JPH0212827A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多層配線構造を有する半導体装置に関し、特に
配線間のコンタクト孔の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、多層配線構造を有する半導体装置においては、第
３図の断面図に示すように、シリコン酸化膜２を有する
シリコン基板１に第１層配線３を形成した上で層間絶縁
膜４を形成し、かつこの層間絶縁膜４に反応性イオンエ
ツチング（ＲＩＥ）等のドライエツチングによってコン
タクト孔５を開孔する。そして、この上に第２層配線７
を形成し、コンタクト孔５において第１層配線３と第２
層配線７とのコンタクトをとる方法がとられている。

しかしながら、この方法ではコンタクト孔５の微細化に
伴ってその段差が象、峻になり、上層の第２層配線７の
カバレッジが悪くなり、断線をまねき、或いは高抵抗に
なるという問題がある。

このため、従来では第４図に示すように、フォトレジス
ト１１を利用して層間絶縁膜４を略半分の厚さまでウェ
ットエツチング５ａした後に、全厚さまでＲＩＥドライ
エツチングしてコンタクト孔５を開孔する方法が提案さ
れている。

また、他の方法として、第５図に示すように、ＲＩＥド
ライエツチングを行ってコンタクト孔５を開孔した後に
、マスクに用いたフォトレジスト１１を後退させ、更に
エツチングを行って層間絶縁膜４の上部にテーパ５ｂを
形成する方法も提案されている。

［発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の製造方法において、第４図に示した方法
では、第６図のように層間絶縁膜４の間にウェットエツ
チングによるエツチングレートが大きいような層１２．
１３（例えば塗布膜）を介在させている場合には、ウェ
ットエツチングによる横方向の食い込み１２ａ、１３ａ
が生じ、上層配線を形成した場合に空孔が生じてしまう
という問題がある。

また、第５図に示した方法では、テーパ量を制御するた
めには、フォトレジスト１１の後退量やテーパ形成時の
エツチング制御等を高精度に行う必要があり、その制御
が難しいとともに、テーパ角を大きくとることが難しい
という問題がある。

本発明はコンタクト孔における段差を容易に緩和して上
層配線におけるカバレッジを改善することができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造方法は、下層配線上に設けた
層間絶縁膜にドライエツチング法によりコンタクト孔を
開孔する工程と、この層間絶縁膜上にバイアススパッタ
法により酸化膜を形成する工程と、このバイアススパッ
タ法により形成した酸化膜をエッチバックするとともに
、同時に前記コンタクト孔の内壁一部をテーパ状にエツ
チングする工程と、バイアススパッタ酸化膜を更にエッ
チバックして下層配線をコンタクト孔内に露出させる工
程と、コンタクト孔を含む前記層間絶縁膜の上に上層配
線を形成する工程を含んでいる。

〔作用〕

上述した方法では、バイアススパッタ酸化膜はコンタク
ト孔の上部でテーパ状に形成され、これをエッチバック
することにより層間絶縁膜のコンタクト孔内壁もテーパ
状とし、コンタクト孔の段差を緩和する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は本発明の一実施例を工
程順に示す半導体装置の断面図である。

先ず、第１図（ａ）のように、表面にシリコン酸化膜２
を有するシリコン基板１上に、アルミニウム膜等を所要
のパターンに形成して第１層配線３を形成する。また、
この第１層配線３の上に層間絶縁膜４を堆積し、かつこ
の層間絶縁膜４にＲＩＥドライエツチングによってコン
タクト孔５を形成する。

次に、第１図（ｂ）のように、層間絶縁膜４の上にバイ
アススパッタ酸化膜６を成長させる。バイアススパッタ
酸化膜は酸化膜成長中に基板に負のバイアスを印加する
ことにより、図示のようにコンタクト孔５の段部に相当
する部分にテーパが生じる。このテーパ角は基板に加え
るバイアスを変えることにより制御することができる。

