JPS62205645A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS62205645A
JPS62205645A JP4901886A JP4901886A JPS62205645A JP S62205645 A JPS62205645 A JP S62205645A JP 4901886 A JP4901886 A JP 4901886A JP 4901886 A JP4901886 A JP 4901886A JP S62205645 A JPS62205645 A JP S62205645A
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JP
Japan
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layer
film
deposited
thickness
etching
Prior art date
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Application number
JP4901886A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Nakano
淳 中野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To avoid undesirable effects of pinholes and contained hydrogen, by depositing and forming an etching stopper layer comprising, e.g., SiNx on or beneath a wiring pattern having step parts at the side parts so that the thickness is limited. CONSTITUTION:An Al wiring pattern 3 is formed on an SiO2 layer 2. An SiNx film 6 is deposited on the pattern 3. The film 6 is deposited to a thickness of about 1,000Angstrom at a processing temperature of 300-400 deg.C with silane and ammonia as raw material by a low temperature plasma CVD method. An SiO2 layer 4 is continuously deposited. RIE is performed. SiO2 is made to remain on the side surface of the Al layer. Then an SiO2 layer 5 is deposited, and a gentle surface is implemented. When the thickness of the SiNx film has this value, pinholes are not penetrated between the upper and lower surfaces. Therefore, the function as an etching stopper is sufficient. The amount of contained hydrogen increases in proportion to the thickness of the film. At this value, however, the effect on the characteristics of the element is slight.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 多層配線を持つ集積回路で、基板表面の急峻な段差によ
る上層配線の断損を避けるために、二酸化珪素層を厚く
被着し、反応性イオンエツチング(以下RIEと略記)
を施して段差部を緩斜面とする。この厚い二酸化珪素層
の下にエツチングストッパとして薄い窒化珪素膜が敷設
されるが、その厚さを限定してピンホールや含有水素の
好ましくない影響を避ける。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In an integrated circuit with multilayer wiring, in order to avoid breakage of upper layer wiring due to steep steps on the substrate surface, a thick silicon dioxide layer is deposited and reactive ion etching ( (hereinafter abbreviated as RIE)
to make the step part a gentle slope. A thin silicon nitride film is laid down under this thick silicon dioxide layer as an etching stopper, but its thickness is limited to avoid undesirable effects of pinholes and hydrogen content.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は多層配線を有する半導体集積回路の断線防止に
関するものであり、特にステップカバレッジのための異
方性ドライエツチングのストッパに関するものである。
The present invention relates to prevention of disconnection in semiconductor integrated circuits having multilayer wiring, and particularly to a stopper for anisotropic dry etching for step coverage.

集積回路の製造では、絶縁体層を介して導電体パターン
を多層に形成することが行われるが、表面に急峻な段差
がある状態で上層の導電体膜を被着すると、段差部で不
連続になるおそれがある。
In the manufacture of integrated circuits, conductive patterns are formed in multiple layers through insulating layers, but if the upper conductive film is deposited with steep steps on the surface, discontinuities occur at the stepped portions. There is a risk of it becoming.

それを避けるために段差の凹陥部を充填し、緩やかな斜
面に変えてから上層配線を形成することが行われている
。この充填部はサイドウオールと呼ばれることもある。
In order to avoid this, upper layer wiring is formed after filling the recessed part of the step and changing it to a gentle slope. This filling part is sometimes called a sidewall.

この種の技術としてはスピンオングラスを利用する方法
などが種々知られており、例えばアルコール等の溶剤に
溶かした珪素の無機化合物をスピン塗布し、加熱によっ
て二酸化珪素とする技術などがあるが、近年、RIEの
異方性即ち基板に垂直な方向にのみエツチングが進行す
る特性を利用して段差の凹陥部に二酸化珪素等の充填材
を残留させ、緩斜面を形成することが行われるようにな
った。
Various methods of this type of technology are known, such as methods using spin-on glass. For example, there is a technology in which an inorganic compound of silicon dissolved in a solvent such as alcohol is spin-coated and converted into silicon dioxide by heating. Taking advantage of the anisotropy of RIE, that is, the property that etching progresses only in the direction perpendicular to the substrate, it has become common practice to leave a filler material such as silicon dioxide in the recessed portion of the step to form a gentle slope. Ta.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図(al〜telは従来技術の一例を示す断面図で
が形成されており、その側面ははり垂直である。
FIG. 3 (al to tel are cross-sectional views showing an example of the prior art) is formed, and its side surfaces are vertical.

