JPH022125A - Formation of through hole of semiconductor device - Google Patents

Formation of through hole of semiconductor device

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JPH022125A
JPH022125A JP14628388A JP14628388A JPH022125A JP H022125 A JPH022125 A JP H022125A JP 14628388 A JP14628388 A JP 14628388A JP 14628388 A JP14628388 A JP 14628388A JP H022125 A JPH022125 A JP H022125A
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JP
Japan
Prior art keywords
hole
dry etching
layer wiring
semiconductor device
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP14628388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Izumi Oosaga
泉 大佐賀
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NEC Yamagata Ltd
Original Assignee
NEC Yamagata Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH022125A publication Critical patent/JPH022125A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve step coverage and restrict electromigration and burnout by providing isotropy dry etching and anisotropy dry etching to an interlayer insulation film in sequence for opening and then by eliminating a sharp edge at the side surface of hole which is formed by both processings. CONSTITUTION:An interlayer insulation film 2 is formed on a first-layer wiring 1, a photoresist 3 is applied to it for patterning, and the interlayer insulation film 2 is etched by half the thickness by isotropy dry etching. Then, the remaining interlayer insulation film is removed by anisotropy dry etching to allow a first-layer wiring 1 to be exposed and a hole 7 to be opened. An acute corner 8 at the boundary between a part removed by this isotropy and anisotropy dry etching and the part removed by anisotropy dry etching is subject to isotropy dry etching again and the side surface of the hole 7 is slightly removed to allow a through hole 10 with a rounded and smooth side surface 9 to be formed. Then, a resist 3 is removed and a wiring material layer is formed. Then, patterning is performed and a second-layer wiring 5 is formed.

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のスルーホー
ル形成方法に関し、特に、スルーホール部のステップカ
バレッジを向上させた半導体装置のスルーポール形成方
法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for forming a through-hole in a semiconductor device having a multilayer wiring structure, and in particular, a method for forming a through-hole in a semiconductor device that improves the step coverage of the through-hole portion. Regarding.

[従来の技術] 第4図(a)乃至(d)は従来のスルーポール形成方法
を工程順に示す断面図である。先ず、第4図(a)に示
すように、第1層配線1上の層間絶縁[2にフォトレジ
スト3を塗布した後、パターニングし、次いで、フォト
レジスト3をマスクにして等方性ドライエツチングを行
い、層間絶縁膜2の約半分の膜厚部分をエツチングする
[Prior Art] FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing a conventional through-pole forming method in the order of steps. First, as shown in FIG. 4(a), a photoresist 3 is applied to the interlayer insulation [2] on the first layer wiring 1, and then patterned, and then isotropic dry etching is performed using the photoresist 3 as a mask. Then, a portion of the interlayer insulating film 2 having a thickness of approximately half is etched.

次に、第4図(b)に示すように、異方性ドライエツチ
ングを行い残り半分の層間絶縁llA2をエツチングし
て層間絶縁膜2に孔を形成する。その後、第4図(C)
に示すように、フォトレジスト3を除去しスルーホール
4を形成する。
Next, as shown in FIG. 4(b), anisotropic dry etching is performed to etch the remaining half of the interlayer insulation film 2A2 to form a hole in the interlayer insulation film 2. After that, Figure 4 (C)
As shown in FIG. 3, the photoresist 3 is removed and a through hole 4 is formed.

