JPH05109644A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半導体基板と電極又は配線とを接続する接続
孔の形成時にボイドが発生せず、半導体集積回路装置の
素子特性が劣化せず、また信頼性も向上する半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】 ２層構造の絶縁膜のうち、シリコン窒化膜４
の接続孔にサイドウォール７を形成するようにし、その
後、シリコン酸化膜３と共に上記サイドウォール７を等
方性エッチング方法にてエッチングする。 【効果】 上記サイドウォール７により、シリコン酸化
膜３のサイドエッチング量が最小となるため、接続孔に
ボイドが発生せず、半導体集積回路装置の素子特性が向
上し、また、信頼性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、半導体基板と電極又は配線とを接続する
接続孔の形成に係る半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の多くは、半導体基
板に形成された不純物拡散層と金属又は半導体の電極又
は配線とを接続し、その接続に使用する接続孔以外の部
分とは接触しないように絶縁膜にて半導体基板を覆って
いる。その絶縁膜としては、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜、リン含有のシリコンガラス膜、リン・ボロン含
有のシリコンガラス膜等が多く使用されている。このう
ち、シリコン窒化膜は、耐湿性に優れているので半導体
集積回路装置の絶縁膜としてよく使用される。

【０００３】しかしながら、シリコン窒化膜は応力が大
きいため、半導体基板上に直接成長した場合、ストレス
が発生し、半導体集積回路装置の素子特性を劣化させて
しまう欠点を有している。このため、通常、シリコン窒
化膜を絶縁膜として使用する場合、シリコン窒化膜の下
にシリコン酸化膜、リン含有シリコンガラス膜、リン・
ボロン含有シリコンガラス膜などを成長し、シリコン窒
化膜の応力を緩和するような２層構造としている。

【０００４】このようなシリコン窒化膜とシリコン酸化
膜又はリン含有シリコンガラス膜あるいはリン・ボロン
含有シリコンガラス膜との２層構造の絶縁膜の所望の場
所のみエッチングし、電極又は配線を接続するための接
続孔を形成するためには、(1) 異方性ドライエッチング
方法、又は、(2) まず、異方性ドライエッチング方法に
てシリコン窒化膜をエッチングし、次に、等方性エッチ
ングにて下層のシリコン酸化膜又はリン含有シリコンガ
ラス膜あるいはリン・ボロン含有シリコンガラス膜をエ
ッチングするという２つの方法が知られている。

【０００５】ところで、上記(1)の異方性ドライエッチ
ングのみで開孔する場合、下地半導体基板とのエッチン
グレートの選択比がとりずらい欠点を有しており、更に
は、オーバーエッチングによる下地半導体基板にダメー
ジが発生し、半導体集積回路装置の素子特性が劣化する
原因となる。これを解消するため、通常、上記(2)の方
法が採用されている。即ち、シリコン窒化膜とシリコン
酸化膜又はリン含有シリコンガラス膜あるいはリン・ボ
ロン含有シリコンガラス膜からなる２層の絶縁膜に電極
又は配線との接続孔を形成するためには、通常、異方性
ドライエッチングでシリコン窒化膜をエッチングし、等
方性エッチングにてシリコン窒化膜の下に形成したシリ
コン酸化膜又はリン含有シリコンガラス膜あるいはリン
・ボロン含有シリコンガラス膜をエッチングする方法が
用いられている。

【０００６】以下に代表的なシリコン窒化膜とシリコン
酸化膜との２層で形成されている絶縁膜に電極又は配線
を形成する従来法について、図３に基づいて説明する。
図３は、従来法である上記形成工程順の断面図であっ
て、まず、工程Ａに示すように、半導体基板１中にイオ
ン注入法により不純物を注入し、熱拡散法によりベース
領域２を形成し、シリコン酸化膜３、シリコン窒化膜４
を成長し、ホトレジスト５をホトリソグラフィー工程に
てパタニングし、シリコン窒化膜４、シリコン酸化膜３
の一部を異方性ドライエッチング方法にてエッチングす
る。

【０００７】次に、弗酸対弗化アンモニウムが１：６の
エッチング液にてシリコン酸化膜３をエッチングする
（工程Ｂ）。この弗酸対弗化アンモニウムが１対６のエ
ッチング液でシリコン酸化膜３をエッチングした場合、
等方性のエッチングとなり、このため、下地半導体基板
１までエッチングしたとき、工程Ｂに示すように、接続
孔は、オーバーハング形状となる。