この上にSing層4を堆積させると、第3図(alに
示すように段差を生じ、この状態で上層配線を形成する
と、段差部で不連続になるおそれがある。
When the Sing layer 4 is deposited on this layer, a step is generated as shown in FIG.

ここで、RIEによってS i Oz皮膜2をは\その
厚さだけエツチングすると、RIEでは主として基板に
垂直な方向にエツチングが進行するので、同図(blの
ようにA1層の側面にSiO2が残留し、傾斜した表面
が作られる。
Here, when the SiOz film 2 is etched by that thickness by RIE, since etching mainly proceeds in the direction perpendicular to the substrate in RIE, SiO2 remains on the sides of the A1 layer as shown in the figure (bl). and a sloped surface is created.

その上にさらにSi02層5を堆積させると同図(C1
のようになだらかな表面が得られるので、ここにAI配
線を形成しても断線を生ずるおそれはない。
The same figure (C1
Since a smooth surface is obtained, there is no risk of disconnection even if AI wiring is formed here.

以上が従来のRIEによる表面平坦化技術であるが、こ
の方法ではR[Eの終止点を見極めることが困難であり
、エツチング過剰になると下層のSiO□N2までがエ
ツチングされるので、平坦化の目的に反する結果をもた
らすことにもなる。
The above is the surface planarization technology using conventional RIE, but with this method, it is difficult to determine the end point of R[E, and if the etching becomes excessive, even the underlying layer SiO□N2 is etched, so it is difficult to planarize the surface. It may also lead to results that are contrary to the purpose.

この他に従来技術として、無用のエツチング進行を抑止
するため、例えばスルーホールの開口の場合のように、
異種の材料に対するエツチング特性の差異を利用して、
自動的にエツチングを停止させることは公知であり、こ
の目的のために異種材料皮膜を介在させること、RIB
の条件を選択すればSingとSiN、に対して異なる
エツチング速度を持たせ得ることなども知られている。
In addition, as a conventional technique, in order to prevent unnecessary etching progress, for example, in the case of opening a through hole,
Utilizing the differences in etching characteristics of different materials,
It is known to automatically stop etching, and for this purpose interposing a dissimilar material film, RIB
It is also known that by selecting the conditions, Sing and SiN can have different etching rates.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、RrEによる表面平坦化において、S 
i N *皮膜をエツチングストソバとして使用するこ
とは通常行われておらず、その実施のためには、皮膜の
形成方法や厚さなど、解決すべき課題が残されている。
However, in surface planarization by RrE, S
The iN* film is not normally used as an etching bath, and there are still issues to be solved in order to implement it, such as the method of forming the film and its thickness.

即ち、高温CVD法によって形成した5iNX皮膜は緻
密で良質であるが、処理温度が800℃程度であるため
A1層4を形成した上に堆積することはできない。また
、低温プラズマCVD法は300〜400℃で処理され
るので、A1層形成後の実施は可能であるが、形成され
たSiN、皮膜は含有水素が多く、素子特性を劣化させ
るおそれがある。
That is, although the 5iNX film formed by high-temperature CVD is dense and of good quality, it cannot be deposited on top of the A1 layer 4 because the processing temperature is about 800°C. Furthermore, since the low-temperature plasma CVD method is processed at 300 to 400° C., it can be performed after forming the A1 layer, but the formed SiN film contains a large amount of hydrogen, which may deteriorate the device characteristics.

さらに、エツチングストソバとしての有効な厚さを持つ
ことも必要であるが、厚すぎると形成処理時間や残留応
力が増すなどの好ましくない影響を及ぼす。
Furthermore, it is necessary to have an effective thickness as an etching buckwheat, but if it is too thick, it will have undesirable effects such as an increase in forming processing time and residual stress.

