JPH05343347A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05343347A
JPH05343347A JP4145893A JP14589392A JPH05343347A JP H05343347 A JPH05343347 A JP H05343347A JP 4145893 A JP4145893 A JP 4145893A JP 14589392 A JP14589392 A JP 14589392A JP H05343347 A JPH05343347 A JP H05343347A
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JP
Japan
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insulating film
film
forming
etching
contact hole
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Withdrawn
Application number
JP4145893A
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English (en)
Inventor
Masayuki Shimizu
雅之 清水
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コンタクトホールの形成工程を含む半導体装置
の製造方法に関し、コンタクトホール上部のテーパの管
理を容易に行うことを目的とする。 【構成】コンタクトホールを形成する際の横方向のエッ
チング量の管理のための第一の絶縁膜5を形成する工程
と、前記第一の絶縁膜5よりもエッチングレートが小さ
くて配線層の上の層間絶縁膜と同一材料よりなる第二の
絶縁膜6を、前記第一の絶縁膜5の上に形成する工程
と、前記第二の絶縁膜6の表面にフォトレジスト7を塗
布する工程と、前記フォトレジスト7を露光、現像して
窓8を形成する工程と、前記窓8から露出した前記第二
の絶縁膜6と前記第一の絶縁膜5を連続的に等方性エッ
チングすることにより、前記第一の絶縁膜5及び前記第
二の絶縁膜6に開口部10を形成する工程と、前記第一
の絶縁膜5の横方向のエッチング量を半導体ウェハ1の
上から観察する工程とを含み構成する。

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、より詳しくは、コンタクトホールの形成工程を
含む半導体装置の製造方法に関する。
【0002】半導体集積回路などの製造工程において、
現在自動化が進むにつれて検査方法の簡略化を図った
り、検査を無くすような傾向にある。
【0003】
【従来の技術】半導体装置では多層配線構造が採用され
ており、絶縁膜を介して形成された上側と下側の配線層
はコンタクトホールを通して接続するようにしている。
【0004】ところで、半導体集積回路の高集積化に伴
ってコンタクトホールの径も小さくなり、カバレッジを
改善するために図4に示すような工程を経ている。図4
は、コンタクトホールの形成工程を示す断面図である。
【0005】まず、図4(a) に示すように、絶縁膜41
上に形成された下側の配線層42をPSGよりなる層間
絶縁膜43により覆った後に、その表面にフォトレジス
ト44を塗布して、これを露光、現像してコンタクトホ
ール形成領域に窓45を形成する。
【0006】この後に、窓45から露出した層間絶縁膜
43の上部を等方性エッチングにより除去して、図4
(b) に示すように、窓45よりも広い窪み46を形成す
る。次に、反応性イオンエッチング(RIE)法により
層間絶縁膜43を異方性エッチングして、下側の配線層
42を露出させるコンタクトホール47を形成すると、
コンタクトホール47の上縁には窪み46によりテーパ
48が形成される。
【0007】そして、フォトレジスト44を除去して層
間絶縁膜43の上に上側の配線層(不図示)を形成すれ
ば、コンタクトホール47のテーパ48のためにカバレ
ッジが改善される。
【0008】ところで、テーパ48となる窪み46を形
成する際の層間絶縁膜43の等方性エッチングを管理す
る方法として、定期的にコンタクトホール47を含む断
面写真を撮ってそのエッチング量を調べるようにしてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、断面写真によ
る方法は、日常管理としては時間がかかり過ぎて適当で
はない。
【0010】また、日常管理としては、層間絶縁膜43
の厚さ方向のエッチングレートを調べることが行われて
いるが、これにより横方向のエッチング量の不具合を発
見することはできていない。
【0011】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、コンタクトホール上部のテーパの管理を
容易に行える半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するように、コンタクトホールを形成する際の横方
向のエッチング量の管理のための第一の絶縁膜5を形成
する工程と、前記第一の絶縁膜5よりもエッチングレー
トが小さくて配線層の上の層間絶縁膜と同一材料よりな
る第二の絶縁膜6を、前記第一の絶縁膜5の上に形成す
る工程と、前記第二の絶縁膜6の表面にフォトレジスト
7を塗布する工程と、前記フォトレジスト7を露光、現
像して窓8を形成する工程と、前記窓8から露出した前
記第二の絶縁膜6と前記第一の絶縁膜5を連続的に等方
性エッチングすることにより、前記第一の絶縁膜5及び
前記第二の絶縁膜6に開口部10を形成する工程と、前
記第一の絶縁膜5の横方向のエッチング量を半導体ウェ
