JPH0714918A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPH0714918A
JPH0714918A JP14624993A JP14624993A JPH0714918A JP H0714918 A JPH0714918 A JP H0714918A JP 14624993 A JP14624993 A JP 14624993A JP 14624993 A JP14624993 A JP 14624993A JP H0714918 A JPH0714918 A JP H0714918A
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JP
Japan
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insulating film
etching
wiring conductor
forming
etching rate
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JP14624993A
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English (en)
Inventor
Masaaki Shimokawa
公明 下川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体素子の製造方法の中でも、
特に配線導体が存在する層間絶縁膜の形成方法に関する
もので、配線導体を形成するためのコンタクトホールを
形成する際、エッチング条件が2つ必要であることによ
る悪影響を除去することを目的とする。 【構成】 本発明は、第1の絶縁膜11,12を少なく
とも上層12を第2の絶縁膜2とエッチング速度が異な
る(第2の絶縁膜2より遅い)材料で形成し、その所定
箇所に溝7を形成して、そこに第1の配線導体4を埋め
込み、その後、1種類の材料で第2の絶縁膜2を形成し
て、それにコンタクトホール8を、前記エッチング速度
の違いを利用して形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子の製造方
法、中でも特に配線導体形成に関与する層間絶縁膜の形
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子における前記層間絶縁膜の従
来の形成方法は特開昭59−169151号公報に開示
されるものがあり、その主要部の工程を図2に断面図で
示し、以下に説明する。
【0003】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板(以下、単に基板と称す)100上に第1の配線導体
105を複数パターン形成し、該第1の配線導体105
の間(つまりこの配線導体105のパターンから見れば
その凹部)を第1の絶縁膜101で、前記第1の配線導
体105の表面が露出するように埋める。つまり、前記
第1の絶縁膜101と第1の配線導体105との表面を
同一表面になるよう平坦化する。
【0004】前記文献では第1の配線導体105として
はアルミニウム配線を、第1の絶縁膜101としてはS
iH4 とN2 Oとを用いたプラズマ気相成長法(P−C
VD)による酸化シリコン膜(SiH4 P−SiO)を
例示している。その後、第2の絶縁膜102を2000
Å成長させ、続いて第3の絶縁膜103を8000Å成
長させ、図2(a)のような積層構造とする。前記文献
では第2の絶縁膜102としてはSiH4 とNH3 ガス
を用いたプラズマ気相成長法による窒化シリコン膜(以
下P−SiNと記す)を、第3の絶縁膜103として
は、第1の絶縁膜101と同じSiH4 P−SiOを例
示している。
【0005】その後、選択的にエッチングマスク(レジ
ストパターン)104を形成し、このマスクにより、前
記第3の絶縁膜103のエッチング速度が前記第2の絶
縁膜102のエッチング速度より速いエッチング方法で
第3の絶縁膜103をエッチングし、続いて前記第2の
絶縁膜102のエッチング速度が、前記第1の絶縁膜1
01のエッチング速度より速いエッチング方法で第2の
絶縁膜102エッチングすると図2(b)のように、電
気的導通を得る孔、いわゆるコンタクトホール106が
形成される。前記文献によれば、本方法により、図2
(b)のように、コンタクト106と第1の配線導体1
05とがずれても、第1の絶縁膜101と第2の絶縁膜
102とのエッチング速度の違いを利用しているので、
図2(b)のAで示した部分(第1の絶縁膜101の前
記第1配線導体105とコンタクト106がずれている
部分)の絶縁膜のエッチング量は少なく、不要な隙間な
どが低減出来るとしている。
【0006】図2(b)の工程の後は、図2(c)のよ
うに第2層配線導体107を成長させ、通常の半導体素
子の製造方法を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記文
献が開示する従来の製造方法では、1)第3の絶縁膜の
エッチング速度が第2の絶縁膜のエッチング速度より速
いエッチング方法と、2)第2の絶縁膜のエッチング速
度が第1の絶縁膜のエッチング速度より速いエッチング
方法との2つのエッチング方法が必要であるため以下に
示す問題及び困難点がある。
【0008】A)同一装置で行う場合2つのエッチング
条件が必要である。前記文献が示す効果を得ようとした
場合、2つの絶縁膜に対するエッチング速度の差は、あ
る一定以上必要である。第3の絶縁膜のエッチング速度
と、第2の絶縁膜のエッチング速度とを異なるエッチン
グ条件を設定するに加えて、且つ第2の絶縁膜のエッチ
ング速度と第1の絶縁膜のエッチング速度とを異なる条
