JPH01503021A - シリコンウエハ内に貫通導体を形成する為の平担化方法 - Google Patents

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】 シリコンウェハ内に貫通導体を 形成する為の平坦化方法 見豆生ｉ次 見見■分立 本発明は半導体構成体内にビア（ｖｉａｓ）即ち貫通導体を形成する方法に関す るものであって、更に詳細には、平坦化させたシリコンウェハ内に貫通導体を形 成する改良した方法に関するものである。

従】」Ｕ１久脱朋− トランジスタや集積回路等の半導体装置の製造において。

メタリゼーション層からの電気的接続を可能とする貫通導体を形成する前に、処 理されている構成体の下側に存在する表面のトポロジイを平坦化乃至は平滑化さ せることが必要であることが分かった６貫通導体乃至はポンディングパッドは、 好適には、絶縁層が最大の厚さを持っている位置に形成される。半導体構成体は 、典型的に、フィールド酸化物領域（ＦＯＸ）及び拡散領域として通常言及され る２つの明確な区域によって特徴付けられる。然し乍ら、従来技術方法において 使用される製造ステップの結果、これらの領域における絶縁層の厚さ乃至は高さ は著しく異なる。

即ち、メタリゼーション層から構成体の上表面への距離は、貫通導体のエツチン グの間、フィールド酸化物領域においてと拡散領域においてとで著しく異なる。

より厚い領域を適切にエツチングする為に、より厚くない領域は通常過剰にエツ チングされる。更に、不所望の側壁、特に第２メタリゼーシヨン層の側壁、及び 凹入尖頭がプロセス中に形成される問題がある。

１豊 本発明の目的とするところは、シリコンウェハ内に貫通導体を形成する為の改良 した方法を提供することである。

本発明の別の目的とするところは、貫通導体をエツチングする為の基準となる適 切な上表面を与える平坦化したウェハを提供することである。

本発明に拠れば、シリコンウェハ内に貫通導体を形成する方法が、フィールド酸 化物領域及び拡散領域上に延在する少なくとも１個の絶縁層を付着するステップ を有している。拡散領域における絶縁物質の上表面がフィールド酸化物領域にお けるエツチングした絶縁物質の上表面と実質的に同一のレベルである様な厚さ乃 至は高さを持ったピラー即ち柱体を形成する。絶縁物質の付着はメタリゼーショ ン層の付着の前に達成する。この方法によって、フィールド酸化物領域において 及び拡散領域においての構成体の上表面からメタリゼーション層へ貫通導体をエ ツチングする為の距離乃至は深さは実質的に同一となる。

図面の簡単な説明 本発明を図面を参照してより詳細に説明する。

第１Ａ図乃至第１Ｆ図は従来技術に従って平坦化させたシリコンウェハを形成す る為に使用する処理ステップの例示であり、且つ 第２Ａ図乃至第２Ｅ図は本発明に従って平坦化させたシリコンウェハを形成する 為に使用する処理ステップを表す例示である。

図面全体において、同一の番号は同一の要素を示している。

好適実施例の説明 典型的な従来技術方法を第１Ａ図乃至第１Ｆ図に表しており２貫通導体の位置に おいて絶縁層の高さ乃至は深さにおいて著しい差が発生することを示している。

第１Ａ図において、二酸化シリコンの薄膜１２が半導体シリコン基板乃至はウェ ハ１ｏ上に付着されており、次いで分離マスクを使用して窒化シリコン層１４が 付着されている。この実施例においては、−例として、二酸化シリコン膜１２は 約５００人の厚さであり、且つ窒化シリコン層１４は約１゜２００人の厚さであ る。窒化シリコンをエツチングし、且つウェハにフィールド酸化を行なって、第 １Ｂ図に示した如く、約ｓ、ｏｏｏ乃至１０層０００人の範囲の厚さを持った二 酸化シリコンのフィールド酸化物領域１６を形成する。約３，５００人のポリシ リコン層を付着し且つパターン形成して、シリコンウェハにおいてフィールド酸 化物領域１６に隣接して拡散領域１８を形成する。第１Ｃ図に示した如く２次い で硼素−燐ガラス（ＢＰＳＧ）２０を９００乃至１，０００℃の比較的高い温度 で付着させ、従って該ガラスは液化され且つフロー即ち流動して比較的滑らかな 表面を持った８、０００乃至１０，０００人のガラス層を与える。

従来技術において通常行なわれており且つ第１Ｄ図に示した如く、約７，０００ 人の第１メタリゼーシヨン層Ｍ１を付着し且つエツチングして外部電気的リード 及び回路への接続の為の電気的に導電性のコンタクトを与える。Ｍ１層は、フィ ールド酸化物領域１６及び拡散領域１８の両方の上方に重畳して構成される。金 属ＪｉｉＭ１を形成した後に、二酸化シリコンの低温度酸化物層（ＬＴＯ）２２ を、第１Ｅ図に示した如くに、低温及び低圧でのプラズマ放電によって、Ｍ１層 の上に付着させる６例えば、温度は約５００±５０”Ｃとすることが可能であり 、且つ圧力は１乃至２５Ｔｏｒｒの範囲とすることが可能である。ＬＴＯ層２２ に続いて、プラズマ付着窒化シリコンのオーバーコート２４を付着させそれは表 面の変動を減少させるべく機能する。

