JPH06236926A - 半導体装置の製造方法及びスルーホールの形成方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びスルーホールの形成方法

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JPH06236926A
JPH06236926A JP2283293A JP2283293A JPH06236926A JP H06236926 A JPH06236926 A JP H06236926A JP 2283293 A JP2283293 A JP 2283293A JP 2283293 A JP2283293 A JP 2283293A JP H06236926 A JPH06236926 A JP H06236926A
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JP
Japan
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hole
insulating film
gas
etching
reaction gas
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JP2283293A
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English (en)
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Toru Yamada
亨 山田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 テーパ角が大きくエッジのないスルーホール
を形成する。 【構成】 GaAs基板110に素子を形成した後、絶
縁膜120を形成する(図1(a))。レジスト130
塗布後、スルーホールを設ける部分140のレジスト1
30を除去する(図1(b))。RIEにて主反応ガス
CF4 、添加ガスO2 ガスの混合ガスを反応ガス230
として等方性のエッチングをした後、CF4 ガスのみで
異方性のエッチングをする。レジスト130を除去し
(図1(d))、チタンを500オングストローム、金
を4500オングストローム蒸着し配線パターン160
を形成して、ICを完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の層間
配線技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(IC)においては、基
板に形成された素子を、その表面に形成された酸化膜,
窒化膜などで保護するとともに、表面の膜で絶縁しこの
膜上に配線を形成して所望の回路が構成されている。特
に、集積度が高くなると、配線に要する面積が大きくな
るため、配線を多層化し、基板内に配置された各素子間
の結合に自由度を与え、高密度のデバイスを形成させる
ことが必要になる。そのために絶縁膜にスルーホール
(コンタクトホール,VIAホールとも呼ばれる)が設
けられ、このスルーホールを介して基板の素子と絶縁膜
上との間だけでなく、層間の配線が行われている。
【0003】また、集積度の向上とともにスルーホール
自体も微細化し、エッチングの方法として異方性の大き
いRIE,RIBEが主流となるのだが、スルーホール
の内壁が垂直になる。所望の動作をするICを得るに
は、配線に不良が発生するのを極力抑える必要があり、
そのための代表的なものとしてテーパを付けるものや平
坦化法と呼ばれる方法がある。
【0004】テーパを付けるものに関しては、層間絶縁
膜をSiN/SiO2 などの積層構造とし上層にプラズ
マエッチングを施す方法や、エッチング時のレジスト後
退を利用するもの、等方性エッチングと異方性エッチン
グとをミックスする方法がある。
【0005】平坦化法としては、例えば、塗布法,エッ
チバック法,バイアススパッタ法,リストオフ法などが
ある。これらは、流動物の塗布,エッチング,スパッタ
リングなどにより表面の絶縁膜を平坦化するものであ
る。また、絶縁膜の表面が平坦であっても、その上下間
の配線のために設けられるスルーホールによる凹凸が生
じる。急峻なスルーホールの段差を緩和するために様々
な方法がある。例えば、スルーホールにテーパをつけて
ポリシリコン,金属などの導体を埋め込む方法,選択C
VD法,バイアススパッタリング法,リストオフ法など
がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】平坦化プロセスでは、
例えば、膜を一旦形成してエッチバックする、という工
程がなされ、また、スルーホール埋込工程では、例え
ば、エッチングした後に金属をスパッタリングし不要部
分を除去する、という工程がなされる。このような従来
の工程では、ICを製造する上で工程が増加するという
問題がある。このことは、設備の面だけでなく製造の面
でもコストの増加を招くことになる。これに対し、スル
ーホールの埋込をしなければ、段差ができて段線を起こ
したり信頼性の低下を招くことになるなどの問題が生じ
ることになる。これは、十分なテーパ角のついたスルー
ホールを得るのが難しいことに起因する。特に、化合物
半導体では、Siと異なる材料を基板に用いていること
から現在確実に適用し得る方法は限定されたものになっ
ている。
【0007】また、上述のテーパを付ける方法では、絶
縁膜を変更したりエッチング方法を変更することを必要
としているので、工程が増加し面倒なものになる。
【0008】本発明は、上述の問題点に鑑み、良好なテ