件を設定せねばならず、エッチング技術に負うところが
多い。2つのエッチング条件が、同一の装置で得られる
とは限らず、それを無理して得ようとすればエッチング
速度のウェハ内均一性などの量産性に関わるエッチング
性能が損なわれる可能性が大である。また2つのエッチ
ング条件が異なるエッチングガスを要求する場合もあ
り、このような場合はエッチング装置に過大な設備を要
求するものである。
【0009】B)また、同一装置で行う場合2つのエッ
チング条件の間に、ある一定時間の間隔を設定する必要
がある。この時間を十分に設定しないと、後のエッチン
グ条件が、先のエッチング条件に干渉されて不十分なエ
ッチング状態になり得る。したがってエッチング処理時
間が長くなり、量産性を損なう。
【0010】C)また同一装置で行わない場合は、もち
ろん2つのエッチング装置を要することになり、コスト
の増加、処理時間の増加につながりやはり量産性を損な
う。D) 同一装置で行っても、そうでなくても2つの
エッチング条件のうち、先のエッチングを止める時間設
定が困難である。エッチング時間が短すぎれば、従来方
法で示した、第3の絶縁膜のエッチング不十分となり残
留し、後のエッチング条件は第3の絶縁膜に対してエッ
チング速度が十分に有るとは限らないので、コンタクト
部の絶縁膜残りにつながる。またエッチング時間が長す
ぎると第3の絶縁膜だけではなく第2の絶縁膜をもすべ
てエッチング除去してしまいそのまま第1の絶縁膜がエ
ッチングされる可能性がある。この場合前記文献が得よ
うとする効果は著しく損なわれる。
【0011】この発明は、以上述べたコンタクトホール
を形成するためのエッチング方法として2つのエッチン
グ条件が必要であることにより発生する前記欠点を除去
するために、前記図2(b)のA部絶縁膜があまりエッ
チングされないという効果を保ちつつ、コンタクトホー
ル形成のためのエッチング条件が一つですむように層間
絶縁膜と形成し、その結果量産性を損わずに高信頼性の
素子を得ることができる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】前記目的を達成するた
め、本発明は、第1の絶縁膜の少なくとも表面部を第2
の絶縁膜のエッチング速度と異なる(遅い)層とし、そ
の第1の絶縁膜に溝を形成して該溝に第1の配線導体を
埋め込み、その上に第2の絶縁膜を形成して、その第2
の絶縁膜のエッチング速度が前記第1の絶縁膜の少なく
とも表層のエッチング速度より速いエッチング方法でコ
ンタクトホールを形成するようにしたものである。
【0013】
【作用】前述したように、本発明は、表層が第2の絶縁
膜のエッチング速度と異なる第1の絶縁膜の溝に第1の
配線導体を形成し、その上に第2の絶縁膜を1種類の材
料で形成して、そこに前述した条件でエッチングしてコ
ンタクトホールを形成するようにしたので、コンタクト
ホールを形成するエッチング条件は1つでよい。従っ
て、従来技術の2つのエッチング条件が必要であったこ
とによる悪い影響は解消され、量産性、信頼性ともに向
上する。
【0014】
【実施例】図1に本発明の工程を主要部の断面図で示
し、以下に説明する。
【0015】まず、図1(a)に示すように、基板10
0上に第1の絶縁膜の下層(これを以下第1の1の絶縁
膜と記す)11として、従来同様P−CVD法でSiH
4 P−SiOを7000Å程度の厚さ形成し、続いて、
その上に第1の2の絶縁膜12として、これもP−CV
D法でP−SiNを4000Å程度の厚さ形成する。こ
の第1の2の絶縁膜12は、後述する第2の絶縁膜2と
エッチング速度が異なる(第2の絶縁膜2より遅い)層
である。この後、前記第1の2の絶縁膜12上に、レジ
スト(ホトレジスト)3を塗布し、第1の配線導体を前
記第1の絶縁膜11,12の所定箇所に埋め込むための
溝が形成できるようパターニングし、そのレジスト3を
マスクにして前記第1の絶縁膜11,12をエッチング
して配線パターン用の溝7を形成する。
【0016】次いで、図1(b)に示すように、前記工
程で得た構造の上に、第1の配線導体4としてA1−1
%Si−0.5%Cuを高温アルミスパッタ法(500
℃程度)で10000Å程度の厚さ形成する。勿論、前
記溝7はその第1の配線導体4で埋められる。なお、前
記第1の配線導体4の形成は、コリメートスパッタ法で
もブランケット−タングステン法でもよい。
【0017】この後、図1(c)に示すように、前記工
程で形成された構造の上部をエッチバック法または化学
機械研磨法(CMP)で、前記第1の2の絶縁膜12の
厚さが2000Å程度になるようエッチングまたは研磨
して平坦化する。このとき、当然、前記第1の絶縁膜1
1,12の溝7に埋め込まれた第1の配線導体4の表面
は露出する。
【0018】次いで、図1(d)に示すように、前記工
程で得た構造の上に第2の絶縁膜2として、前記第1の
1の絶縁膜11と同じSiH4 P−SiOの1種類の材
料でP−CVD法のより6000Å程度の厚さ形成し、
その第2の絶縁膜2の所定箇所(本実施例では前記第1
の絶縁膜11,12の溝7に埋め込まれた第1の配線導
体4のうち、図1(d)で示す左側の該導体4の上部)
に、コンタクトホール8を、従来同様パターニングした
レジスト5をマスクにして公知のホトリソグラフィ・エ
ッチング技術で形成する。このときのエッチングは、前
記第2の絶縁膜2のエッチング速度が第1の2の絶縁膜
12のエッチング速度より速いエッチング方法で行な
う。即ち、エッチング条件はこれ1つでよい。これは従
来技術で説明した第1の配線導体4とコンタクトホール
8とがずれた部分(従来技術の図2で示したA部)に不
要な隙間ができるのを防止する効果を持たすためであ
る。
【0019】この後は従来同様、図1(e)に示すよう
に、前記レジスト5を除去して、その構造の上に第2の
