一つ
として多層配線技術の存在が良く知られている。

さて、半導体装置に多層配線を施す際、例えば、第１層
目の配線と第２層目の配線との間に介在する絶縁膜にコ
ンタクト穴（Ｖｌａ）を開け、そのコンタクト穴に第２
層目の配線金属が充填されて第１層目の配線とコンタク
トすることに依り配線間の接続が行われている。

ところで、そのようなコンタクト穴は、第１層目の配線
の直上に、しかも、食み出さないように形成されなけれ
ばならないが、半導体装置のパターンが微細化してくる
と、その位置合せが困難になりコンタクト穴が配線上か
ら外れて形成され、コンタクト穴内に第１層目の絶縁膜
の一部が露出してコンタクト穴形成時に同時にエッチン
グされる惧れがある。

そこで、従来、コンタクト穴をセルフ・アラインメント
的に形成するには、第１層目の電極配線の周囲に第２層
目の絶縁膜とエッチング手段を異にする異質の物質から
なる被膜を設けることが考えられている。

しかしながら、そのような異質の絶縁膜を用いることは
工程が複雑になるし、また、半導体装置の特性を劣化さ
せない物質を選択するにも種々の制約がある。本発明は
、同種の物質からなる絶縁膜を用いて、しかも、セルフ
・アラインメント的手法を採つて多層配線を形成できる
ようにするものであり、以下これを詳細に説明する。

第１図乃至第９図は本発明一実施例の工程を説明する図
であり、次に、これ等の図を参照しつつ記述する。

第１図参照 （１）諸領域が形成された半導体基板１上の熱酸化二酸
化シリコン膜２（第１の絶縁膜）に通常のフォト・リソ
グラフィ技術を適用してパターニングを行ない電極コン
タクト窓２ａを形成する。

第２図参照 （２）化学気相成長法（ＣＶＤ法）を適用して二酸化シ
リコン膜３（第２の絶縁膜）を例えば厚さ５０００〔Ａ
〕程度成長させる。

第３図参照 （３）通常のフォト・リソグラフィ技術を適用して二酸
化シリコン膜３のパターニングを行なつて電極コンタク
ト窓２ａを再び露出させる。

尚、二酸化シリコン膜３に形成する窓は二酸化シリコン
膜２に形成した窓より大きくする。そのようにすると、
窓内に二酸化シリコン膜２の一部が露出するが、二酸化
シリコン膜２は前記したように熱酸化法を適用して形成
したものであるからＣＶＤ二酸化シリコン膜３よりもエ
ッチング・レートが小さいので、前記露出された部分は
二酸化シリコン膜３のエッチングが終了しても図示のよ
うな形状に残る。第４図参照 （４）二酸化シリコン膜３をパターニングした際にマス
クとして用いたフォト・レジスト膜４をのままにして、
蒸着法を適用してアルミニウム膜５を形成する。

第５図参照 （５）フォト・レジスト膜４を溶解して除去する。

これに依り、その上のアルミニウム膜５も除去されるの
で所謂リフト・オフに依るパターニングが行なわれ、第
１層目の電極・配線５ｅが形成される。尚、この段階で
は、電極・配線５ｅと二酸化シリコン膜３との境界に空
隙６が生じ易い。第６図及び第７図参照 （６）二酸化シリコン含有液（硅素の水酸化物をアルコ
ール等の有機溶媒によつて液状としたもの）を回転塗布
法を適用して塗布し、加熱処理を行なつて、厚さ１００
０〔Ａ〕程度の二酸化シリコン膜７（第３の絶縁膜）を
形成する。

二酸化シリコン膜７は第５図に示した空隙６を完全に埋
める。ｌ）例えばアルゴン・イオンを用いた高周波スパ
ッタ・エッチング法を適用して二酸化シリコン膜７のエ
ッチングを行ない第１層目の電極・配線５ｅを露出させ
る。