【０００８】その後、半導体基板１中にエミッタ領域８
を形成するため、不純物が含まれたポリシリコン９をＣ
ＶＤ法で形成し、熱拡散により不純物が含まれたポリシ
リコン９から不純物を半導体基板１に拡散する。次に、
メタライゼーション工程により、バリアメタル１０をス
パッタリング法により成膜し、その後、アルミ又は金を
同じくスパッタリング法により成膜し、ホトレジストを
ホトリソグラフィー工程でパタニングし、これをマスク
としてドライエッチングにてバリアメタル１０と電極１
１とを形成する（工程Ｃ）。なお、図３の工程Ｃにおい
て、１４はボイドである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来法
では、シリコン酸化膜３がサイドエッチングされ、接続
孔がオーバーハング形状となり、バリアメタル１０、電
極１１をスパッタリング法により成膜しても、接続孔は
完全に覆われず、ボイド１４（図３の工程Ｃ参照）が生
じてしまう欠点を有している。即ち、この従来法におけ
る形成方法（半導体基板上の絶縁膜の所望の場所にのみ
電極又は配線と半導体基板とを接続するための接続孔を
形成する従来法）では、シリコン窒化膜を異方性ドライ
エッチングにてエッチングした後、すぐに等方性のエッ
チングにて下層のシリコン酸化膜をエッチングするた
め、接続孔部分がオーバーハング構造となり、メタライ
ゼーション工程後にボイドが発生し、その後の熱処理工
程で半導体基板と電極材又は配線材とが合金となり、半
導体集積回路装置の素子特性を劣化させ、また、信頼性
も劣化させる問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は、上記問題点を解消する
ことを目的とし、接続孔にボイドが発生せず、半導体集
積回路装置の素子特性が向上し、また、信頼性も向上す
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、半導
体基板と電極又は配線とを接続する接続孔を形成する手
段として、２層構造の絶縁膜のうち、第１層目の絶縁膜
の接続孔にサイドウォールを形成するようにし、その
後、第２層目の絶縁膜と共に上記サイドウォールを等方
性エッチング方法にてエッチングする点を特徴とし、こ
れによって、接続孔におけるボイドの発生を抑制し、上
記目的とする半導体装置を提供するものである。

【００１２】即ち、本発明は、半導体基板の所望の場所
とのみ電極又は配線が接続できるように形成された２層
からなる絶縁膜に接続孔を開口する方法において、２層
からなる絶縁膜の第１層目を異方性のエッチングにて開
口し、その上部に第２層目の絶縁膜と同様のエッチング
特性を示す膜を堆積し、異方性のエッチングにより第２
層目の絶縁膜と同様のエッチング特性を示す膜をエッチ
ングし、第１層目の絶縁膜に形成された接続孔にサイド
ウォールを形成し、その後、第２層目の絶縁膜とサイド
ウォールとを等方性のエッチング方法にてエッチングを
行ない、絶縁膜に接続孔を形成することを特徴とする半
導体装置の製造方法である。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１及び図２に基づ
いて詳細に説明する。 （実施例１）図１は、本発明の一実施例である半導体チ
ップの形成工程順断面図である。まず、工程Ａに示すよ
うに、半導体基板１中に不純物をイオン注入法により注
入し、ベ−ス領域２を形成し、次に、シリコン酸化膜
３、シリコン窒化膜４を成長し、ホトレジスト５をホト
リソグラフィー工程によりパタニングし、シリコン窒化
膜４及びシリコン酸化膜３の一部をエッチングする。

【００１４】次に、ホトレジスト５を除去し、シリコン
酸化膜６をＬＰＣＶＤ方法などにより成長する（工程
Ｂ）。その後、工程Ｃに示すように、異方性ドライエッ
チング方法により全面エッチングを行い、サイドウォー
ル７を形成し、次に、弗化水素対弗化アンモニウムが
１：６のエッチング液にてサイドウォール７及びシリコ
ン酸化膜３をエッチングする（工程Ｄ）。

【００１５】この実施例において、工程Ｂでのシリコン
酸化膜６の厚さは、弗化水素対弗化アンモニウムが１：
６のエッチング液にてシリコン酸化膜３を完全にエッチ
ングする時（工程Ｄ）、ちょうどサイドウォール７も完
全にエッチングされる厚さとするものである。また、工
程Ｄに示すように、弗素対弗化アンモニウムが１：６の
エッチング液にてシリコン酸化膜３がエッチングされる
時は、サイドウォール７にて接続孔の周囲部分がカバー
されているため、弗素対弗化アンモニウムが１：６のエ
ッチング液にてエッチングされ、ベース領域２まで到達
しても、シリコン酸化膜３のサイドエッチング量は最小
限におさえられることになる。

