JPH01272121A - スルーホール構造とその製造方法 - Google Patents

スルーホール構造とその製造方法

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JPH01272121A
JPH01272121A JP10039388A JP10039388A JPH01272121A JP H01272121 A JPH01272121 A JP H01272121A JP 10039388 A JP10039388 A JP 10039388A JP 10039388 A JP10039388 A JP 10039388A JP H01272121 A JPH01272121 A JP H01272121A
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JP
Japan
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etching
insulating layer
layer
hole
insulating film
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JP10039388A
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Takashi Morimoto
孝 森本
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路におけるスルーホール構造とその製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
第3図(a) 、 (b)は、従来のスルーホールの形
成方法を示したものである。第3図(al 、 (bJ
中、1は半導体デバイスを集積してなる基板、2は層間
絶縁膜、3は絶縁膜の表面、4,5.6はスルーホール
、7,8.9は電極、1θ、11.12は電極の露出部
分、13はホトレジストである。層間絶縁膜2の表面3
の平坦化は配線の伝達特性の均質化を向上させ、配線の
断線および線間の漏れ電流防止に有効なことから、配線
の微細化に伴い必須となっている。一般に多層配線にお
ける平坦化は凹凸のある下地上になされるため、表面3
の平坦度が向上する程、ホトレジスト13の開口部にエ
ツチングによって形成されるスルーホール4.5と6の
深さの差は下地の凹凸の持っている段差の高さに近スく
ことになる。このためスルーホール4.5とスルーホー
ル6を形成する際のエツチングに必要な時間が異なシ、
浅い方のスルーホール6の下地である電極9の露出部分
12は、スルーホール6のエツチングが完了した後も、
深め方のスルーホール4,5の形成が完了するまでエツ
チング雰囲気にさらされることKなる。この場合、層間
絶縁膜2のエツチングレートをa、下地である電極9の
エツチングレートをbとし、スルーホール4.5および
6の深さをそれぞれH4、H5およびH6とする。エツ
チング完了時に下地である電極9がエツチングされる深
さH9はH4=H5として少なくとも h9=b(H4−H6)/a となる。こうした下地のエツチングは不必要なばかりで
なく、配線不良の原因にもなる。また、エツチングによ
るバタン変換差はエツチング完了後にエツチング雰囲気
にされることによシ増加しやすいので、・ぐタンの微細
化の観点からもエツチング時間の均一化が必要である。
さらに、エツチングレートaとH4、H5のばらつきを
許容するべくエツチング時間u H4/ a以上の時間
なされる。
その時、場合によってはすでに下地面が露出した後もオ
ーバーエツチングがなされるので、あるばらつき値のも
とでは下地のエツチング−i H層間絶縁膜2の厚さに
比例する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、スルーホ
ールの形成において、異なる深さのスルーホールのエツ
チング時間を等しくシ、スルーホールの接続歩留シの向
上と・母タン変換差のばらつきを防止し定スルーホ〜ル
構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、基板表面には導電
性層または不純物拡散領域が形成されてなり、該表面上
に第1の絶縁性層と第1の絶縁性層上に第1の絶縁性層
とは異なる材料からなる第2の絶縁性層と第2の絶縁性
層上に第2の絶縁性層とは異なる材料からなる第3の絶
縁性層が積層して絶縁膜層をなし、該絶縁膜層にスルー
ホールが形成されてなることを!特とするもの、又、上