ハ1の上から観察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により達成する。
【0013】または、前記第一の絶縁膜5の下には、前
記第二の絶縁膜6と同一材料よりなる第三の絶縁膜4が
形成され、かつ、該第三の絶縁膜4は、前記等方性エッ
チングの後に前記フォトレジスト7をマスクにして異方
性エッチングされることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法により達成する。
【0014】または、前記第一の絶縁膜5はSOGによ
り形成され、前記第二の絶縁膜6はPSGにより形成さ
れていることを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て達成する。
【0015】
【作 用】本発明によれば、コンタクトホールを形成す
る際の横方向のエッチング量の管理のための第一の絶縁
膜5を形成し、その上に、第一の絶縁膜5よりもエッチ
ング速度が小さくて層間絶縁膜と同一材料の第二の絶縁
膜6を形成し、ついで、マスクを使用してそれらの絶縁
膜5,6を異方性エッチングするようにしている。
【0016】このため、等方性エッチングによる第一の
絶縁膜5のエッチング部分の横方向の広がりは第二の絶
縁膜6のそれよりも大きく、しかもその広がりは金属顕
微鏡等によって容易に観察できる。
【0017】そして、そのエッチング量の測定により第
二の絶縁膜6の横方向のエッチングの程度が容易に推測
でき、これによりコンタクトホールのテーパの管理が簡
単になる。
【0018】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 (a)本発明の第1実施例の説明 図1は、本発明の第1実施例を示す断面図、図2は、そ
の平面図である。
【0019】図において符号1は、半導体集積回路など
を形成するための半導体ウェハで、SiO2、Si3N4 等の絶
縁膜2の上にはアルミニウムよりなる配線層3が形成さ
れている。
【0020】まず、図1(a) に示すように、配線層3の
上に、CVD法により下側のPSG(phospho-silicate
glass)膜4を8000Åの厚さに成長し、この上にSO
G(spin on glass) 膜5を5000Åの膜厚に積層し、
さらに、膜厚5000ÅのPSG膜6を形成する。
【0021】そして、上側のPSG膜6の上にフォトレ
ジスト7を塗布し、これを露光、現像してコンタクト領
域の上に窓8を形成する。次に、ダウンフロー型マイク
ロ波プラズマエッチング装置(不図示)の反応室に半導
体ウェハ1を入れ、図1(b) に示すように、フォトレジ
スト7の窓8から露出した上側のPSG膜6とその下の
SOG膜5までを等方性エッチングし、PSG膜6にテ
ーパ9を有するコンタクトホール10を形成するととも
に、SOG膜5を横方向にサイドエッチングして溝Mを
形成する。
【0022】この場合のエッチング条件の一例を示す
と、反応室内には、CF4 を500〜1000cc/min、O
2 を50〜150cc/min、Arを10〜150cc/minの流
量でそれぞれ導入する。また、エッチング室内の内部圧
力を1〜2Torr、半導体ウェハ1の上下に配置される電
極に印加する電圧の周波数を2.45GHz する。この条件に
よれば数百秒の時間でSOG膜5までをエッチングする
ことができる。
【0023】次に、図1(c) に示すように、窓8から露
出した下側のPSG膜6をRIE法により異方性エッチ
ングしてコンタクトホール10を垂直方向に深くする。
この場合の、異方性エッチングの条件としては、反応室
にCF4 を50〜100cc/min、 CHF3 を50〜100cc
/minで導入し、内部圧力を0.2〜0.7Torr、電極の電源
周波数を13.56MHzとする。
【0024】以上のような工程によれば、図1(b) に示
すように、上側のPSG膜6では横方向に2000〜3
000Å程度エッチングされてコンタクトホール10に
テーパ9がついただけだったが、エッチング速度の大き
なSOG膜5では、その2〜3倍、例えば7000〜8
000Åのサイドエッチングが生じ、これによる溝Mの
広がりXはテーパ9の横の広がりYよりも大きくなる。
また、下側のPSG膜4ではほぼ垂直にエッチングが行
われていることが判明した。
【0025】この場合のSOG膜5のサイドエッチング
の量は、上側のPSG膜6のテーパ9を広げるほど大き
くなる傾向にある。そして、SOG膜5の等方性エッチ
ングにより形成される溝Mを、半導体ウェハ1の上から
金属顕微鏡を用いた目視により観察したところ、図2
(a) に示すコンタクトホール10に対し、同図(b) に示
すように外方に向けて突起状の溝Mが複数発生している
ことが確かめられた。この場合、テーパ9の広がりを観
察することはできない。
【0026】従って、コンタクトホール10の上縁にテ
ーパ9を形成する場合に、金属顕微鏡により上側のPS
G膜6のテーパ9を観察することはできないが、SOG
膜5のサイドエッチングの広がりXがわかるために、テ
ーパ9を形成する際の横方向のエッチング量は容易に推
測でき、横方向の等方性エッチング量の管理が簡単に行
えることになる。
【0027】即ち、溝Mの広がりXが大きい場合には、
テーパ9の傾斜が緩やかになっているために、サイドエ
ッチング量が大きいと判断し、逆の場合にはテーパ9の
傾斜が急になると判断する。
【0028】なお、上記した工程はエッチング管理のた
めの工程として独立させる必要はなく、半導体装置の製
造工程中に同時に行ってもよい。また、上記したPSG
膜4,6やSOG膜5は、半導体集積回路形成領域の中
に形成する必要はなく、半導体集積回路が形成されない
半導体ウェハ1の余白等に形成してもよい。
【0029】(b)本発明の第2の実施例の説明 図3(a) は、本発明の第2実施例を示す断面図、同図
(b),(c) はその部分拡大断面図である。