本発明の目的はかかる問題を解決した半導体装置の製造
方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves this problem.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は、本出願の特許請求の範囲第1項に記され
た方法によって解決されるが、本発明を実施例に従って
要約すれば、側部に段差のある配線パターンの上或いは
下に例えばS i N llであるエツチングストソバ
層を設け、Singの如き四隅部充填材を全面に被着し
、RrEのような異方性エツチングによって段差部のみ
に前記充填材を残留させるものである。更に5iNXを
エツチングストソバとして使用する場合、低1cVDに
より厚みを限定して被着形成される。
The above-mentioned problem is solved by the method described in claim 1 of the present application, but to summarize the present invention according to the embodiments, it is possible to An etching buckwheat layer of S i N ll is provided, a filler material such as Sing is applied to the entire surface of the four corners, and the filler is left only in the stepped portions by anisotropic etching such as RrE. Furthermore, when 5iNX is used as an etching bath, it can be deposited to a limited thickness using a low 1cVD.

〔作 用〕[For production]

四隅部充填材であるSing層の下に被着されるSiN
、膜は、RIEに於ける被エツチング特性の違いにより
、エツチングストツバとして働くので、RIEが過度に
進行することがない。さらに、必要以上の厚さを持たな
いので、含有水素による好ましくない影響は許容限度内
に抑えられる。
SiN deposited under the Sing layer which is the filler in the four corners
Because the film acts as an etching stopper due to the difference in etching properties during RIE, RIE does not proceed excessively. Furthermore, since the thickness is not more than necessary, the undesirable effects of hydrogen content are kept within acceptable limits.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(al〜(II)は本発明の処理工程を示す断面
図1である。
FIG. 1 (al-(II)) is a sectional view 1 showing the processing steps of the present invention.

この第1の実施例では、第1図ta+に示す如くS i
 OzJi 2の上にAII!に!NiA3が形成され
ており、その上にSIN、皮膜6を被着するが、既述せ
る如く該皮膜6の形成条件は重要であり、本実施例では
、シランとアンモニアを原料とし処理温度は300〜4
00℃である低温プラズマCVD法によって、層4が連
続して堆積され、以下の工程は従来技術とは一同しであ
る。
In this first embodiment, S i
AII on top of OzJi 2! To! NiA3 is formed, and the SIN film 6 is deposited on it.As mentioned above, the conditions for forming the film 6 are important.In this example, silane and ammonia are used as raw materials, and the processing temperature is ~4
The layer 4 is deposited successively by a low temperature plasma CVD method at 00° C., and the following steps are identical to the prior art.

第1図(C1に示すように、S i O2はエツチング
するがSiN、はエツチングしない条件でRYEを実施
し、A7層の側面にSingを残す。次いで同図+d+
のように、SiO□N5を堆積してなだらかな表面を実
現する。
As shown in Figure 1 (C1), RYE is performed under the conditions that SiO2 is etched but SiN is not etched, leaving Sing on the side surface of the A7 layer.
A smooth surface is achieved by depositing SiO□N5.

このRIB工程ではsiN11M51はエツチングされ
ないので、さらにその下のs t o tN 2もエツ
チングされることはなく、過度のエツチングを防止する
という目的が達成される。
Since the siN11M51 is not etched in this RIB process, the stotN2 below it is also not etched, achieving the purpose of preventing excessive etching.

SiN、膜の厚さが上記の値であると、その上下両面間
にピンホールによる連通はないので、エツチングストッ
パとしての機能は十分であり、また含有水素量は皮膜の
厚さに比例して増加するが、上記の値程度であれば素子
特性に及ぼす影響は軽微である。更に、残留応力の影響
も無視しうる。
When the thickness of the SiN film is as above, there is no pinhole communication between the upper and lower surfaces, so the function as an etching stopper is sufficient, and the amount of hydrogen contained is proportional to the thickness of the film. However, if the value is around the above value, the effect on the device characteristics is slight. Furthermore, the influence of residual stress can also be ignored.