ーパ角をもつスルーホールを簡便な工程で形成すること
をその目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に絶縁膜
を形成し、この絶縁膜のドライエッチング(特に、反応
性イオンエッチング)をしてスルーホールを形成し、ス
ルーホールを介して絶縁膜の上下間の配線を形成する半
導体装置の製造方法であって、絶縁膜のエッチングに主
として寄与する主反応ガスと主として寄与しない添加ガ
スとが混合されたドライエッチングの反応ガスの組成を
変化させてドライエッチングをすることによりスルーホ
ールを形成する。
【0010】配線の上下間の絶縁膜は単層で構成される
ことを特徴としても良い。
【0011】主反応ガス及び添加ガスを含む反応ガスに
よるドライエッチングに続けて、添加ガスを除いた反応
ガスにてドライエッチングをすることを特徴としても良
い。
【0012】絶縁膜がシリコンを含んだ材料(SiN,
SiON,SiO2 など)で形成されている場合、主反
応ガスはフッ素を含むガス(例えば、CF4 ,C
2 6 ,SF6 ,C3 8 などやこれらを主たる成分と
して混合したもの)であることを特徴しても良いし、さ
らに添加ガスは酸素を含むガス(例えば、O2 などやこ
れらを主たる成分として混合したもの)であることを特
徴しても良い。
【0013】本発明のスルーホールの形成方法は、基板
上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜をエッチングしてスル
ーホールを形成するスルーホールの形成方法であって、
その反応ガスの組成を変化させてドライエッチングをす
ることによりスルーホールを形成する。
【0014】
【作用】本発明では、基板上に形成され、シリコン及び
窒素を含んだ絶縁膜がフッ素を含むガスのプラズマによ
ってエッチングされる。このプラズマによるエッチング
の過程は複雑なものであるが、反応ガスの組成を変化さ
せることでエッチングされる形状が変化し、組成変化に
応じた形状のスルーホールが形成される。
【0015】特に、絶縁膜を単層で構成しているので、
多種のものを積層する場合に比べて工程が簡単なものと
なる。
【0016】また、主反応ガス及び添加ガスを含む反応
ガスによるドライエッチングでは等方的なエッチングと
なり、添加ガスの組成を減らした反応ガスによるドライ
エッチングでは異方的なエッチングになる。これらのエ
ッチングが組み合わされことになり、テーパ角の付いた
スルーホールが形成される。
【0017】
【実施例】この実施例は、スルーホールの形状をドライ
エッチングでコントロールすることで所望のエッチング
形状を得て、段線やショートをなくし信頼性の向上を図
るものである。この実施例では、絶縁膜としてSiOx
y を用い、この絶縁膜に対するエッチング用の主反応
ガスとしてCF4 ガスを用いる。以下、本発明の実施例
を図面を参照して説明する。
【0018】図1は、本実施例の半導体装置の製造工程
の概略を示したものである。この例は、半導体ウェハに
GaAsを使用し、化合物半導体ICを製造する場合の
ものである。この図をもとに順を追って製造工程を説明
する。
【0019】まず、GaAs基板110に通常の半導体
ウェハプロセス技術にて素子(例えばMESFET,H
EMTなど)を形成する。化合物半導体ICでは、通
常、CVD法,スパッタ法により絶縁膜としてSi
2 ,Si3 4 ,SiOx y などが用いられる。こ
こでは、スルーホールを設ける部分近傍にプラズマCV
DでSiOx y の絶縁膜120を8000オングスト
ローム形成している(図1(a))。また、図ではGa
As基板110に形成された素子については省略してい
る。つぎに、レジスト130を塗布し、通常のフォトリ
ソグラフィ技術にてスルーホールを設ける部分140な
ど(絶縁膜120を除去すべき部分)についてレジスト
130を除去する(図1(b))。
【0020】こうして得られた基板110をドライエッ
チングでエッチングする。この場合、通常の平行平板型
反応性イオンエッチング(RIE)装置にてエッチング
を行うのであるが、まず、その反応ガス230に主反応
ガスにCF4 ガス、添加ガスとしてO2 (酸素)ガスの
混合ガスを用いて行う(図1(c))。CF4 ガスの流
量95sccm、O2 ガスの流量5sccmにして反応
ガス230をチャンバー210(エッチング室)内に導
入し、チャンバー210内の圧力が25paとなるよう
に排気して調整する。平行平板電極に高周波電源220
から13.56MHzの高周波電力を0.16W/cm
2 印加する。このときのエッチングレートは2000オ
ングストローム/minである。2分間エッチングし4
000オングストローム除去する。この条件では、絶縁
膜120は等方的にエッチングされる。そのため、図2
(a)のように絶縁膜120上のレジスト130が除去
された部分140が、図2(b)のようにエッチングさ
れることになる。
【0021】そして、O2 ガスの供給を停止し、CF4
ガスのみで行う。CF4 ガスの流量30sccm、チャ
ンバー210内の圧力7pa、高周波電力0.23W/
cm2 の条件でエッチングをすることにより、絶縁膜1
20のエッチングは異方性をもつものになり、図2
(c)のように垂直にエッチングされた形状が得られ
る。
【0022】この後、O2 プラズマアッシングによって
レジスト130を除去する(図2(d)、図1
(d))。スルーホール150は、その端部に等方的な
エッチングより大きなテーパが形成されたものになって
いる。これを拡大したのが図3である。そして、通常の
化合物半導体ICの場合と同様に、チタンを500オン
グストローム、金を4500オングストローム蒸着し配