この状態が第７図に示されている。一般に、二酸化シリ
コン膜をスパッタ・エッチングすると、その表面には変
質層が形成される。そして該変質層はエッチング液を用
いる所謂ウェット●エッチングではエッチングされるが
、ガス・プラズマ・エッチングでは殆んどエッチングさ
れない性質を有している。従つて第７図にみられる二酸
化シリコン膜３の表面は勿論、二酸化シリコン膜３と電
極・配線５ｅとの間の空隙を埋めている二酸化シリコン
膜７の表面にも変質層が形成され、ガス・プラズマ・エ
ッチングではエッチングされない状態になつている。α
８図及び第９図参照 ト）化学気相成長法を適用して厚さ約５０００〔Ａ〕の
二酸化シリコン膜８（第４の絶縁膜）を形成する。

））フォト・レジスト膜９を形成し、それをパターニン
グしてエッチング窓９ａを形成する。

この窓９ａは電極・配線５ｅより大き目或いは位置ずれ
があつても支障はない。ａフォト・レジスト膜９をマス
クとし、四弗化炭素＋酸素のガス・プラズマ・エッチン
グ法を適用し二酸化シリコン膜８のパターニングを行な
つてコンタクト窓８ａを形成する。

この際、コンタクト窓８ａ内に下地の二酸化シリコン膜
３或いは７が現われても、その上には前記変質層が形成
されているので、それ等はガス・プラズマではエッチン
グされない。従つて、コンタクト窓８ａが第１層の電極
・配線５ｅより大になつても差支えない。これは、コン
タクト窓８ａの寸法を従来のものより大にすることもで
きるが、実際には、その寸法は変えず、通常、電極・配
線５ｅの該当個所に形成されるべきパット状の膨大部分
を省略して電極・配線５ｅを一定幅に保つようにした方
が高密度化する上で効果的である。第９図は第８図の状
態からフォト・レジスト膜９を除去した要部平面図であ
り、この後、記号１０ｅで指示し、破線で示してあるよ
うに第２層目の電極・配線１０ｅを形成すれぱ良く、こ
れに依り、その電極・配線１０ｅと第１層目の電極・配
線５ｅとはコンタクト穴８ａを介して充分にコンタクト
を採ることができる。

前記説明で判るように、本発明に依れば、上層電極・配
線と下層電極・配線とのコンタクト窓を形成すべき絶縁
膜の下地となる絶縁膜表面にガス・プラズマ・エッチン
グ法ではエッチングされない変質膜を形成することに依
り、コンタクト窓が下層電極・配線の幅より大になつた
り、位置が若干ずれたりしてコンタクト窓内に下地絶縁
膜が現われても、コンタクト窓の形成をプラズマ・エッ
チング法で行なう限りにおいては下地絶縁膜は何等損傷
されない。

従つて、コンタクト穴を形成する際の位置合せに然程注
意を払う必要はなく、また、下層電極・配線にバッド状
の膨大部分を形成する必要もないので、半導体装置を高
密化するのに有利である。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第９図は本発明一実施例の工程説明図である
。 図において、１は基板、２，３は二酸化シリコン膜、４
はフォト・レジスト膜、５ｅは電極・配線、７，８は二
酸化シリコン膜、９はフォト・レジスト膜、１０ｅは電
極・配線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上にコンタクト窓を有する第１の絶縁膜
   を形成し、次に、第２の絶縁膜を形成してから該第２の
   絶縁膜をパターニングして前記コンタクト窓を再び表出
   させ、次に、下層電極・配線を形成し、 次に、第３の絶縁膜を形成してからその第３の絶縁膜を
   高周波スパッタ・エッチングして前記下層電極・配線の
   表面を露出すると共に前記第２の絶縁膜表面及び該第２
   の絶縁膜と該下層電極・配線との間に残留する該第３の
   絶縁膜表面にガス・プラズマ・エッチングでエッチング
   されない変質層を形成し、次に、全面に第４の絶縁膜を
   形成してからその第４の絶縁膜にガス・プラズマ・エッ
   チングでコンタクト窓を形成し、次に、上層電極・配線
   を形成する工程 が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方法
   。