約３，０００人の表面粗さは、付着した窒化シリコンの各ミクロンに対して抑え られ、従って窒化物層２４は実質的に平坦となる。その後に、窒化物層の上のホ トレジストを流動させることによってレジストコーティングを付与し且つ該ホト レジストをエツチングして実質的に平担なトボロジイを得る。この従来方法によ って達成される平坦化は、第１Ｆ図に図示した如く、拡散領域上方の上表面とメ タリゼーション層との間の距離ｄ２よりもフィールド酸化物領域上方のメタリゼ ーション層Ｍ１からより短い距離ｄ１にある上表面を持った構成体を提供する。

この高さの差異は。

４．０００乃至７，０００人の程度となる場合があり、それは過剰なエツチング 等の貫通導体用エツチング上の問題を発生させ、その結果爾後のメタリゼーショ ン層の側壁のカバレッジ即ち被覆の程度が劣化する。

本発明に拠れば、第２Ａ図乃至第２Ｅ図に示した如く。

メタリゼーション層の付着の前に、シリコン酸化物層２６をＣＶＤによって付着 させる。層２６はフィールド酸化物領域１６及び拡散領域１８上方を延在する。

次いで、第２二酸化シリコン層２８を、第１酸化物層２６（又は１個のより厚い 層１６＋２８）全体にＣＶＤによって付着させる。

別法としては、絶縁層２６及び２８は、夫々、硼素−燐ガラス（Ｂ　Ｐ　Ｓ　Ｇ ）及びプラズマ付着窒化シリコンによって形成することが可能である０層２６及 び２８が異なった物質から形成される場合には、エツチングを発光スペクトル分 析、質量スペクトル分析、又は終点モニター装置によって１００人又はそれ以下 の距離へ制御することが可能であり、従ってエツチングを特定した終点で中止さ せることが可能である。

層２６及び２８の付着の後に、ホトレジスト層３０を付着させ且つ、第２Ｂ図に 示した如く、拡散領域１８の貫通いてＣＶＤ付着層２８をエッチバックしてピラ ー即ち柱体状の形態を形成する。構成した柱体３２の上表面は、第２Ｃ図に示し た如く、絶縁層２６の上表面と実質的に同一のレベル即ち高さである。この時点 において、第２Ｄ図に示した如く、２つのＭ縁層２６及び２８の上方にメタリゼ ーション層Ｍ１を付着させる。金属層Ｍ１をエツチングした後に、絶縁性で犠牲 用の層３４及び３６を付着させ、且つウェハを平坦化エッチバック処理して、そ の際に、第２Ｅ図に示した如く、絶縁層３４及び３６全体に延在する実質的に滑 らかな上表面を形成する。その後に、柱体３２の下側に画定されているフィール ド酸化物領域及び拡散領域と整合して特定した位置に貫通導体をエツチングする 。その後に、半導体構成体を、従来の如く、就中、オーバーコートの付着、電気 的リードの接続、及びパッケージングで処理する。

明らかな如く、絶縁層３４及び３６の上表面からフィールド酸化物領域１６及び 拡散領域１８の上方のメタリゼーション層Ｍ１への距離ｄ１及びｄ２は実質的に 等しい、従って１Ｍ１層への全ての貫通導体エッチは該絶縁層の同一の厚さを貫 通する。その結果、１つの貫通導体位置において過剰エツチングで別の貫通導体 位置においてエツチング不足であることの蓋然性を最小として臨界的寸法の制御 を実現させている。ここに開示した半導体プロセスは、貫通導体を一層幅狭のも のとすることを可能とし、メタリゼーション層、特に第２メタリゼーシヨン層の 側壁ステップカバレッジを改良している。エツチングされるべき貫通導体位置に おいてメタリゼーション層を平坦化させる為に柱体を使用する貫通導体形成方法 のお陰で、プロセス制御は著しく改善され、その結果信頼性及びダイ歩留が改善 されている。更に、開放回路問題は実効的に減少されている０本発明の半導体プ ロセスでは、標準的な半導体技術を使用し且つ回答新たな物質を必要とすること はない。

ＦＩＧ、　ＩＡ ＦＩＧ、　ＩＣ 口ｃ、ｉ。

ＦＩＧ、　２Ａ 口Ｇ、　２８ ＦＩＧ、　２Ｄ 口Ｇ、　２Ｅ 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．シリコンウエハ内に貫通導体を形成する方法において、 基板上にフィールド酸化物領域を形成し、前記基板上で前記フィールド酸化物領 域に隣接して拡散領域を形成し、 前記酸化物領域及び拡散領域上に延在させて絶縁物質を付着させ、 第１貫通導体位置において前記絶縁物質の柱体を構成し従って前記柱体の上表面 は第２貫通導体位置における前記絶縁物質の上表面と実質的に同一の高さにあり 、前記柱体を包含する前記絶縁物質上にメタリゼーション層を付着させ、 前記メタリゼーション層を平坦化させた絶縁体でコーティングし、 前記第１及び第２位置において貫通導体をエッチング形成する、 上記各ステップを有する方法。
2. ２．請求の範囲第１項において、前記第１貫通導体位置は前記拡散領域の上方で あり且つ前記第２貫通導体位置は前記フィールド酸化物領域の上方である方法。
3. ３．請求の範囲第１項において、前記付着した絶縁物質は異なった物質からなる 別々の層を有している方法。
4. ４．請求の範囲第３項において、前記異なった物質は二酸化シリコン層と窒化シ リコン層とを有する方法。
5. ５．請求の範囲第４項において、前記二酸化シリコンは約５００Åの厚さであり 且つ前記窒化シリコンは約１，２００Åの厚さである方法。
6. ６．請求の範囲第１項において、前記絶縁物質は、各々が異なったドーピング濃 度を持った２つの二酸化シリコン層を有している方法。
7. ７．特許請求の範囲第１項において、前記絶縁物質は硼素及び燐でドープしたガ ラスである方法。