JPH0714841A - 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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JPH0714841A
JPH0714841A JP5148908A JP14890893A JPH0714841A JP H0714841 A JPH0714841 A JP H0714841A JP 5148908 A JP5148908 A JP 5148908A JP 14890893 A JP14890893 A JP 14890893A JP H0714841 A JPH0714841 A JP H0714841A
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JP
Japan
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film
silicon dioxide
depositing
hydrofluoric acid
aluminum
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JP5148908A
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English (en)
Inventor
Hideji Hirao
秀司 平尾
Minoru Fujii
稔 藤井
Satoshi Ueda
聡 上田
Kosaku Yano
航作 矢野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板上に形成されたアルミニウム配線
4上に配線パターン形成用のレジストパターン5を形成
する工程と、ドライエッチングによりアルミニウム配線
4を除去する工程と、WF6を含んだガスとアルミニウ
ム配線4を反応させアルミニウム配線4の露出した部分
にタングステン膜6を堆積する工程と、珪弗化水素酸
(H2SiF6)に二酸化珪素を溶解して得た二酸化珪素
の飽和水溶液を用いた液層成長により二酸化珪素膜7を
堆積する工程と、前記レジスト5を除去したシリコン酸
化膜8を全面に堆積する工程とを含有する。 【効果】 段差なくアルミ配線上に二酸化珪素膜を堆積
することができる。

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層間絶縁膜
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化にともない
多層配線構造が用いられており、配線・配線間の層間絶
縁膜として多くの層間絶縁膜の形成方法が検討されてい
る。その一つに、珪弗化水素酸(H2SiF6)に二酸化
珪素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水溶液を用いた液
層成長法により層間絶縁膜を形成する方法がある。
【0003】ここで、液相成長法について簡単に説明す
る。珪弗化水素酸(H2SiF6)の水溶液にたとえばシ
リカゲル等のSiO2粉末を溶解して得た二酸化珪素の
飽和水溶液にホウ酸水溶液(H3BO3)を付加すること
によって基板表面へSiO2を析出することができる。
この反応は、一般に(化1)、(化2)の反応式で表さ
れる。
【0004】
【化1】
【0005】
【化2】
【0006】SiO2粉末を加えることにより、(化
1)の反応は左の方向へ移動する。そして、ホウ酸を添
加することにより、(化2)の反応は右の方向へ移動
し、HFを減少させる。したがって、(化1)の反応は
再び右の方向へ移動し、SiO2の析出が始まる。
【0007】以下図面を参照しながら、上記した従来の
液相成長法による層間絶縁膜の形成方法の一例について
説明する。
【0008】図4は従来の液相成長法による層間絶縁膜
の形成方法の工程断面図を示すものである。図4におい
て、1はシリコン基板、2は絶縁膜、3はコンタクトホ
ール、4はアルミニウム配線、7は液相成長で堆積した
二酸化珪素膜(SiO2)、13は二酸化珪素膜、14
はアルミニウム配線で生じる段差である。
【0009】図4(a)は、絶縁膜2上にアルミニウム
配線4が形成されており、アルミニウム配線4の表面を
含む全面に二酸化珪素膜13が堆積されている。次に図
4(b)に示すように液相成長によりSiO2膜(液層
成長二酸化珪素膜)7を堆積する(特開平3−1756
35参照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、珪弗化水素酸(H2SiF6)に二酸化珪
素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水溶液を用いた液層