配線導体6を第1の配線導体4と同種同様の方法で80
00Å程度の厚さ形成する。このようにして、第1の配
線導体4と第2の配線導体6とが第2の層間絶縁膜2を
隔ててコンタクトされる構造が出来上がる。
【0020】以上説明した実施例では、第1の絶縁膜を
11と12の2層構造としたが、これは第2の絶縁膜2
とエッチング速度が異なる第1の2の絶縁膜12の1層
だけでもよい。本実施例では、素子の高速動作を考慮し
て誘電率が比較的高い(5〜7)P−SiNを第1の2
の絶縁膜として用いた。
【0021】また、第1の絶縁膜としてSiOBN膜を
用いてもよい。このSiOBN膜はSiH4 ,NH3
2 O,B2 6 ガスを用いてP−CVD法で形成すれ
ばできる。ただし、第2の絶縁膜とエッチング速度の違
いをつけることは、本実施例のP−SiNの場合と比較
するとやや困難である。その結果、エッチング速度がや
や低下するが、素子高速化には有効である。
【0022】さらに、第1の絶縁膜11,12特に第1
の2の絶縁膜12を第2の絶縁膜2とエッチング速度が
異なるようにするために、第2の絶縁膜2と異なる材料
としたが、これを同じ材料として、第1の絶縁膜側の表
面をいわゆる表面処理して第2の絶縁膜2とエッチング
速度が異なるように、少なくとも前記表面を加工しても
よい。例えば、図1(c)の段階で、第2の絶縁膜と同
じ材料とした第1の絶縁膜に対して、NHガスを用いた
プラズマ処理を行なってもよいし、Nをイオン注入法で
注入して熱処理してもよい。ただ、この熱処理は第1の
配線導体4への影響を考慮して行なわなければならな
い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
とも表層が第2の絶縁膜のエッチング速度と異なる第1
の絶縁膜の溝に第1の配線導体を形成し、その上に第2
の絶縁膜を1種類の材料で形成して、そこに前述した条
件でエッチングしてコンタクトホールを形成するように
したので、コンタクトホールを形成するエッチング条件
は1つでよい。従って、従来技術のように2つのエッチ
ング条件が必要であることによる悪い影響は解消され、
量産性、信頼性ともに向上する。
【0024】また、第1の絶縁膜の少なくとも表面のエ
ッチング速度は第2の絶縁膜のエッチング速度より遅い
ので、従来技術における第1の配線導体とコンタクトホ
ールとがずれた場合のその部分に不要な隙間ができるこ
とを防止する効果も従来同様得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の工程断面図
【図2】従来例の工程断面図
【符号の説明】
2 第2の絶縁膜 3,5 レジスト 4 第1の配線導体 6 第2の配線導体 7 溝 8 コンタクトホール 11 第1の1の絶縁膜 12 第1の2の絶縁膜 100 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)半導体基板上に第1の絶縁膜を形
    成し、該第1の絶縁膜の所定位置に溝を形成する工程、 (b)前記第1の絶縁膜の溝に第1の配線導体を埋め込
    むように形成し、該第1の配線導体の表面が前記第1の
    絶縁膜の表面と同一面で露出するよう表面を平坦化する
    工程、 (c)前記表面に、前記第1の絶縁膜とはエッチング速
    度が異なる第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の
    溝に埋め込まれた第1の配線導体の上部の位置にコンタ
    クトホールを形成する工程、 (d)前記第2の絶縁膜に形成したコンタクトホールを
    埋めるように第2の配線導体を形成する工程、 以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第2の絶縁膜にコンタクトホールを
    形成する方法として、該第2の絶縁膜のエッチング速度
    が前記第1の絶縁膜の少なくとも表面部のエッチング速
    度より速いエッチング方法でエッチングすることを特徴
    とする請求項1記載の半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の絶縁膜の少なくともその表面
    部を、前記第2の絶縁膜とエッチング速度が異なる層と
    することを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製造
    方法。
JP14624993A 1993-06-17 1993-06-17 半導体素子の製造方法 Pending JPH0714918A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5972774A (en) * 1995-02-21 1999-10-26 Nec Corporation Process for fabricating a semiconductor device having contact hole open to impurity region coplanar with buried isolating region

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5972774A (en) * 1995-02-21 1999-10-26 Nec Corporation Process for fabricating a semiconductor device having contact hole open to impurity region coplanar with buried isolating region

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