記スルーホールの製造方法において、ホトレジストをマ
スクにして第、3の絶縁性層をエツチングする第1の工
程と第2の絶縁性層をエツチングする第2の工程と第1
の絶縁性層をエツチングする第3の工程とよりなシ、第
1の工程と第2の工程の少なくとも一方において当該絶
縁性層のエツチングレートが下地絶縁性層のエツチング
レートより大きいことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明は、スルーホールを形成する層間絶縁膜の膜構成
を最上層の絶縁性層と最上層絶縁性層とは異なる組成の
中間絶縁性層と中間絶縁性層とは異なる組成の最下層絶
縁性層の31膜構成とし、異なる深さのスルーホールの
エツチング時間を最上層絶縁性層のエツチング時間と中
間絶縁性層のエツチング時間と最下層絶縁性層のエツチ
ング時間とに区分し、最上層のエツチングにおいて中間
層絶縁性膜のエツチングレートを極めて小さくすること
によ)最上層絶縁性膜の膜厚の異なる場合も中間絶縁性
層のエツチング量を少なくする。最上1−P3縁柱層部
のエツチング完了後、残った中間絶縁性層と最下層絶縁
性層をエツチングしてスルーホールを形成する訳である
が、異なる深さのスルーホールにおいても中間絶縁性層
と最下I−絶縁性層の膜厚を等しくしておくことによシ
スルーホールのエツチング時間を同一にすることができ
る。
この時、エツチングレートや膜厚のばらつきに対するマ
ージンとしてのスルーホール下地のオーバーエツチング
fは最下層絶縁性層にのみ依存するので、同じ深さのス
ルーホールを形成する場合、従来技術よシもオーバーエ
ツチング時間を短縮でき、かつオーバーエツチング時間
を等しくできるのでスールホール形成にともなう特性ば
らつきを無くすことができる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は、本発明によるスルーホール構造の一実施例を
示す断面図である。図において1#′i表面に導電性層
または不純物拡散領域が形成された半導体デ・ぐイスを
集積してなる基板、2011”!絶縁膜、30は20と
材質の異なる緑絶膜、40は30と材質のことなる絶縁
膜、4,5および6はスルーホール、7,8および9は
電極、13はホトレジストである。
以下、第1図に示したスルーホールの製造方法を第2図
を用いて説明する。
即ち、第2図(sJに示すように、半導体デ・ぐイス、
たとえばMO8電界効果トランジスタを集積してなる基
板1の主面にはダート電極9による段差が存在する。該
主面上に、たとえばSlO□を材料とした絶縁膜20を
被着する。5IO2の被着は気相反応によってモ、スノ
母ツタリンクマタハバイアススノ苧ツタリングによって
も可能である。5102の膜厚は上記電極を被覆できる
膜厚であればよく、いま、グー)[極9の高さを500
 nmとすると、この高さにたいして100 nm程度
でよい。絶縁1!!!20としては5t3N4でもよい
。続いて、ノンドーグのアモルファスS1を材料とし気
絶縁膜30を100 nrn程度の膜厚で被着する。ア
モルファスStの被着は熱分解反応によってもプラズマ
反応によってもス・9ツタリングによってもよく、段差
部分の被覆性の良否はどうでもよい。続いて、再びS1
0□をダート11L極9の段差以上の膜厚で堆積しエッ
チパック法等の表面平坦化法により平坦化された絶縁膜
40の表m13を得る。そのため、たとえばこの上に有
機高分子材層を塗布し、これを熱処理して平坦な表面を
有する配線構造体を形成する。次に、このように構成さ
れた配線構造体の表面を例えばリアクティブ イオン 
エツチング(RIE )によって絶縁膜40と有機高分
子材層のエツチングレートが同一となる条件でエツチン
グし、絶縁M40の凸部を有機高分子材層のエツチング
と同時に除去して平坦面3を得る。
次に、ホトリングラフィ工程によシホトレジスト13を
パタンニングしスルーホールの開口位置を露出して表面
3上をホトレジストで被覆°する。
次に、第2図(b)に示すように、スルーホールのエツ
チングは、通常のRIE装置を用い、エツチングy ス
K CHF3102混合カスを流量比9 / 75 S
CCM。
圧力50 mTorr、 RF を力1000W印加し
た場合には、S量0□のエッチレートは36nm/分、
アモルファスS1のエツチングレートは4層m/分であ
る。
今、例として、スルーホール4.5の深さを11000
n、スルーホール6の深さを500 nmとする。この
場合、スルーホール4.5の最上層5102の膜厚は8
00nm、スルーホール6の最上層SlO□の膜厚は3
00 nmとなる。エッチレートと膜厚のばらつきに対
するマージンとして2096のオーバーエツチングを想