成長法では、(化1)、(化2)に示されるように水溶
液中に弗酸が存在するため、配線材料として用いられて
いるアルミニウム配線を溶解するという問題があった。
したがって、図4(a)のようにアルミニウム配線4を
シリコン酸化膜で覆ったあと、液相成長により二酸化珪
素膜7を堆積している。しかし、シリコン酸化膜14上
のどの部分でも堆積速度が等しいため、図4(b)に示
されるようにアルミニウム配線4による段差15が生じ
る。この段差は、上層配線の信頼性を劣化させるばかり
でなく、上層でのパターン形成にも支障を与える。した
がって、この段差を低減するためには、たとえば、スピ
ンオングラス(SOG)膜を堆積し、ドライエッチング
による全面エッチングによる平坦化を行なうという追加
の工程が必要となる。
【0011】本発明は上記問題点に鑑み、アルミニウム
配線を溶解することなく平坦な層間絶縁膜を堆積できる
半導体装置の製造方法を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に形成されたアルミニウム膜上
に配線形成用のレジストパターンを形成する工程と、ド
ライエッチングにより前記アルミニウム膜を除去する工
程と、弗酸に不溶の金属を含んだガスと前記アルミニウ
ム膜を反応させ前記アルミニウム膜の露出した部分に前
記金属膜を堆積する工程と、珪弗化水素酸(H2Si
6)に二酸化珪素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水
溶液を用いた液層成長により二酸化珪素膜を堆積する工
程と、前記レジストを除去した後絶縁膜を全面に堆積す
る工程とを含有し、そのことにより上記目的が達成され
る。
【0013】本発明の他の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に形成されたアルミニウム膜上に弗酸に不溶
でありかつ疎水性である膜を堆積する工程と、配線形成
用のレジストパターンを形成する工程と、ドライエッチ
ングにより前記弗酸に不溶でありかつ疎水性である膜と
前記アルミニウム膜を除去する工程と、前記レジストを
除去する工程と、弗酸に不溶の金属を含んだガスと前記
アルミニウム膜を反応させ前記アルミニウム膜の露出し
た部分に前記金属膜を堆積する工程と、珪弗化水素酸
(H2SiF6)に二酸化珪素を溶解して得た二酸化珪素
の飽和水溶液を用いた液層成長により二酸化珪素膜を堆
積する工程と、絶縁膜を全面に堆積する工程とを含有
し、そのことにより上記目的が達成される。
【0014】本発明の他の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に形成されたアルミニウム膜上に弗酸に不溶
でありかつ疎水性である膜を堆積する工程と、配線パタ
ーン形成用のレジストパターンを形成する工程と、ドラ
イエッチングにより前記弗酸に不溶でありかつ疎水性で
ある膜と前記アルミニウム膜を除去する工程と、前記レ
ジストを除去する工程と、全面に第一の絶縁膜を形成す
る工程と、ドライエッチングにより前記弗酸に不溶であ
りかつ疎水性である膜が露出するまで前記第一の絶縁膜
を除去する工程と、珪弗化水素酸(H2SiF6)に二酸
化珪素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水溶液を用いた
液層成長により二酸化珪素膜を堆積する工程と、絶縁膜
を全面に堆積する工程とを含有し、そのことにより上記
目的が達成される。
【0015】
【作用】本発明によれば、アルミニウム配線を弗酸に不
溶の材料で覆い、かつアルミニウム配線上面にはっ水性
の材料を形成することによって、アルミニウム配線の液
層成長時にアルミニウムの溶解なく、完全な平坦化が実
現できる。
【0016】
【実施例】(実施例1)図1(a)〜(e)は、本発明
の第1の実施例の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図である。以下に、図1を参照して本実施例の半導体装
置の製造方法を説明する。
【0017】まず、図1(a)ではシリコン基板1に達
するコンタクトホール3を有するBPSG膜2上にアル
ミニウム配線4を堆積し、フォトリソグラフィによって
所望の配線パターンを形成し、ドライエッチングによっ
てアルミニウム配線4を配線パターンにエッチングす
る。
【0018】次に、図1(b)ではフォトレジスト5を
除去する前に基板を160℃から200℃程度に加熱
し、六弗化タングステン(WF6)をソースガスに用い
て化学気相成長(CVD)法により、タングステン膜6
を堆積する。この時、WF6はアルミニウム膜とは反応
するが、フォトレジスト5及び下地の絶縁膜2と反応し
ない(化(3))。
【0019】
【化3】
【0020】その結果、図1(b)に示されるようにア