最後に第4図(d)に示すように、第2層配線5をスル
ーホール4を埋め込むようにして層間絶縁H2上に形成
する。これにより、第1層配線1と第2層配線5とがス
ルーホール4にて接続された2層配線構造の半導体装置
が得られる。
Finally, as shown in FIG. 4(d), the second layer wiring 5 is formed on the interlayer insulation H2 so as to fill the through hole 4. As a result, a semiconductor device having a two-layer wiring structure in which the first layer wiring 1 and the second layer wiring 5 are connected through the through hole 4 is obtained.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の従来方法では、スルーホール4の
形状が第4図(d)に示すように等方性ドライエツチン
グと異方性ドライエツチングとの間の境界で鋭角状にな
り、この部分にエツジ部2aが生じる。このため、第2
層配線5を形成した場合、第4図(d)に○で囲む領域
6のようく、スルーホール4のエツジ部2aの近傍の部
分で第2層配線5のステップカバレッジが悪化する。こ
の現象はバイポーラIC等のように大電流が流れる場合
及びパターンが微細である場合において、エレクトロマ
イグレーション及び断線等の問題を招来し、信頼性上及
びプロセス上層しい不都合がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional method described above, the shape of the through hole 4 is at the boundary between isotropic dry etching and anisotropic dry etching as shown in FIG. 4(d). It becomes an acute angle, and an edge portion 2a is generated at this portion. For this reason, the second
When the layer wiring 5 is formed, the step coverage of the second layer wiring 5 deteriorates in a portion near the edge portion 2a of the through hole 4, as in the region 6 circled with a circle in FIG. 4(d). This phenomenon causes problems such as electromigration and disconnection when a large current flows or when the pattern is fine, such as in a bipolar IC, resulting in problems in terms of reliability and process.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ステップカバレッジが良好であり、エレクトロマイグレ
ーション及び断線が抑制されて半導体装置の信頼性を向
上させることができる半導体装置のスルーホール形成方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a method for forming a through hole in a semiconductor device, which has good step coverage, suppresses electromigration and disconnection, and can improve the reliability of the semiconductor device.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る半導体装置のスルーホール形成方法は、多
層配線構造の半導体装置の層間絶縁膜にスルーホールを
形成する半導体装置のスルーホール形成方法において、
前記層間絶縁膜に等方性ドライエツチングの第1処理及
び異方性ドライエツチングの第2処理を順次施して孔を
開口する工程と、前記孔の側面における前記第1処理と
第2処理との境界に形成された角部を除去する工程とを
有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A method for forming a through hole in a semiconductor device according to the present invention is a method for forming a through hole in a semiconductor device in which a through hole is formed in an interlayer insulating film of a semiconductor device having a multilayer wiring structure.
opening a hole by sequentially subjecting the interlayer insulating film to a first process of isotropic dry etching and a second process of anisotropic dry etching; and performing the first process and second process on the side surface of the hole. and removing a corner formed at the boundary.

[作用] 本発明においては、先ず、層間絶縁膜に等方性ドライエ
ツチングの第1処理及び異方性ドライエツチングの第2
処理を順次施して孔を開口する。
[Function] In the present invention, first, the interlayer insulating film is subjected to a first isotropic dry etching process and a second anisotropic dry etching process.
The holes are opened by sequentially applying the treatments.

次いで、この等方性ドライエツチングの第1処理により
形成された孔側面部分と異方性ドライエツチングの第2
処理により形成された孔側面部分との境界に形成される
鋭角な角部を除去する。この角部の除去は、例えば、等
方性ドライエツチング又はウェットエツチングにより行
えばよい。これにより、その側面がなだらかなスルーホ
ールが形成される。従って、このスルーホールに埋め込
まれて層間絶縁膜上に形成された上層配線のステップカ
バレッジが良好なものになる。
Next, the hole side portion formed by the first isotropic dry etching process and the second anisotropic dry etching process are performed.
Sharp corners formed at the boundary with the hole side portion formed by the treatment are removed. This corner portion may be removed by, for example, isotropic dry etching or wet etching. As a result, a through hole with smooth sides is formed. Therefore, the step coverage of the upper layer wiring formed on the interlayer insulating film embedded in this through hole is improved.

[実施例] 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。
[Examples] Examples of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

第1図(a)乃至(e)は本発明の実施例方法を工程順
に示す断面図である。先ず、第1図(a)に示すように
、第1層配線1上に層間絶縁膜2を約1μmの厚さに形
成し、更に、フォトレジスト3を層間絶縁膜2上に塗布
してパターニングする。
FIGS. 1(a) to 1(e) are cross-sectional views showing the method according to the present invention in the order of steps. First, as shown in FIG. 1(a), an interlayer insulating film 2 with a thickness of about 1 μm is formed on the first layer wiring 1, and then a photoresist 3 is coated on the interlayer insulating film 2 and patterned. do.

その後、等方性ドライエツチングによりフォトレジスト
3をマスクにして層間絶縁膜2を約0.5μmの厚さ部
分だけエツチングする。
Thereafter, by isotropic dry etching, the interlayer insulating film 2 is etched to a thickness of about 0.5 μm using the photoresist 3 as a mask.

次いで、第1図(b)に示すように、異方性ドライエツ
チングにより、層間絶縁膜の残存した約0.5μmの厚
さ部分をエツチング除去して第1層配線1を露出させて
孔7を開設する。この場合、等方性ドライエツチングに
より除去された部分と異方性ドライエツチングにより除
去された部分との間の境界には鋭角の角部8が存在する
Next, as shown in FIG. 1(b), the remaining approximately 0.5 μm thick portion of the interlayer insulating film is etched away by anisotropic dry etching to expose the first layer wiring 1 and form the hole 7. will be established. In this case, an acute corner 8 is present at the boundary between the part removed by isotropic dry etching and the part removed by anisotropic dry etching.