線パターン160を形成して、ICを完成させる。
【0023】スルーホール150は、テーパをもち、配
線160は段差が小さいものになる。そのため、断線の
原因となるエッジの発生が抑えられ、スルーホール15
0の埋込が良好になされている。配線を良好に形成する
ことができ、半導体装置を信頼性が高く、歩留まりの良
いものにすることができる。また、絶縁膜を積層構造で
なく単層構造で形成し反応ガスの組成を変えて異方性、
等方性エッチングを組み合わせているため、前述の従来
のものと比較して簡単な工程で行われる。スルーホール
150にテーパをもたせるための工程の変更が簡単なも
ので済む。
【0024】シリコン半導体では800℃程度の高温で
アルミニウムをリフローしリストオフして配線すること
が可能である。しかし、化合物半導体では、比較的低温
のプロセスで行うのが望ましいので、本発明のように低
温のプロセスで配線の可能なものが特に有効である。ま
た、本発明では信頼性が高く、歩留まりの良いものにす
ることができるので、化合物半導体のようなICの製造
をする上で効果的なコスト削減を図ることができる。
【0025】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
【0026】例えば、配線は、基板と絶縁膜上との2層
配線の例を示したが、その集積度、配線トポロジーなど
に応じて配線は3層,4層など多層配線にしても良い。
【0027】つぎに、主反応ガス、添加ガスの組み合わ
せは前述の実施例に限らず様々なものを用い得る。Si
x y については主反応ガスとしてCF4 ,C
2 6 ,SF6 ,C3 8 など様々なものが可能であ
り、添加ガスはSiOx y と反応しないものであれば
様々なものを用い得るものと考えられる。また、SiO
x y以外の絶縁膜についても同様に、その絶縁膜と反
応するものを主反応ガス、しないものを添加ガスとする
ことができる。
【0028】さらに、圧力、印加する高周波電力につい
ても様々な条件にすることができる。また、反応ガスの
組成を様々に変化させることで、スルーホールの形状が
異なったものをうることができる。
【0029】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、反応ガスの
組成を変化させることでエッチングされる形状が変化
し、組成変化に応じた形状のスルーホールを形成するこ
とができ、1回のエッチング工程でその端部にテーパー
角をもつスルーホールを形成することができる。そのた
め、断線の原因となるエッジの発生が抑えられるので、
半導体装置に設けられる配線を良好に形成することがで
き、半導体装置を信頼性が高く、歩留まりの良いものに
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造工程の概要を示す
図。
【図2】図1でエッチングの様子を示す図。
【図3】スルーホールに配線をした様子を示す図。
【符号の説明】
110…基板、120…絶縁膜、150…スルーホー
ル、160…配線パターン、230…反応ガス。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の
    ドライエッチングをしてスルーホールを形成し、前記ス
    ルーホールを介して前記絶縁膜の上下間の配線を形成す
    る半導体装置の製造方法であって、 前記絶縁膜のエッチングに主として寄与する主反応ガス
    と主として寄与しない添加ガスとが混合された前記ドラ
    イエッチングの反応ガスの組成を変化させて前記ドライ
    エッチングをすることにより前記スルーホールを形成す
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記配線の上下間の前記絶縁膜は単層で
    構成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】 前記主反応ガス及び前記添加ガスを含む
    反応ガスによる前記ドライエッチングに続けて、前記添
    加ガスを除いた反応ガスにて前記ドライエッチングをす
    ることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁膜は、シリコンを含んだ材料で
    形成され、 前記主反応ガスはフッ素を含むガスであり、 前記添加ガスは酸素を含むガスであることを特徴とする
    請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 基板上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を
    エッチングしてスルーホールを形成するスルーホールの
    形成方法であって、 その反応ガスの組成を変化させてドライエッチングをす
    ることにより前記スルーホールを形成するスルーホール
    の形成方法。
JP2283293A 1993-02-10 1993-02-10 半導体装置の製造方法及びスルーホールの形成方法 Pending JPH06236926A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383303B (zh) 2007-07-23 2012-02-29 瑞萨电子株式会社 半导体装置及其制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101383303B (zh) 2007-07-23 2012-02-29 瑞萨电子株式会社 半导体装置及其制造方法

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