【0030】図3において符号11は、シリコンウェハ
12に形成された素子分離用のU溝で、このU溝11は
素子を形成しない領域で2つ接近して形成されている。
そして、U溝11の底部と内周面には熱酸化法によりSi
O2膜13が形成され、また、その中には多結晶シリコン
14が充填され、さらに、その上部は、多結晶シリコン
14を熱酸化して形成されたSiO2キャップ層15により
覆われている。
【0031】また、シリコンウェハ12の表面のうち、
U溝11に挟まれた領域を含む周辺にはSiO2膜16が形
成されている。この状態で、まず、SOG膜17を塗布
してこれをエッチングし、U溝11のキャップ層15に
挟まれた領域に選択的にそのSOG膜17を残存させ
る。
【0032】この後に、図3(b) に示すように、CVD
法によりPSG膜18を形成し、さらに、フォトレジス
ト19を塗布して、U溝11に挟まれた領域に窓20を
形成する。
【0033】ついで、窓20から露出したPSG膜18
とSOG膜17を第1実施例と同様にして異方性エッチ
ングを行い、開口部21を形成すると、SOG膜17は
図3(c) に示すような断面となる。この場合の平面形状
は、図2(b) と同じような平面形状となり、SOG膜1
7のエッチング部分はPSG膜18の開口部21よりも
広がって形成されることになる。
【0034】そして、第1実施例と同様に、PSG膜1
8の開口部21のテーパの広がりよりもSOG膜17の
横方向のサイドエッチングの広がりの方が大きくなるの
で、その大きさを金属顕微鏡により上から観察すれば、
開口部21周辺のテーパーの広がりが推測でき、これに
よりテーパの管理が容易になる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、コン
タクトホールを形成する際の横方向のエッチング量の管
理のための第一の絶縁膜を形成し、その上に、第一の絶
縁膜よりもエッチング速度が小さくて層間絶縁膜と同一
材料の第二の絶縁膜を形成し、ついで、マスクを使用し
てそれらの絶縁膜を異方性エッチングするようにしてい
る。
【0036】このため、等方性エッチングによる第一の
絶縁膜のエッチング部分の横方向の広がりは第二の絶縁
膜のそれよりも大きく、しかもその広がりは金属顕微鏡
等によって容易に観察できるために、そのエッチング量
の測定により第二の絶縁膜の横方向のエッチングの状態
が容易に推測でき、これによりコンタクトホールのテー
パの管理を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す平面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す断面図である。
【図4】従来の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体ウェハ 2 絶縁膜 3 配線層 4 PSG膜 5 SOG膜 6 PSG膜 7 フォトレジスト 8 窓 9 テーパ 10 コンタクトホール(開口部) M 溝 11 U溝 16 SiO2膜 17 SOG膜 18 PSG膜 19 フォトレジスト 20 窓 21 開口部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンタクトホールを形成する際の横方向の
    エッチング量の管理のための第一の絶縁膜(5)を形成
    する工程と、 前記第一の絶縁膜(5)よりもエッチングレートが小さ
    くて配線層の上の層間絶縁膜と同一材料よりなる第二の
    絶縁膜(6)を、前記第一の絶縁膜(5)の上に形成す
    る工程と、 前記第二の絶縁膜(6)の表面にフォトレジスト(7)
    を塗布する工程と、 前記フォトレジスト(7)を露光、現像して窓(8)を
    形成する工程と、 前記窓(8)から露出した前記第二の絶縁膜(6)と前
    記第一の絶縁膜(5)を連続的に等方性エッチングする
    ことにより、前記第一の絶縁膜(5)及び前記第二の絶
    縁膜(6)に開口部(10)を形成する工程と、 前記第一の絶縁膜(5)の横方向のエッチング量を半導
    体ウェハ(1)の上から観察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。
  2. 【請求項2】前記第一の絶縁膜(5)の下には、前記第
    二の絶縁膜(6)と同一材料よりなる第三の絶縁膜
    (4)が形成され、かつ、該第三の絶縁膜(4)は、前
    記等方性エッチングの後に前記フォトレジスト(7)を
    マスクにして異方性エッチングされることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第一の絶縁膜(5)はSOGにより形
    成され、前記第二の絶縁膜(6)はPSGにより形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
JP4145893A 1992-06-05 1992-06-05 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05343347A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460805B1 (ko) * 1997-09-10 2005-05-27 삼성전자주식회사 전압스트래스에의한수율저하를방지하기위한반도체장치의제조방법
US7998876B2 (en) 2009-03-31 2011-08-16 Oki Semiconductor Co., Ltd. Method of producing semiconductor element

Cited By (2)

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Effective date: 19990831