次いで、このように孔7が形成された層間絶縁膜2を、
等方性ドライエツチングにより、第1図(b)中破線に
て示すように、孔7の側面を若干除去する。これにより
、第1図(c)に示すように、角部8が丸められて鋭角
な部分が消失し、なだらかな側面9を有するスルーホー
ル10が形成される。
Next, the interlayer insulating film 2 with the holes 7 formed in this way is
By isotropic dry etching, the side surface of the hole 7 is slightly removed as shown by the broken line in FIG. 1(b). As a result, as shown in FIG. 1(c), the corner portion 8 is rounded, the sharp portion disappears, and a through hole 10 having a gentle side surface 9 is formed.

この角部8を丸めるための等方性ドライエツチングは、
例えば、第2図に示す装置を使用して行う。この装置に
おいては、ステージ15上に平板状の下部電極13が設
置されており、下部電極13上には第1図(b)に示す
層構成のウェハ14が載置されるようになっている。ま
た、ステージ15上にはウェハ14を覆うようにカバー
11aが気密的に載置され、これによりカバー11a内
にエツチングチャンバ11が形成されるようになってい
る。このカバー11aの内面上部には円板状の上部電極
12がその面を水平にして懸架されており、カバー11
aをステージ15上に載置した場合に、上部電極12と
下部電極13とは相互に平行に対向する。この上部電極
12と下部電極13との間に高周波電力を印加すると、
両電極間に放電が生起されてウェハ14の層形成面が等
方性ドライエツチングされる。
The isotropic dry etching for rounding this corner 8 is as follows:
For example, the apparatus shown in FIG. 2 may be used. In this device, a flat lower electrode 13 is placed on a stage 15, and a wafer 14 having a layer structure shown in FIG. 1(b) is placed on the lower electrode 13. . Further, a cover 11a is airtightly placed on the stage 15 so as to cover the wafer 14, so that an etching chamber 11 is formed within the cover 11a. A disk-shaped upper electrode 12 is suspended on the upper inner surface of the cover 11a with its surface horizontal.
a is placed on the stage 15, the upper electrode 12 and the lower electrode 13 face each other in parallel. When high frequency power is applied between the upper electrode 12 and the lower electrode 13,
A discharge is generated between the two electrodes, and the layer forming surface of the wafer 14 is isotropically dry etched.

この等方性ドライエツチングは、第1図(bl)に示す
ように孔7の側面を破線部分までエツチングして除去す
るものであるから、エツチング量は少なくエツチング時
間は短くて足りる。例えば、エツチングチャンバ11内
にCF4ガスと02ガスとの混合ガスを導入し、上部電
極12と下部電極14との間に250Wの電力を印加し
て約10秒間エツヂングすればよい。これにより、前述
の如く、孔7の角部8が丸められてなだらかな側面9を
有するスルーホール10が形成される。
In this isotropic dry etching, the side surface of the hole 7 is etched and removed up to the broken line area as shown in FIG. 1(bl), so the amount of etching is small and the etching time is sufficient. For example, a mixed gas of CF4 gas and 02 gas may be introduced into the etching chamber 11, and a power of 250 W may be applied between the upper electrode 12 and the lower electrode 14 to perform etching for about 10 seconds. As a result, as described above, the corner 8 of the hole 7 is rounded to form a through hole 10 having a gentle side surface 9.

次いで、第1図(d)に示すように、フォトレジスト3
を除去する。その後、第1図(e)に示すように、配線
材料層をスパッタリング法により形成した後、バターニ
ングして第2層配線5を形成する。この第2層配線5は
スルーホール10の側面9がなだらかに形成されている
ので、このスルーホール10内でステップカバレッジが
劣化することがなく、エレク1へロマイグレーション及
び断線等が回避される。
Next, as shown in FIG. 1(d), a photoresist 3 is applied.
remove. Thereafter, as shown in FIG. 1(e), a wiring material layer is formed by sputtering and then patterned to form a second layer wiring 5. Since the side surface 9 of the through hole 10 in the second layer wiring 5 is formed gently, the step coverage within the through hole 10 does not deteriorate, and migration to the electronics 1 and disconnection are avoided.

また、このように角部8を丸めるために等方性ドライエ
ツチングを使用することにより、−辺の長さが2.0μ
m以下の微細なスルーホールも安定して形成することが
できる。
Also, by using isotropic dry etching to round the corner 8, the length of the - side is 2.0 μm.
It is also possible to stably form through-holes as small as m or less.

