JPH046836A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH046836A
JPH046836A JP10747390A JP10747390A JPH046836A JP H046836 A JPH046836 A JP H046836A JP 10747390 A JP10747390 A JP 10747390A JP 10747390 A JP10747390 A JP 10747390A JP H046836 A JPH046836 A JP H046836A
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JP
Japan
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film
amorphous silicon
silicon film
insulating film
resist mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP10747390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Maruyama
隆弘 丸山
Moriaki Akazawa
赤澤 守昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH046836A publication Critical patent/JPH046836A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a manufacturing method in which deposition is small and by which the possibility of disconnecting a metal interconnection formed at the upper part is small by a method wherein an amorphous silicon film formed on an insulating film is etched in an inclined shape expanded and opened upward and the insulating film is etched by making use of the amorphous silicon film as a mask. CONSTITUTION:The following processes are included: a process to form an amorphous silicon film 5 on an insulating film 2 formed on a metal film 1, for interconnection use, constituting one part of a semiconductor device; a process to form a resist mask 3, having an opening in a desired pattern, on the amorphous silicon film 5; a process to etch, via the resist mask 3, the amor phous silicon film 5 in an inclined shape expanded and opened upward; a process to etch the insulating film 2 by making use of said amorphous silicon film 5 as a mask after the resist mask 3 is removed; and a process to form a metal film 4, for upper-part interconnection use, on the metal film 1 for interconnection use and on the insulating film 2 after the amorphous silicon film 5 has been removed. For example, said insulating film 2 is etched under a condition to form an inclined shape expanded and opened upward.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に半導体
装置の一部を構成する配線用金属膜上に積まれた絶縁膜
に、更に上部配線用金属膜を通すための開孔部を形成す
る方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a method for manufacturing a semiconductor device, in which an insulating film stacked on a metal film for wiring constituting a part of the semiconductor device is further coated with upper wiring. The present invention relates to a method of forming an aperture through which a metal film for use is passed.

[従来の技術] 現在、半導体装置は、その微細化、高集積化に伴う低消
費電力化と高速動作の要望から、金属材料による配線を
2層以上形成する必要が出てきた。
[Prior Art] Currently, semiconductor devices are required to have two or more layers of wiring made of metal materials due to the demand for lower power consumption and higher speed operation as semiconductor devices become smaller and more highly integrated.

このとき、下部配線用金属膜と上部配線用金属膜を所定
の場所で結線するために、下部配線用金属膜を形成した
後、眉間絶縁膜を堆積し。その絶縁膜の所定の場所に開
孔部を形成する工程がある。
At this time, in order to connect the lower wiring metal film and the upper wiring metal film at a predetermined location, after forming the lower wiring metal film, a glabella insulating film is deposited. There is a step of forming an opening at a predetermined location in the insulating film.

ここで従来の開孔部形成方法の一例の主要段階の状態を
示す断面図を第2図(^)〜(C)に示す、まず第2図
(^)に示すように、例えば^I、Si、Cuの合金(
以後^l、 Si、Cuと記す)から成る配線用金属膜
(1)の上部に形成された絶縁1!(2)の表面上に塗
布したフォトレジストに所望のパターンを開孔したレジ
ストマスク(3)を形成する6次に、反応性イオンエツ
チング(RIE)を用いて絶縁膜(2)をエツチングす
ることにより、第2図(B)のように所望の開孔部を絶
縁膜(2)に形成することができる。
Here, cross-sectional views showing the main stages of an example of the conventional method for forming an opening are shown in FIGS. 2(^) to 2(C). First, as shown in FIG. Alloy of Si and Cu (
An insulator 1 formed on the top of a wiring metal film (1) consisting of ^l, Si, and Cu) (hereinafter referred to as Si, Cu). A resist mask (3) is formed by opening holes in a desired pattern in the photoresist coated on the surface of (2).6 Next, the insulating film (2) is etched using reactive ion etching (RIE). As a result, desired openings can be formed in the insulating film (2) as shown in FIG. 2(B).