ルミニウム配線の側壁にのみ選択的にタングステン膜6
が堆積される。
【0021】次に、図1(c)では珪弗化水素酸に二酸
化珪素粉末を溶解して得た、飽和もしくは過飽和水溶液
を用いた液相成長法によって二酸化珪素(SiO2)膜
を堆積する。この時、アルミニウム配線の側壁には(化
3)で示されるように、タングステン(W)膜6と弗化
アルミニウム(AlF3)が形成されており、このどち
らの物質も液相成長時に生成される弗酸(HF)に不溶
である。また、フォトレジスト5は弗酸(HF)に不溶
で、かつ疎水性であるためアルミニウム配線上には液相
成長によるSiO2膜は堆積されない。したがって、図
1(c)に示されるようにアルミニウム配線4以外の絶
縁膜上に均一にSiO2膜をアルミニウム配線4の膜厚
まで堆積する。
【0022】次に、図1(d)ではフォトレジストの除
去を行ない、プラズマCVD法によりシリコン酸化膜8
を堆積し、図1(e)では第一のアルミニウム配線4に
達するようにスルーホール9を開孔後、第二のアルミニ
ウム配線10を形成する。
【0023】(実施例2)図2(a)〜(e)は、本発
明の第2の実施例の半導体装置の製造方法を示す工程断
面図である。以下に、図2を参照して本実施例の半導体
装置の製造方法を説明する。
【0024】まず、図2(a)ではシリコン基板1に達
するコンタクトホール3を有する絶縁膜2上にスパッタ
法あるいはCVD法によりアルミニウム配線4を堆積
し、続いて窒化チタン(TiN)を堆積する。次に、フ
ォトリソグラフィによって所望の配線パターンを形成
し、ドライエッチングによってアルミニウム配線4を配
線パターンにエッチングする(図2(b))。
【0025】次に、図2(c)ではフォトレジスト5を
除去した後、基板を160゜Cから200゜C程度に加熱
し、六弗化タングステン(WF6)をソースガスに用い
て化学気相成長(CVD)法により、タングステン膜6
を堆積する。この時、WF6はアルミニウム膜と反応す
るが、TiN膜11及び下地の絶縁膜2と反応しない
(化(3))。その結果、図2(c)ではアルミニウム
配線の側壁にのみ選択的にタングステン膜6が堆積され
る。
【0026】次に、図2(d)では珪弗化水素酸に二酸
化珪素粉末を溶解して得た、飽和もしくは過飽和水溶液
を用いた液相成長法によって二酸化珪素(SiO2)膜
を堆積する。この時、アルミニウム配線の側壁には化
(3)で示されるように、タングステン(W)膜6と弗
化アルミニウム(AlF3)が形成されており、このど
ちらの物質も液相成長時に生成される弗酸(HF)に不
溶である。また、アルミニウム配線上部のTiN膜11
は弗酸(HF)に不溶で、かつ疎水性であるためTiN
膜11上すなわちアルミニウム配線上には液相成長によ
るSiO2膜は堆積されない。したがって、図2(d)
に示されるようにアルミニウム配線4以外の絶縁膜上に
均一にSiO2膜をアルミニウム配線4の膜厚まで堆積
することができる。
【0027】次に、図2(e)ではプラズマCVD法に
より二酸化珪素膜18を堆積し、第一のアルミニウム配
線4に達するようにスルーホール9を開孔後、第二のア
ルミニウム配線10を形成する。
【0028】(実施例3)図3(a)〜(e)は、本発
明の第3の実施例の半導体装置の製造方法を示す工程断
面図である。以下に、図3を参照して本実施例の半導体
装置の製造方法を説明する。
【0029】まず、図3(a)ではシリコン基板1に達
するコンタクトホール3を有する絶縁膜2上にスパッタ
法あるいはCVD法によりアルミニウム膜4を、続いて
窒化チタン(TiN)11を堆積し、フォトリソグラフ
ィによって所望の配線パターンを形成した後、ドライエ
ッチングによってアルミニウム膜4を配線パターンにエ
ッチングする。
【0030】つぎに、図3(b)ではオゾン(O3)と
テトラエトキシシラン(TEOS)をソースガスとする
CVD法によって約50〜200nm程度の二酸化珪素
膜(O3/TEOS−SiO2膜12)を堆積し、図3
(c)ではアルミニウム配線の側壁にO3/TEOS−
SiO2膜12がサイドウォールとして残るように、ド
ライエッチングによってエッチバックを行なう。
【0031】次に、図3(d)では珪弗化水素酸に二酸
化珪素粉末を溶解して得た、飽和もしくは過飽和水溶液
を用いた液相成長法によって二酸化珪素(SiO2)膜
を堆積する。この時、アルミニウム配線の側壁にはO3
/TEOSーSiO212によるサイドウォールが形成
されており、液相成長時に生成される弗酸(HF)に不
溶である。また、アルミニウム配線上部のTiN膜11
は弗酸(HF)に不溶で、かつ疎水性であるためTiN
膜11上すなわちアルミニウム配線上には液相成長によ
るSiO2膜は堆積されない。したがって、図3(d)
に示されるようにアルミニウム配線4以外の絶縁膜上に
