JPH11307532A - 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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JPH11307532A
JPH11307532A JP10115696A JP11569698A JPH11307532A JP H11307532 A JPH11307532 A JP H11307532A JP 10115696 A JP10115696 A JP 10115696A JP 11569698 A JP11569698 A JP 11569698A JP H11307532 A JPH11307532 A JP H11307532A
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JP
Japan
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insulating film
conductive layer
etching
semiconductor device
resist film
Prior art date
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JP10115696A
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English (en)
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Kaoru Hanada
薫 花田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁膜の上層に配線層をパターン形成するとき
に、レジスト膜に対する選択比を確保し、配線層の肩部
および/あるいは側壁部をエッチングすることがなく品
質の高い配線層を形成することができる半導体装置の製
造方法を提供する。 【解決手段】基板10上に酸化シリコン系の第1絶縁膜
11を形成し、第1絶縁膜11の上層に窒化シリコン系
の第2絶縁膜12を形成し、第2絶縁膜12の上層に導
電層13を形成する。次に、導電層13の上層にレジス
ト膜14を形成し、レジスト膜14をマスクとして導電
層13のエッチングを行い、導電層13をパターン加工
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、絶縁膜の上層に配線層を有する半導体
装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のVLSI等に見られるように半導
体装置の高集積化及び高性能化が進展するに伴い、半導
体装置の微細加工が必須の条件となってきている。半導
体装置を微細に加工するために、例えばトランジスタの
ゲート電極のゲート幅やDRAMなどでのキャパシタの
占有面積を狭める一方で、配線部も同様に微細に加工す
ることが必要になってきている。
【0003】例えば、基板上に形成された絶縁膜の上層
にアルミニウム配線を形成するには、以下のようにして
行う。まず、図2(a)に示すように、シリコン半導体
基板10上に形成した図示しないトランジスタやキャパ
シタなどの半導体素子を被覆して、例えばCVD(Chem
ical Vapor Deposition )法などにより全面にBPSG
(ホウ素およびリンを含有する酸化シリコン)などの酸
化シリコン系絶縁体を堆積させ、リフローあるいはエッ
チバックなどにより平坦化して層間絶縁膜11を形成す
る。次に、層間絶縁膜11の上層に例えばスパッタリン
グ法によりアルミニウムを堆積させ、導電層13を形成
する。次に導電層13の上層に、フォトリソグラフィー
工程により配線パターンのレジスト膜14をパターニン
グ形成する。
【0004】次に、図2(b)に示すように、例えばプ
ラズマエッチングなどによりレジスト膜14をマスクと
してエッチングを行い、導電層13を配線パターンに加
工して配線層13aを形成する。エッチングガスについ
ては、例えばBCl3 ,Cl2 などを主ガスとすること
で、レジスト膜に対する高い選択比などの特性を満たす
ことができる。このとき、配線層13aをパターン形成
するためのエッチングにおいては同時にレジスト膜14
もスパッタリングによりエッチングされ、レジスト膜成
分が配線層13aの側壁面に堆積して、側壁保護膜15
が形成される。側壁保護膜15により被覆されているこ
とにより、配線層13aが側壁面からエッチングされる
のを防止することができる。
【0005】次に、レジスト膜14および側壁保護膜1
5を除去することで、図2(c)に示すように層間絶縁
膜11の上層に配線層13aを形成することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