しかし、このような方法で開孔部を形成すると、第2図
(C)に示したようにレジストマスク(3)除去後の上
部に形成された配線材料の膜すなわち上部配線用金属膜
、例えば^I、 Si、 CuM(4ンが部分(イ)や
(ロ)で薄くなり、特に部分(イ)はエレクトロマイグ
レーションなどの現象によって断線しやすくなる。
However, if the opening is formed by such a method, as shown in FIG. ^I, Si, CuM (4) becomes thinner in parts (a) and (b), and parts (a) are particularly prone to disconnection due to phenomena such as electromigration.

そこで、この問題の解決策として、例えば特開昭59−
9923号公報に開示されているような等方性エツチン
グと異方性エツチングを組み合わせた開孔部形成方法が
ある。第3図(^)〜(D)にこの従来例を示す、第3
図(^)に示すように、配線用金属膜(1)上に形成さ
れた絶縁膜(2)の表面上に所望のパターンを開孔した
レジストマスク(3)を形成した後、フッ化水素溶液な
ど用いた等方性エツチングを行うと第3図(B)に示す
ようになり、その後反応性イオンエツチング<RIE)
を用いて異方性エツチングを行うと第3図(C)に示す
ようになる。
Therefore, as a solution to this problem, for example,
There is an opening forming method that combines isotropic etching and anisotropic etching as disclosed in Japanese Patent No. 9923. Figures 3 (^) to (D) show this conventional example.
As shown in the figure (^), after forming a resist mask (3) with holes in the desired pattern on the surface of the insulating film (2) formed on the metal film for wiring (1), hydrogen fluoride When isotropic etching using a solution or the like is performed, the result is as shown in Figure 3 (B), and then reactive ion etching (RIE) is performed.
When anisotropic etching is performed using this method, the result is as shown in FIG. 3(C).

この従来例で形成された開花部に上部配線用金属膜(4
)を堆積した場合、第3図(D)のように開孔部上部で
上部配線用金属# (4)の厚みが第2図(C)に較べ
て増し、エレクトロマイグレーションなどによる配線の
断線への耐性が向上する。
The upper wiring metal film (4
) is deposited, the thickness of the upper wiring metal # (4) at the top of the opening increases compared to that in Figure 2 (C) as shown in Figure 3 (D), leading to disconnection of the wiring due to electromigration, etc. resistance is improved.

[発明が解決しようとする課題] 上述した従来例においては、反応性イオンエツチングを
、配線用金属膜(1)よりも絶縁膜(2)に優先的に行
う必要がある。このため、反応性イオンエツチングにお
いて、例えばCHF、+02ガスを用いる。このエツチ
ングにおいて、開孔部の底部に、例えば^l 、Si 
、Cuである配線用金属膜(1)の表面が現われた時に
、レジストマスク(3)の成分である炭素と^1やCu
の金属成分が反応し、第4図に示すように絶縁B(2)
の開孔部側壁にデポジション(6)が堆積する。このデ
ポジション(6)は、RIEによる絶縁M(2)の製減
りにより、第4図にみられるような突出した部分を作り
、上部配線用金属膜(4)の断線の原因になることがあ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional example described above, it is necessary to perform reactive ion etching preferentially on the insulating film (2) rather than on the wiring metal film (1). For this reason, in reactive ion etching, for example, CHF or +02 gas is used. In this etching, for example, ^l, Si
, when the surface of the wiring metal film (1) made of Cu appears, carbon, which is a component of the resist mask (3), and ^1 and Cu
The metal components react, and as shown in Figure 4, insulation B (2)
A deposit (6) is deposited on the side wall of the opening. This deposition (6) creates a protruding part as shown in Figure 4 due to the reduction of the insulation M (2) by RIE, which may cause disconnection of the upper wiring metal film (4). be.