本実施例の工程では、SiN工6とその上層のS i 
OzN 4は同一装置によって連続して形成されるので
、処理時間の増加は僅かであり、更に、RIE処理中A
!表面はSiN、によって被覆されているため、その表
面が汚染されることがないという効果もある。
In the process of this embodiment, the SiN layer 6 and its upper layer Si
Since OzN 4 is formed continuously by the same equipment, the increase in processing time is small, and furthermore, the A
! Since the surface is coated with SiN, there is also the effect that the surface is not contaminated.

本発明の目的に合致する該s+N、tf!の厚さは以下
のようになる。
The s+N, tf! which meets the purpose of the present invention! The thickness is as follows.

その下限は専らピンホール発生の有無により定まる。低
温プラズマCVD法によって該皮膜を形成する場合、5
00人或いはそれ以上の厚さとすればピンホールは消滅
する。
The lower limit is determined solely by the presence or absence of pinholes. When forming the film by low temperature plasma CVD method, 5
If the thickness is 0.00 mm or more, pinholes will disappear.

上限は、本発明の場合、前記含有水素量により定まるこ
とになるが、本発明者の得た知見によれば、低温プラズ
マCVD法によって該皮膜を形成した場合、この値が3
000Å以下であれば、含有水素が存在してもその影響
は軽微であり、完成した集積回路装置の特性を左右する
ことはない。
In the case of the present invention, the upper limit is determined by the amount of hydrogen contained, but according to the knowledge obtained by the present inventors, when the film is formed by low-temperature plasma CVD method, this value is 3.
000 Å or less, even if contained hydrogen exists, its influence is slight and does not affect the characteristics of the completed integrated circuit device.

第2図fa) 、 [blは本発明の別な処理工程を示
す断面図である。
FIGS. 2(a) and 2(b) are cross-sectional views showing another processing step of the present invention.

この第2の実施例では、AI配線を形成する前にS i
 N X皮膜6を被着しておき、その上に平坦化処理用
のSi02層4を堆積する(同図(a))。
In this second embodiment, S i
An N.sub.X film 6 is previously deposited, and a Si02 layer 4 for planarization treatment is deposited thereon (FIG. 4(a)).

この場合、5iNX膜形成時には高温処理を不可とする
A1層は未だ存在しないので、ジクロールシシンとアン
モニアを原料とする高温プラズマCVD法を採用するこ
とが可能である。該方法によるSiN工皮膜は緻密であ
り、より薄い膜厚でピンホールは消滅し、さらに含有水
素も殆ど無いので、膜厚の制約は大幅に緩和される。
In this case, when forming the 5iNX film, the A1 layer, which does not allow high-temperature treatment, does not yet exist, so it is possible to employ a high-temperature plasma CVD method using dichlorcycine and ammonia as raw materials. The SiN film produced by this method is dense, pinholes disappear with a thinner film thickness, and there is almost no hydrogen content, so the restrictions on film thickness are greatly relaxed.

以下の工程は第1の実施例と同じで、RIEによってA
7層側面に平坦化用SiO□を残し、新たに層間絶縁材
としてS i Oz層5を堆積する(同図(b))。
The following steps are the same as in the first embodiment, and A
SiO□ for planarization is left on the side surface of layer 7, and a new SiOz layer 5 is deposited as an interlayer insulating material (FIG. 2(b)).