次に、第１図（Ｃ）のように、前記バイアススパッタ酸
化膜６をエツチングバックして除去する。

この時同時に層間絶縁膜４のコンタクト孔５の角の一部
もエツチングされ、コンタクト孔５にテーパをつけるこ
とができる。

また、このときバイアススパッタ酸化膜６においては、
小さなコンタクト孔の内部に形成される酸化膜は平坦部
に形成される酸化膜よりも膜厚が薄くなるので、このエ
ツチングバックの工程においてコンタクト孔５が完全に
開孔するまでエツチングバックを行っても層間絶縁膜４
がエツチングされることはない。

更に、層間絶縁膜４の間に、ウェットエツチングによる
エツチングレートが大きい膜（例えば塗布膜）が存在し
ている場合でもドライエツチングしか行わないので側方
へのエツチングの食い込み等の異常エツチングが起こる
ことはない。

しかる上で、第１図（ｄ）のように、層間絶縁膜４の上
にアルミニウム等を堆積し、かつこれを所要パターンに
形成することにより第２層配線７を形成する。このとき
、コンタクト孔５にテーバがついているために、第２層
配線のカバレッジが改善され、断線や高抵抗となる問題
は生ぜず、良好なコンタクトをとることができる。

ここで、本発明は第２図に示すように、３層の多層配線
構造にも適用できる。なお、第１図と同一部分には同一
符号を付しである。

即ち、この実施例では、第１図（ｄ）の工程の後に、第
２Ｍ間絶縁膜８を形成し、かつ前記実施例で説明した方
法に準じて第２コンタクト孔９を形成する。更に、その
後に第３層配線１０を形成することにより３層の多層配
線構造を得ている。

この実施例においても、第１コンタクト孔５と第２コン
タクト孔９に夫々バイアススパッタ酸化膜を用いたエツ
チングを行うことにより、各コンタクト孔５，９に傾斜
をもたせることができ、上側の配線のカバレッジを改善
することができる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明は、コンタクト孔を開設した
層間絶縁膜上にバイアススパッタ酸化膜を形成した上で
、これをエッチバックしているので、バイアススパッタ
酸化膜はコンタクト孔の上部でテーパ状に形成され、こ
れをエッチバックすることにより層間絶縁膜のコンタク
ト孔内壁もテーパ状にエツチングされ、コンタクト孔の
段差が緩和されて上層配線のカバレッジを改善すること
ができる。また、バイアススパッタ酸化膜の形成時のバ
イアスを制御することによってコンタクト孔のテーパー
角を制御でき、テーパ角を任意に調整できる。更に、こ
の方法ではドライエツチング法のみを使用しているため
に、層間絶縁膜に塗布膜層が介在されている場合でもそ
の異常エツチングを防止できる。したがって、段切れや
局部的高抵抗化の恐れのない良好な上層配線を形成でき
、多層配線構造の半導体装置の歩留り及び信頼性を向上
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は本発明の一実施例を製
造工程順に示す断面図、第２図は本発明を３層配線構造
に適用した実施例の断面図、第３図は従来の問題を説明
するための断面図、第４図は従来の第１の製造方法を説
明するための断面図、第５図は従来の第２の製造方法を
説明するための断面図、第６図は従来の第１の製造方法
の問題を説明するための断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・第１Ｎ配線、４・・・層間絶縁膜（第１層間絶縁膜
）、５・・・コンタクト孔（第１コンタクト孔）、訃・
・バイアススパッタ酸化膜、７・・・第２Ｎ配線、８・
・・第２層間絶縁膜、９・・・第３層配線、１１・・・
フォトレジスト、１２．１３・・・塗布膜。 第１ 図 第 図 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下層配線上に設けた層間絶縁膜にドライエッチング
   法によりコンタクト孔を開孔する工程と、この層間絶縁
   膜上にバイアススパッタ法により酸化膜を形成する工程
   と、このバイアススパッタ法により形成した酸化膜をエ
   ッチバックするとともに、同時に前記コンタクト孔の内
   壁一部をテーパ状にエッチングする工程と、前記バイア
   ススパッタ酸化膜を更にエッチバックして前記下層配線
   をコンタクト孔内に露出させる工程と、前記コンタクト
   孔を含む前記層間絶縁膜の上に上層配線を形成する工程
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。