また、配線用金属膜〈1)上についてデポジション(6
)は、上部配線用金属R1(4)と配線用金属膜(1)
との接触を妨げることがある。
In addition, deposition (6) was performed on the wiring metal film (1).
) are the upper wiring metal R1 (4) and the wiring metal film (1).
It may prevent contact with

また、第2番目の従来例においても、上部配線用金属膜
(4)に薄い部分があり[第3図(D)の部分(II>
、(ハ)、(ニ)〕、エレクトロマイグし−シゴンなど
によって断線する可能性がある。
Also, in the second conventional example, there is a thin portion in the upper wiring metal film (4) [portion (II) in FIG. 3(D)>
, (c), (d)], there is a possibility of wire breakage due to electromigration, etc.

この発明は、以上のような従来の問題点を解決するため
になされたもので、デポジションが少なく、また、上部
に形成された金属配線が断線する可能性が小さい、半導
体装1の製造方法を得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and provides a method for manufacturing a semiconductor device 1 that requires less deposition and less possibility of disconnection of the metal wiring formed on the upper part. The purpose is to obtain.

[課題を解決するための手段] この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体装置の
一部を構成する配線用金属膜の上に形成された絶縁膜の
上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、前記ア
モルファスシリコン膜の上に、所望のパターンを開孔し
たレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマス
クを介して前記アモルファスシリコン膜を、上方に拡開
する傾斜形状にエツチングする工程と、前記レジストマ
スクを除去後に前記アモルファスシリコン膜をマスクし
て前記絶縁膜をエツチングする工程と、前記アモルファ
スシリコン膜を除去後に前記配線用金属膜および前記絶
縁膜の上に上部配線用金属膜を形成する工程とを含むも
のである。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming an amorphous silicon film on an insulating film formed on a metal film for wiring forming a part of a semiconductor device. a step of forming a resist mask with holes in a desired pattern on the amorphous silicon film; a step of etching the amorphous silicon film into an upwardly expanding inclined shape through the resist mask; etching the insulating film by masking the amorphous silicon film after removing the resist mask, and forming an upper wiring metal film on the wiring metal film and the insulating film after removing the amorphous silicon film. It includes a process.

(作 用] この発明によれば、絶縁膜のエツチングマスクとしてレ
ジストマスクでなくアモルファスシリコン膜を用いるの
で、絶縁膜開孔部側壁へのデポジションが著しく減少す
る。またアモルファスシリコン膜をテーパー形状に加工
することにより開孔部の形状をテーパー状にすることが
でき、配線の断線に対する耐性を向上させることができ
る。また、開孔部形成後アモルファスシリコン膜の除去
にNF、ガスを用いることにより、下部の金属配線上の
デポジションを取り除くことができる。
(Function) According to the present invention, since an amorphous silicon film is used instead of a resist mask as an etching mask for an insulating film, deposition on the side wall of an opening in the insulating film is significantly reduced. By processing, the shape of the opening can be made into a tapered shape, and the resistance against disconnection of the wiring can be improved.Also, by using NF or gas to remove the amorphous silicon film after forming the opening, , deposits on the bottom metal traces can be removed.

[実施例コ 第1図(^)〜(C)はこの発明の一実施例の主要段階
の状態を示す断面図である。
[Embodiment] Figures 1 (^) to (C) are sectional views showing the main stages of an embodiment of the present invention.

まず、第1図(^)に示すように、配線用金属膜(1)
の上に形成された絶縁膜(2〉の上に、スパッタ法など
によってアモルファスシリコン膜(5) f!:形成す
る。このアモルファスシリコンM(5)の厚さは絶縁膜
(2)の厚さにもよるが、例えば絶縁膜(2)として厚
さ1μmのシリコン酸化膜を形成した場合、300++
m〜400nmが適当である。
First, as shown in Figure 1 (^), a metal film for wiring (1)
An amorphous silicon film (5) f!: is formed by sputtering or the like on the insulating film (2) formed on the insulating film (2). The thickness of this amorphous silicon M (5) is equal to the thickness of the insulating film (2). For example, if a silicon oxide film with a thickness of 1 μm is formed as the insulating film (2), the
m to 400 nm is suitable.