本実施例の方法は、第1の実施例に比較して、上記の如
< SiN、の膜厚の制約が緩やかである他、このS 
i N 11皮膜の下層にPSGのような吸湿性の層が
存在する場合、水分をブロックしてそれを保護する効果
も生ずるが、その反面、AI層表面の汚染に関しては従
来技術と同様であり、A7配線をSiN、膜下のポリS
i[−v:J基板の拡散領域に接続するためのスルーホ
ール開ロ工程が複雑化するという不利もある。
Compared to the first embodiment, the method of this embodiment has less restrictions on the film thickness, such as < SiN, as described above.
If a hygroscopic layer such as PSG exists under the iN11 film, it will have the effect of blocking moisture and protecting it, but on the other hand, contamination of the AI layer surface will be the same as in the conventional technology. , A7 wiring is SiN, poly-S under the film
i[-v: There is also the disadvantage that the through-hole opening process for connecting to the diffusion region of the J substrate becomes complicated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明では、RIEによる平坦化処理を行う際、ストッ
パとしてSiN、皮膜を設けるのでRIEが過度に進行
することがなく、SiN、皮膜の形成位置によっては、
A!配線層表面の汚染を防ぐ効果も生ずる。
In the present invention, when performing planarization processing by RIE, since the SiN film is provided as a stopper, RIE does not proceed excessively, and depending on the formation position of the SiN film,
A! This also has the effect of preventing contamination of the wiring layer surface.

更に、SiN、皮膜の厚さはその形成方法に従って限定
されるので、好ましくない影響を避けることが出来る。
Furthermore, since the thickness of the SiN coating is limited according to its formation method, undesirable effects can be avoided.

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

第1図(al〜(diは本発明の処理工程を示す断面図
、第2図[al、 (blは本発明の別な処理工程を示
す断面図、 第3図fat〜(c+は従来技術の一例を示す断面図で
ある。 図において、 ■は半導体基板またはポリSi層である下部層、2は下
層のSiO□層、 3は配線パターン、 4.5はSiOzlM、 6は5iNX皮膜である。 第 1  閃 収企叩/7別r5昏理LオL1示−t+rr面ロ活 2
 囚
Figure 1 (al ~ (di is a cross-sectional view showing the processing steps of the present invention, Figure 2 [al, (bl is a cross-sectional view showing another treatment process of the present invention, Figure 3 fat ~ (c + is a sectional view of the prior art) This is a cross-sectional view showing an example. In the figure, ① is the lower layer which is a semiconductor substrate or poly-Si layer, 2 is the lower SiO□ layer, 3 is the wiring pattern, 4.5 is SiOzlM, and 6 is the 5iNX film. . 1st flash attack / 7 separate r5 kari L o L1 show - t + rr side lo activity 2
prisoner

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面の少なくも一部に絶縁材料層(2)が被着さ
れている半導体基板に、エッチングストッパ層(6)を
被着する工程と、 該エッチングストッパ層(6)の被着の前或いは後に配
線パターン(3)を選択的に被着する工程と、上記の全
工程を施行した後、前記絶縁材料(2)と同じ材料層或
いは被エッチング特性が類似した材料層(4)を被着す
る工程と、 更にその後、非選択的に異方性のドライエッチングを実
施する工程とを包含することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
(1) A step of depositing an etching stopper layer (6) on a semiconductor substrate having an insulating material layer (2) deposited on at least a portion of the surface; and a step of depositing the etching stopper layer (6). After performing the process of selectively depositing the wiring pattern (3) before or after the process and all of the above processes, a layer of the same material as the insulating material (2) or a material layer (4) having similar etching properties is applied. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of depositing the semiconductor material, and a step of non-selectively performing anisotropic dry etching.
(2)前記配線パターンを選択的に被着する工程の後に
、低温プラズマCVD法によって前記エッチングストッ
パ層(6)の被着を行い、且つ該エッチングストッパ層
の厚さが500Å〜3000Åであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
(2) After the step of selectively depositing the wiring pattern, the etching stopper layer (6) is deposited by low-temperature plasma CVD, and the thickness of the etching stopper layer is 500 Å to 3000 Å. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, characterized in that:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5622596A (en) * 1995-05-08 1997-04-22 International Business Machines Corporation High density selective SiO2 :Si3 N4 etching using a stoichiometrically altered nitride etch stop
KR100248572B1 (en) * 1994-06-06 2000-03-15 마찌다 가쯔히꼬 Semiconductor device and method
JP2001514448A (en) * 1997-08-25 2001-09-11 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド Reduction of charge loss in nonvolatile memory cells by phosphorus implantation into PECVD nitride / oxynitride film

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