なお、上述の角部8を除去するための処理は等方性ドラ
イエツチングに限らず、第3図に示す装置を使用してウ
ェットエツチングにより角部8を丸める処理をしてもよ
い。このウェットエツチング装置においては、エツチン
グ液17を貯留したエツチング槽16内に、複数枚のウ
ェハ14を相互に適長間隔をおいて収納したウェハキャ
リア18を浸漬する。これにより、ウェハ14の層形成
面がウェットエツチングされて層間絶縁膜2の孔7の角
部8が除去される。なお、エツチング液としては、例え
ば、63BHF(HF6%、NH4F30%の希釈フッ
酸)があり、エツチング時間は約30秒で十分である。
Note that the process for removing the corner 8 described above is not limited to isotropic dry etching, but may also be a process of rounding the corner 8 by wet etching using the apparatus shown in FIG. In this wet etching apparatus, a wafer carrier 18 containing a plurality of wafers 14 spaced apart from each other by an appropriate length is immersed in an etching tank 16 in which an etching solution 17 is stored. As a result, the layer forming surface of the wafer 14 is wet-etched, and the corners 8 of the holes 7 in the interlayer insulating film 2 are removed. The etching solution is, for example, 63BHF (dilute hydrofluoric acid containing 6% HF and 30% NH4F), and an etching time of about 30 seconds is sufficient.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、層間絶縁膜を等
方性ドライエツチング及び異方性ドライエツチングして
下層配線を露出させ、これにより孔を形成した後、等方
性ドライエツチング又はウェットエツチング等により前
記孔の角部を除去するから、上層配線のステップカバレ
ッジが向上し、断線及びエレクトロマイグレーションが
防止されて半導体装置の信頼性が高まる。また、前記角
部を除去するために等方性ドライエツチングを使用した
場合は、辺長が2.0μm以下の微細なスルーホールも
安定して形成することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the interlayer insulating film is subjected to isotropic dry etching and anisotropic dry etching to expose the underlying wiring, thereby forming holes, and then isotropically etching the interlayer insulating film. Since the corners of the holes are removed by dry etching or wet etching, the step coverage of the upper layer wiring is improved, disconnection and electromigration are prevented, and the reliability of the semiconductor device is increased. Further, when isotropic dry etching is used to remove the corner portions, fine through holes with side lengths of 2.0 μm or less can be stably formed.

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

第1図(a)乃至(e)は本発明の実施例方法を工程順
に示す断面図、第2図はドライエツチング装置を示す模
式図、第3図はウェットエツチング装置を示す模式図、
第4図(a)乃至(d)は従来のスルーホール形成方法
を工程順に示す断面図である。 1;第1層配線、2;層間絶縁膜、3;フォトレジスト
、4;スルーホール、5;第2層配線、7;孔、8;角
部、9;側面、10;スルーホール、11;エツチング
チャンバ、12;上部電極、13;下部電極、14;ウ
ェハ、15;ステージ、16;エツチング槽、17;エ
ツチング液、18;ウエハキャリア (b) (C) 第1図(1) 第8図 (d) 第1図(2)
1(a) to (e) are cross-sectional views showing the method according to the present invention in the order of steps, FIG. 2 is a schematic diagram showing a dry etching device, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a wet etching device.
FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing a conventional through-hole forming method in the order of steps. 1; first layer wiring, 2; interlayer insulating film, 3; photoresist, 4; through hole, 5; second layer wiring, 7; hole, 8; corner, 9; side surface, 10; through hole, 11; Etching chamber, 12; upper electrode, 13; lower electrode, 14; wafer, 15; stage, 16; etching bath, 17; etching solution, 18; wafer carrier (b) (C) Fig. 1 (1) Fig. 8 (d) Figure 1 (2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多層配線構造の半導体装置の層間絶縁膜にスルー
ホールを形成する半導体装置のスルーホール形成方法に
おいて、前記層間絶縁膜に等方性ドライエッチングの第
1処理及び異方性ドライエッチングの第2処理を順次施
して孔を開口する工程と、前記孔の側面における前記第
1処理と第2処理との境界に形成された角部を除去する
工程とを有することを特徴とする半導体装置のスルーホ
ール形成方法。
(1) In a method for forming a through hole in a semiconductor device in which a through hole is formed in an interlayer insulating film of a semiconductor device having a multilayer wiring structure, the interlayer insulating film is subjected to a first process of isotropic dry etching and a first process of anisotropic dry etching. A semiconductor device comprising the steps of sequentially performing two treatments to open a hole, and removing a corner formed at a boundary between the first treatment and the second treatment on a side surface of the hole. Through-hole formation method.
JP14628388A 1988-06-14 1988-06-14 Formation of through hole of semiconductor device Pending JPH022125A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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