定するとスルーホール6のアモルファスS1層は最上層
S10□のエツチング完了までに約74 nmのオーバ
ーエツチングをうける0これは全アモルファスSi層の
厚さの74%をエツチングしたことになる。次に、第2
図(e)に示すように、中間層たるアモルファスS1の
エツチングは、円筒型または平行平板型のプラズマエツ
チング装置を用い、エツチングガスにCF4102混合
ガスを流量比9515SCCM、圧力500 mTgr
r、RF tc力150W印加した場合には、Siのエ
ッチレートは150nm 7分、SiO□のエッチレー
トは10 nm 7分となシはぼアモルファスSiのみ
を等方的にエツチングする。
また、通常のRIE装置においても同様のエツチングガ
スによシSlと5IO2のエッチレート比を5対1程度
にでき、仁の場合は、Slエツチング完了後にスルーホ
ール6では最下層S102g(の上部ニ20nmのエツ
チングが生じるが、はとんど問題とならない。次に、第
2図(d)に示すように、最下層5IO2のエツチング
は最上層と同じエツチング条件で行う。上記のごとく2
0係のオーバーエツチングを想定すると下地IIf極に
対するオーバーエツチング時間はあらゆるスルーホール
において等[、< 0.6分となυ、実用上まったく問
題とならない。
このように、層間絶縁膜を3層構造とし、中間層のエツ
チングレートを最上層のエツチングレートよりも小さく
することによシ、主面に段差を持ち表面3の平坦な配線
構造体では、深さの異なるスルーホールのエツチング完
了時間を等しくすることができる。その結果、オーバー
エツチング時間の短縮が大幅にできるので、オーバーエ
ツチングに伴うスルーホールの接続不良やノナタン変換
差の増加を防止できる。尚、最下層のエツチングレート
を中間層のエツチングレートよりも小さくしてもよく、
この場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明し九様に、本発明ではスルーホールのオーツク
ーエツチング時間の短縮がはかられる。その効果として
はオーバーエツチングに伴5スルーホール下地のエツチ
ング量が減少するので配線接続歩留りが向上する。さら
に効果としてオーバーエツチング洗体うサイドエツチン
グによるスルーホールの拡大が減少するのでスルーホー
ルエツチング時の・2タンf換差の制御性が向上する。
これは配線ピッチの微細化に有利である。
【図面の簡単な説明】
M1図は、本発明のスルーホール構造の一実施例を示す
断面図、第2図(−)〜(d)は、第1図に示したスル
ーホールの製造方法の一実施例を工程順に示す断面図、
第3図(a)〜(b)は従来のスルーホールの製造方法
の一例を工程順に示す断面図である。 1・・・半導体デバイスを集積してなる基板、2・・・
絶縁k、3・・・最上部絶縁膜の表面、4,5.6・・
・スルーホール、7,8.9・・・電極、10,11゜
12・・・電極の露出部分、13・・・ホトレジスト、
20・・・絶縁膜、3θ・・・絶縁Pa20とは組成の
異なる絶縁膜、40・・・絶縁膜30とは組成の異なる
絶縁膜。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板表面には導電性層または不純物拡散領域が形
    成されてなり、該表面上に第1の絶縁性層と第1の絶縁
    性層上に第1の絶縁性層とは異なる材料からなる第2の
    絶縁性層と第2の絶縁性層上に第2の絶縁性層とは異な
    る材料からなる第3の絶縁性層が積層して絶縁膜層をな
    し、該絶縁膜層にスルーホールが形成されてなることを
    特徴とするスルーホール構造。
  2. (2)基板表面には導電性層または不純物拡散領域が形
    成されてなり、該表面上に第1の絶縁性層と第1の絶縁
    性層上に第1の絶縁性層とは異なる材料からなる第2の
    絶縁性層と第2の絶縁性層上に第2の絶縁性層とは異な
    る材料からなる第3の絶縁性層が積層して絶縁膜層をな
    し、該絶縁膜層にスルーホールが形成されてなるスルー
    ホールの製造方法において、ホトレジストをマスクにし
    て第3の絶縁性層をエッチングする第1の工程と第2の
    絶縁性層をエッチングする第2の工程と第1の絶縁性層
    をエッチングする第3の工程とよりなり、第1の工程と
    第2の工程の少なくとも一方において当該絶縁性層のエ
    ッチングレートが下地絶縁性層のエッチングレートより
    大きいことを特徴とするスルーホールの製造方法。
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