導電層のエッチング工程において、以下のような問題が
生じることがある。半導体装置の微細化、縮小化が進め
られるにつれて基板上に形成される半導体素子はますま
す立体化して形成され、この半導体素子の高さの違いな
どに起因してリフローなどの平坦化処理を施しても層間
絶縁膜11の表面にはある程度の段差が残ることにな
り、この段差部分において短絡を残すことなく所望の配
線パターンに配線層を加工するために、配線層13aを
パターン形成するためのエッチング工程においてはある
程度のオーバーエッチング量が必要となっている。この
とき、図2(b)に示すように、エッチング領域の層間
絶縁膜11の上面までエッチングされることになる。
【0007】配線層の下層となる層間絶縁膜として、B
PSGなどの酸化シリコン系絶縁膜を用いる場合、図3
(a)に示すように、上記のオーバーエッチングにおい
て層間絶縁膜11の表面が露出した時点から酸素
(O2 )16が放出される。この酸素はレジスト膜のエ
ッチング速度を加速させ、レジスト膜14および側壁保
護膜15に対する選択比を低下させることになる。側壁
保護膜15の堆積速度よりもエッチング速度が速い場
合、ついには側壁保護膜15は消失し、図3(b)に示
すように、配線層13aの側壁部13bがエッチングさ
れてしまい、配線層13aの断線や抵抗上昇の原因とな
って、配線層の品質が低下してしてしまう。
【0008】半導体装置のさらなる微細化、縮小化が進
められるにつれて層間絶縁膜の表面に残る段差の程度は
大きくなってくるので、オーバーエッチング量をさらに
増加することになり、放出される酸素の量が増加するの
で上記の問題はますます顕在化してくる。
【0009】また、半導体装置の微細化、縮小化を進め
る中で、レジスト膜の薄膜化が要求されていおり、レジ
スト膜のエッチング速度が速い場合、消失してしまうこ
ともある。このとき、加工した配線層13aの肩部が露
出してしまい、エッチングされて上記と同様に配線層1
3aの断線や抵抗上昇の原因となって、配線層の品質が
低下することになる。さらに、レジスト膜が薄膜化され
ると側壁保護膜を形成するためのレジスト膜成分の供給
が減少(あるいはレジスト膜自体がエッチングにより消
失した場合にはレジスト膜成分の供給は停止)するため
に側壁保護膜が消失しやすくなっており、上記の問題が
発生しやすくなってきている。
【0010】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明の目的は、絶縁膜の上層に配
線層をパターン形成するときに、レジスト膜に対する選
択比を確保し、配線層の肩部および/あるいは側壁部を
エッチングすることがなく品質の高い配線層を形成する
ことができる半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に酸化シ
リコン系の第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁
膜の上層に窒化シリコン系の第2絶縁膜を形成する工程
と、前記第2絶縁膜の上層に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上層にレジスト膜を形成する工程と、前記
レジスト膜をマスクとして前記導電層のエッチングを行
い、前記導電層をパターン加工する工程とを有する。
【0012】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
基板上に酸化シリコン系の第1絶縁膜を形成し、第1絶
縁膜の上層に窒化シリコン系の第2絶縁膜を形成し、第
2絶縁膜の上層に導電層を形成する。次に、導電層の上
層にレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとして導
電層のエッチングを行い、導電層をパターン加工する。
【0013】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、酸化シリコン系の第1絶縁膜の上層に窒化シリコ
ン系の第2絶縁膜を形成し、その上層に導電層を形成し
て、エッチングによりパターン加工を行う。従って、導
電層のパターン加工のエッチングにおいてある程度のオ
ーバーエッチング量を有していても、窒化シリコン系の
第2絶縁膜が露出して酸化シリコン系の第1絶縁膜は露
出しない。従って、レジスト膜のエッチング速度を加速
させる酸素が放出されないので、レジスト膜に対する選
択比は低下しない。これにより、導電層の肩部が露出す
ることはなくなり、加工した導電層の肩部がエッチング
されて断線や抵抗上昇などを引き起こすことがなく、品
質を維持した配線層を形成することができる。
【0014】上記の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記導電層をアルミニウムにより形成する。本発明
の半導体装置の製造方法においては、断線や抵抗上昇な
どを引き起こすことがなく、品質を維持したアルミニウ