均一にSiO2膜をアルミニウム配線4の膜厚まで堆積
することができる。
【0032】次に、図3(e)ではプラズマCVD法に
よりシリコン酸化膜8を堆積し、第一のアルミニウム配
線4に達するようにスルーホール9を開孔後、第二のア
ルミニウム配線10を形成する。
【0033】以上のような本発明を用いて層間絶縁膜を
形成すると、従来のアルミニウム配線による段差14は
存在しないため、信頼性の良い第二の配線14を形成で
きる。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルミニ
ウム配線が液相成長中に溶解することなく二酸化珪素膜
が形成でき、完全に平坦化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
【図2】本発明の第二の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
【図3】本発明の第三の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
【図4】従来の液相成長法による層間絶縁膜の形成方法
の工程断面図
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 BPSG膜 3 コンタクトホール 4 第一のアルミニウム配線 5 フォトレジスト 6 タングステン膜 7 液相成長二酸化珪素膜 8 シリコン酸化膜 9 スルーホール 10 第二のアルミニウム膜 11 TiN膜 12 O3/TEOS二酸化珪素膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 航作 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成されたアルミニウム膜
    上に配線形成用のレジストパターンを形成する工程と、
    ドライエッチングにより前記アルミニウム膜を除去する
    工程と、弗酸に不溶の金属を含んだガスと前記アルミニ
    ウム膜を反応させ前記アルミニウム膜の露出した部分に
    前記金属膜を堆積する工程と、珪弗化水素酸(H2Si
    6)に二酸化珪素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水
    溶液を用いた液層成長により二酸化珪素膜を堆積する工
    程と、前記レジストを除去した後、絶縁膜を全面に堆積
    する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板上に形成されたアルミニウム膜
    上に弗酸に不溶でありかつ疎水性である膜を堆積する工
    程と、配線形成用のレジストパターンを形成する工程
    と、ドライエッチングにより前記弗酸に不溶でありかつ
    疎水性である膜と前記アルミニウム膜を除去する工程
    と、前記レジストを除去する工程と、弗酸に不溶の金属
    を含んだガスと前記アルミニウム膜を反応させ前記アル
    ミニウム膜の露出した部分に前記金属膜を堆積する工程
    と、珪弗化水素酸(H2SiF6)に二酸化珪素を溶解し
    て得た二酸化珪素の飽和水溶液を用いた液層成長により
    二酸化珪素膜を堆積する工程と、絶縁膜を全面に堆積す
    る工程とを備えた半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】半導体基板上に形成されたアルミニウム膜
    上に弗酸に不溶でありかつ疎水性である膜を堆積する工
    程と、配線形成用のレジストパターンを形成する工程
    と、ドライエッチングにより前記弗酸に不溶でありかつ
    疎水性である膜と前記アルミニウム膜を除去する工程
    と、前記レジストを除去する工程と、全面に第一の絶縁
    膜を形成する工程と、ドライエッチングにより前記弗酸
    に不溶でありかつ疎水性である膜が露出するまで前記第
    一の絶縁膜を除去する工程と、珪弗化水素酸(H2Si
    6)に二酸化珪素を溶解して得た二酸化珪素の飽和水
    溶液を用いた液層成長により二酸化珪素膜を堆積する工
    程と、絶縁膜を全面に堆積する工程とを備えた半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】金属を含んだガスが六弗化タングステンで
    あることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半
    導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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