次にアモルファスシリコン膜(5)の上に、所望のパタ
ーンを開孔したレジストマスク(3)を形成する。この
レジストマスク(3)をエツチング用のマスクとして、
アモルファスシリコン膜(5)のエツチングを行う。こ
のとき、エツチングを、例えばN2”50s、、、、5
iC1,=50.eC,、圧力20m11gの条件で行
うと、第1図(B)に示すように、アモルファスシリコ
ン膜(5〉を、上方に拡開する傾斜形状に工・ンチング
することができる0次に、第1図(C)に示すように、
レジストマスク(3)を除去し、残されたアモルファス
シリコン膜(5)をエツチングマスクとして、CHF5
= 45.cc、NF、−15,。。、、02=15s
ccx、50+*lIl+、0.25w/Cm2の条件
で絶縁膜(2)の工・ンチングを行うと、第1図(D)
 、 (E)のようにアモルファスシリコン膜(5)が
薄くなることおよびアモルファスシリコンM(5)に若
干のサイドエッチが入ることにより開孔部が広くなり、
絶縁M(2)はなめらかに上方に拡開する傾斜形状とな
る。さらに、第1図(E)のように、配線用金属膜(1
)である^l Si、Cuの表面が現われ、エツチング
が終了したとき絶縁膜(2)の上に残っているアモルフ
ァスシリコン膜(5)をNF、ガスによるプラズマエツ
チングで除去する[第1図(F)]。このNF3ガスに
よるプラズマエツチングは、アモルファスシリコン膜(
5)の除去だけでなく、配線用金属膜(1)上に堆積し
たCxFy系などのデポジションの除去にも有効である
。このようにして形成された開孔部の上に上部配線用金
属膜(4)の^1. Si、 Cuを形成すると第1図
(C)のように膜厚の均一性が良好な上部配線用金属膜
(4)が得られ、エレクトロマイグレションなどによる
断線に対して耐性の大きい金属配線を形成することがで
きる。
Next, a resist mask (3) with holes in a desired pattern is formed on the amorphous silicon film (5). Use this resist mask (3) as an etching mask,
The amorphous silicon film (5) is etched. At this time, etching is performed, for example, with N2" for 50 s.
iC1,=50. When carried out under the conditions of eC, and a pressure of 20 m and 11 g, the amorphous silicon film (5) can be etched into an upwardly expanding inclined shape as shown in Figure 1 (B). As shown in Figure 1 (C),
After removing the resist mask (3) and using the remaining amorphous silicon film (5) as an etching mask, CHF5
= 45. cc, NF, -15,. . ,,02=15s
When the insulating film (2) is etched under the conditions of ccx, 50+*lIl+, and 0.25w/Cm2, as shown in Fig. 1(D).
, As shown in (E), the amorphous silicon film (5) becomes thinner and the amorphous silicon M (5) is slightly etched on the side, so that the opening becomes wider.
The insulation M(2) has an inclined shape that smoothly expands upward. Furthermore, as shown in FIG. 1(E), a wiring metal film (1
) When the surface of Si and Cu appears and the etching is completed, the amorphous silicon film (5) remaining on the insulating film (2) is removed by plasma etching using NF and gas [Fig. F)]. Plasma etching using this NF3 gas can be used to form an amorphous silicon film (
It is effective not only for removing 5) but also for removing CxFy-based deposits deposited on the wiring metal film (1). The upper wiring metal film (4) is placed over the opening formed in this way. When Si and Cu are formed, an upper wiring metal film (4) with good film thickness uniformity as shown in Figure 1 (C) is obtained, and metal wiring with high resistance to disconnection due to electromigration etc. can be obtained. can be formed.

なお、この実施例においては、アモルファスシリコン膜
(5)のエツチングにN2 + 5iCI<を用いたが
、必ずしもこのガスに限定する必要はなく、アモルファ
スシリコン膜をエンチングてきるものであればその他の
ガス、溶液を用いることも可能である。また、絶縁膜の
エツチングにCHF、十NF)+02を用いたが、必ず
しもこのガスに限定する必要はない。さらに、アモルフ
ァスシリコン膜を除去するのにNFっに限定する必要は
なく 、SF、やCF、などのガスを用いることも可能
である。
In this example, N2 + 5iCI< was used for etching the amorphous silicon film (5), but it is not necessarily limited to this gas, and any other gas can be used as long as it can etch the amorphous silicon film. It is also possible to use a solution. Further, although CHF and NF+02 were used for etching the insulating film, it is not necessarily limited to these gases. Furthermore, it is not necessary to limit the use of NF to remove the amorphous silicon film, and gases such as SF and CF can also be used.