ム配線を形成することが可能である。
【0015】上記の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記導電層をパターン加工する工程においては、B
Cl3 およびCl2 を主ガスとするプラズマエッチング
によりエッチングを行う。レジスト膜に対する高い選択
比などの特性を満たして導電層をパターン加工すること
ができる。
【0016】上記の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記導電層をパターン加工する工程においては、パ
ターン加工された導電層の側壁面にレジスト膜成分の側
壁保護膜を形成しながら加工を行う。これにより、加工
した導電層が側壁面からエッチングされるのを防止する
ことができ、断線や抵抗上昇などを引き起こすことがな
く、品質を維持した配線層を形成することができる。
【0017】上記の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記導電層をパターン加工する工程においては、所
定のオーバーエッチング量を持ってエッチングを行う。
半導体装置の微細化、縮小化が進められるにつれてオー
バーエッチング量を増加させる必要が生じるが、本発明
の半導体装置の製造方法によれば、オーバーエッチング
の際に絶縁膜から酸素を放出させない済むので、十分な
オーバーエッチングを施しても断線や抵抗上昇などを引
き起こすことがなく、品質を維持した配線層を形成する
ことができる。
【0018】上記の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記第2絶縁
膜を形成する工程の前に、前記第1絶縁膜の平坦化処理
を行う工程をさらに有する。リフローなどの平坦化処理
を行うことでその上層に形成する第2絶縁膜も平坦化し
て形成でき、これにより導電層のパターン加工がしやす
くなる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態のか
かる半導体装置の製造方法について、図面を参照して説
明する。
【0020】まず、図1(a)に示すように、シリコン
半導体基板10上に形成した図示しないトランジスタや
キャパシタなどの半導体素子を被覆して、例えばCVD
(Chemical Vapor Deposition )法などにより全面にB
PSG(ホウ素およびリンを含有する酸化シリコン)な
どの酸化シリコン系絶縁体を堆積させ、リフローあるい
はエッチバックなどにより平坦化して第1層間絶縁膜1
1を形成する。次に、第1層間絶縁膜11の上層に例え
ばCVD法により窒化シリコンを堆積させ、第2層間絶
縁膜12を形成する。次に、第1層間絶縁膜11および
第2層間絶縁膜12に対してコンタクトホール(不図
示)を開口し、コンタクトホール内に例えばタングステ
ンプラグ(不図示)を形成した後、第2層間絶縁膜12
の上層に例えばスパッタリング法によりアルミニウムを
堆積させ、導電層13を形成する。次に導電層13の上
層に、フォトリソグラフィー工程により配線パターンの
レジスト膜14をパターニング形成する。
【0021】次に、図1(b)に示すように、例えばプ
ラズマエッチングなどによりレジスト膜14をマスクと
してエッチングを行い、導電層13を配線パターンに加
工して配線層13aを形成する。エッチングガスについ
ては、例えばBCl3 ,Cl2 などを主ガスとすること
で、レジスト膜に対する高い選択比などの特性を満たす
ことができる。このとき、配線層13aをパターン形成
するためのエッチングにおいては同時にレジスト膜14
もスパッタリングによりエッチングされ、レジスト膜成
分が配線層13aの側壁面に堆積して、側壁保護膜15
が形成される。側壁保護膜15により被覆されているこ
とにより、配線層13aが側壁面からエッチングされる
のを防止することができる。
【0022】また、上記の導電層のエッチング工程にお
いては、第2層間絶縁膜12の表面に残された程度の段
差部分において短絡を残すことなく所望の配線パターン
に配線層を加工するために、所定のオーバーエッチング
量を持ってエッチングする。これにより、図1(b)に
示すように、エッチング領域の第2層間絶縁膜12の上
面までエッチングされることになる。本実施形態におい
ては、導電層13の下層に窒化シリコンの第2層間絶縁
膜12を形成しているので、十分な量のオーバーエッチ
ングを行ってもBPSG(酸化シリコン)の第1層間絶
縁膜が露出することはなく、酸素が放出されてレジスト
膜のエッチング速度が加速されることはない。
【0023】次に、レジスト膜14および側壁保護膜1
5を除去することで、図1(c)に示すように、第2層
間絶縁膜12の上層に配線層13aを形成することがで
きる。
【0024】本実施形態にかかる半導体装置の製造方法
によれば、上記の導電層のエッチング工程において十分
な量のオーバーエッチングを行っても酸素が放出されて