【００１６】次に、半導体基板１中にエミッタ領域８を
形成するため、不純物が含まれたポリシリコン９をＣＶ
Ｄ法で形成し、熱拡散法により不純物が含まれたポリシ
リコン９から不純物を半導体基板１中に拡散する。その
後、メタライゼーション工程により、スパッタリング法
でバリアメタル１０を成膜し、アルミニウム又は金等を
スパッタリング法で成膜し、ホトリソグラフィー工程に
てホトレジストをパタニングし、これをマスクにバリア
メタル１０、電極１１をドライエッチング法で形成する
（工程Ｅ）。この方法によれば、シリコン酸化膜３のサ
イドエッチング量は最少となるため、接続孔の周囲部
は、オーバーハング形状とならず、その結果、バリアメ
タル１０は、接続孔を完全に覆うように形成される。

【００１７】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
である半導体チップの形成工程順断面図であって、図２
の工程Ａまでの前工程は、実施例１における図１の工程
Ａ〜Ｃと同一工程であるので、その説明を省略する。こ
の実施例２では、図２の工程Ｂに示すように、ホトレジ
スト１２をベース領域２上の接続孔のみ覆うようにホト
リソグラフィー工程で形成し、この状態で弗酸と弗化ア
ンモニウムで下地半導体基板１中に形成されたベース領
域２に達するまで等方性のエッチングを行う。

【００１８】次に、ホトレジスト１２をフェノール系の
レジスト除去液にて除去し、不純物がドープされたポリ
シリコン９を全面にＣＶＤ法で成膜し、更に、同じくシ
リコン酸化膜１３をＣＶＤ法で成膜し、900℃程度でＮ₂
雰囲気下で約40分間熱処理を行ない、エミッタ領域８を
形成する（工程Ｃ）。その後、シリコン酸化膜１３を弗
酸対弗化アンモニウムが１対６のエッチング液にてエッ
チングを行い、全面除去を行なう（工程Ｄ）。この時、
サイドウォール７と下地シリコン酸化膜３もエッチング
される。

【００１９】次に、実施例１と同様、弗酸対弗化アンモ
ニウムが１：６のエッチング液にて残っているサイドウ
ォール７と下地のシリコン酸化膜３をエッチングし、ベ
ース部の接続孔を形成し（工程Ｅ）、最後に、工程Ｆに
示すように、メタライゼーション工程でバリアメタル１
０、電極１１を形成する。

【００２０】この実施例２では、ベース領域２上の接続
孔とエミッタ領域８上の接続孔とを別々に形成するた
め、不純物ドープされたポリシリコン９をパタニングす
る際、ベース領域２にシリコン酸化膜１３が残っている
ため、ベース領域表面にダメージが入りにくいという利
点がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、２層構
造の絶縁膜のうち第１層目の絶縁膜の接続孔にサイドウ
ォールを形成するようにし、その後、第２層目の絶縁膜
と共に上記サイドウォールを等方性エッチング方法にて
エッチングする点を特徴とするものであり、この方法に
よって、２層目の絶縁膜のサイドエッチング量が最少と
なり、接続孔にボンドが発生せず、半導体集積回路装置
の素子特性が向上し、また、信頼性も向上するという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である半導体チップの形成工
程順断面図である。

【図２】本発明の他の実施例である半導体チップの形成
工程順断面図である。

【図３】従来法による半導体チップの形成工程順断面図
である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ ベース領域 ３ シリコン酸化膜 ４ シリコン窒化膜 ５ ホトレジスト ６ シリコン酸化膜 ７ サイドウォール ８ エミッタ領域 ９ 不純物ドープされたポリシリコン １０ バリアメタル １１ 電極 １２ ホトレジスト １３ シリコン酸化膜 １４ ボイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の所望の場所とのみ電極又は
   配線が接続できるように形成された２層からなる絶縁膜
   に接続孔を開口する方法において、２層からなる絶縁膜
   の第１層目を異方性のエッチングにて開口し、その上部
   に第２層目の絶縁膜と同様のエッチング特性を示す膜を
   堆積し、異方性のエッチングにより第２層目の絶縁膜と
   同様のエッチング特性を示す膜をエッチングし、第１層
   目の絶縁膜に形成された接続孔にサイドウォールを形成
   し、その後、第２層目の絶縁膜とサイドウォールとを等
   方性のエッチング方法にてエッチングを行ない、絶縁膜
   に接続孔を形成することを特徴とする半導体装置の製造
   方法。