[発明の効果] 以上詳しく説明したように、この発明は、半導体装置の
一部を構成する配線用金属膜の上に形成された絶縁膜の
上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、前記ア
モルファスシリコン膜の上に、所望のパターンを開孔し
たレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマス
クを介して前記アモルファスシリコン膜を、上方に拡開
する傾斜形状にエツチングする工程と、前記レジストマ
スクを除去後に前記アモルファスシリコン膜をマスクし
て前記絶縁膜をエツチングする工程と、前記アモルファ
スシリコン膜を除去後に前記配線用金属膜および前記絶
縁膜の上に上部配線用金属膜を形成する工程とを含むの
で、上部金属配線の断線を誘発するデポジションを減少
つせることができ、同時に金属配線の断線を少なくする
ことができるという効果を奏する。
[Effects of the Invention] As explained in detail above, the present invention includes a step of forming an amorphous silicon film on an insulating film formed on a metal film for wiring constituting a part of a semiconductor device, and A step of forming a resist mask with holes in a desired pattern on the silicon film, a step of etching the amorphous silicon film into an upwardly expanding inclined shape through the resist mask, and a step of etching the amorphous silicon film into an inclined shape expanding upward through the resist mask. The method includes etching the insulating film by masking the amorphous silicon film after removing the amorphous silicon film, and forming an upper wiring metal film on the wiring metal film and the insulating film after removing the amorphous silicon film. Therefore, it is possible to reduce the deposition that induces disconnection of the upper metal wiring, and at the same time, it is possible to reduce the disconnection of the metal wiring.

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

第1図(^)〜(G)はこの発明の実施例の主要段階の
断面図、第2図(^)〜(C)は第1の従来例の主要段
階の断面図、第3図(^)〜(D)は第2の従来例の主
要段階の断面図、第4図は第2の従来例で開孔部を形成
したときのデポジションの様子を表わす断面図である。 図において、(1)は配線用金属膜、(2)は絶縁膜、
(3)はレジストマスク、(4)は上部配線用金属膜、
(5)はアモルファスシリコン膜を示す。
Figures 1 (^) to (G) are sectional views of the main stages of the embodiment of the present invention, Figures 2 (^) to (C) are sectional views of the main stages of the first conventional example, and Figure 3 ( ^) to (D) are sectional views of the main stages of the second conventional example, and FIG. 4 is a sectional view showing the state of deposition when openings are formed in the second conventional example. In the figure, (1) is a metal film for wiring, (2) is an insulating film,
(3) is a resist mask, (4) is a metal film for upper wiring,
(5) indicates an amorphous silicon film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体装置の一部を構成する配線用金属膜の上に
形成された絶縁膜の上にアモルファスシリコン膜を形成
する工程と、前記アモルファスシリコン膜の上に、所望
のパターンを開孔したレジストマスクを形成する工程と
、前記レジストマスクを介して前記アモルファスシリコ
ン膜を、上方に拡開する傾斜形状にエッチングする工程
と、前記レジストマスクを除去後に前記アモルファスシ
リコン膜をマスクして前記絶縁膜をエッチングする工程
と、前記アモルファスシリコン膜を除去後に前記配線用
金属膜および前記絶縁膜の上に上部配線用金属膜を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
(1) A step of forming an amorphous silicon film on an insulating film formed on a metal film for wiring constituting a part of a semiconductor device, and forming holes in a desired pattern on the amorphous silicon film. forming a resist mask; etching the amorphous silicon film in an upwardly expanding inclined shape through the resist mask; and etching the amorphous silicon film into the insulating film by masking the amorphous silicon film after removing the resist mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the amorphous silicon film; and forming an upper wiring metal film on the wiring metal film and the insulating film after removing the amorphous silicon film.
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