レジスト膜のエッチング速度が加速されることはなく、
レジスト膜14に対して選択比を有してエッチングする
ことが可能である。これにより、側壁保護膜15が消失
して配線層13aの側壁部13bがエッチングされた
り、また、レジスト膜14自体が消失して配線層13a
の肩部が露出してエッチングされることがなく、断線や
抵抗上昇などを引き起こすことがなく、品質を維持した
配線層を形成することができる。
【0025】本発明は、DRAMなどのMOSトランジ
スタ系の半導体装置や、バイポーラ系の半導体装置、あ
るいはA/Dコンバータなど、配線層を有する半導体装
置であればなんでも適用できる。装置の微細化、縮小
化、小型化が進められた半導体装置において、断線や抵
抗上昇などを引き起こすことがなく、品質を維持した配
線層を提供することができる。
【0026】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、配線層としてアルミニウムを用いている
が、アルミニウムに限らず、エッチングにより配線パタ
ーンに加工可能な導電性材料であればよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが
できる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁膜の上層に配線層
をパターン形成するときに、レジスト膜に対する選択比
を確保し、配線層の肩部および/あるいは側壁部をエッ
チングすることがなく品質の高い配線層を形成すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の半導体装置の製造方法の製造工
程を示す断面図であり、(a)はレジスト膜の形成工程
まで、(b)は導電層の配線パターンの加工工程まで、
(c)はレジスト膜および側壁保護膜の除去工程までを
示す。
【図2】図2は従来例の半導体装置の製造方法の製造工
程を示す断面図であり、(a)はレジスト膜の形成工程
まで、(b)は導電層の配線パターンの加工工程まで、
(c)はレジスト膜および側壁保護膜の除去工程までを
示す。
【図3】図3は従来例の半導体装置の製造方法における
問題点を説明するための断面図であり、(a)は導電層
の配線パターンの加工工程において層間絶縁膜から酸素
が放出される様子を示し、(b)は配線層の側壁部がエ
ッチングされている様子を示す。
【符号の説明】
10…半導体基板、11…(第1)層間絶縁膜、12…
第2層間絶縁膜、13…導電層、13a…配線層、14
…レジスト膜、15…側壁保護膜、16…酸素。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に酸化シリコン系の第1絶縁膜を形
    成する工程と、 前記第1絶縁膜の上層に窒化シリコン系の第2絶縁膜を
    形成する工程と、 前記第2絶縁膜の上層に導電層を形成する工程と、 前記導電層の上層にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクとして前記導電層のエッチング
    を行い、前記導電層をパターン加工する工程とを有する
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記導電層をアルミニウムにより形成する
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記導電層をパターン加工する工程におい
    ては、BCl3 およびCl2 を主ガスとするプラズマエ
    ッチングによりエッチングを行う請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記導電層をパターン加工する工程におい
    ては、パターン加工された導電層の側壁面にレジスト膜
    成分の側壁保護膜を形成しながら加工を行う請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記導電層をパターン加工する工程におい
    ては、所定のオーバーエッチング量を持ってエッチング
    を行う請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】前記第1絶縁膜を形成する工程の後、前記
    第2絶縁膜を形成する工程の前に、前記第1絶縁膜の平
    坦化処理を行う工程をさらに有する請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】前記平坦化処理としてリフローを行う請求
    項6記載の半導体装置の製造方法。
JP10115696A 1998-04-24 1998-04-24 半導体装置の製造方法 Pending JPH11307532A (ja)

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