JPH1167908A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents
半導体装置およびその製法Info
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Abstract
トホールの形状を有する半導体装置およびその製法を提
供する。 【解決手段】 絶縁膜2の上下に配設される導体6、7
または半導体が絶縁膜2に設けられるコンタクトホール
4を介して接続される半導体装置であって、コンタクト
ホール4が2段形状に形成され、該2段形状のコンタク
トホール4のそれぞれの側面41、42は共にテーパ形
状に形成されると共に、前記2段の下段のテーパの角度
θ2は上段のテーパの角度θ1より小さい角度のテーパ
形状に形成されている。
Description
コンタクトホールを介して絶縁膜の上下に配設される導
体または半導体を接続する半導体装置およびその製法に
関する。さらに詳しくは、絶縁膜に設けられるコンタク
トホールの形状を改良してコンタクトホール内に設けら
れるメタル配線のステップカバレジを改良した半導体装
置およびその製法に関する。
体基板に形成された複雑な回路を配線で接続するため、
層間絶縁膜を介して何層にも配線が形成される場合があ
る。この場合、集積化されるにつれてパターン間の余裕
がなく、絶縁膜に設けられるコンタクトホールの大きさ
は一定の大きさで正確に形成される必要がある。そのた
め、異方性エッチングによりマスクのパターンと垂直に
形成されるようにコンタクトホールは形成される。しか
し、1μm程度の厚さがある絶縁膜を完全に垂直のコン
タクトホールにすると、その垂直部にはメタル配線が堆
積されにくく、ステップカバレジが悪くなり、単位面積
当りの電流密度が高くなることにより、エレクトロマイ
グレーション耐性が悪化する。そのため、ステップカバ
レジを改良するために、等方性ウェットエッチング、等
方性ドライエッチング、および異方性ドライエッチング
を組み合わせた種々のエッチング方法が開示されてお
り、たとえば特開平8−191103号公報には、絶縁
膜の下方の半分程度にはマスクパターンと同じ寸法にな
るように異方性ドライエッチングにより開口し、上部側
には等方性のウェットエッチングやドライエッチングを
行うエッチング方法が開示されている。
タクトホール部分の断面説明図が示されているように、
半導体基板1の表面に設けられた絶縁膜2上にレジスト
マスク3が設けられ、必要なコンタクトホール4を形成
するための開口部30を形成する。そして、等方性のウ
ェットエッチングにより絶縁膜の1/4程度の厚さエッ
チングし、つぎに等方性のドライエッチングによりさら
に1/4程度の厚さエッチングし、残りの1/2程度を
異方性ドライエッチングにより行うものである。その結
果、図3に示されるように、絶縁膜2の半導体基板1側
の1/2程度の厚さは垂直なコンタクトホール4で、上
部の半分程度はテーパ状に形成される。
の上方半分程度を等方性エッチングによりテーパ形状に
にして、残りを異方性エッチングにより垂直に形成する
と、絶縁膜の半分程度とはいえ、垂直部分のメタル層の
カバレジが悪くその角部で断線などが生じやすい。一
方、等方性エッチングの深さを絶縁膜の裏面に近いとこ
ろまで行うと、等方性エッチングは横方向へのエッチン
グが行われやすいため、正確な大きさ(寸法)のコンタ
クトホールを形成しにくいという問題がある。
なされたもので、さらにステップカバレジの改良が図ら
れたコンタクトホールの形状を有する半導体装置および
その製法を提供することを目的とする。
は、絶縁膜の上下に配設される導体または半導体が絶縁
膜に設けられるコンタクトホールを介して接続されるも
ので、前記コンタクトホールが2段形状に形成され、該
2段形状のコンタクトホールのそれぞれの側面は共にテ
ーパ形状に形成されると共に、前記2段の内下段のテー
パの角度は上段のテーパの角度より小さい角度のテーパ
形状に形成されている。
の側面が鉛直方向に対して傾いていることを意味し、側
面が椀状で断面が直線になっていない場合でも上下両端
部を結ぶ線が傾いている場合を含み、その場合のテーパ
の角度はその上下両端部を結ぶ線または平均的な傾きの
角度を意味する。
することにより、ステップカバレジが問題となるコンタ
クトホールの垂直部を、その上部に堆積されるメタル配
線の厚さよりはるかに薄くすることができる。そのた
め、充分に信頼性の高いステップカバレジが得られると
共に、コンタクトホールの大きさを正確に制御すること
ができる。
ための半導体装置の製法は、(a)前記絶縁膜上にレジ
スト膜を設けて開口部を設け、(b)前記レジスト膜を
マスクとして等方性ウェットエッチングにより前記絶縁
膜をエッチングし、(c)異方性に若干等方性要素が加
わったドライエッチングにより前記絶縁膜の残部をエッ
チングすることを特徴とする。
明の半導体装置およびその製法について説明をする。
断面説明図が図1に示されるように、たとえば半導体基
板1上の第1の絶縁膜5上に、第1のメタル配線6と第
2のメタル配線7とが絶縁膜2を介して設けられ、絶縁
膜2に設けられるコンタクトホール4を介して第1のメ
タル配線6と第2のメタル配線7とが電気的に接続され
ている。本発明では、コンタクトホール4が図1に示さ
れるように、2段形状に形成されると共に、その側面は
テーパ形状(椀状の曲面)になるように設けられてい
る。そして第1のメタル配線6側の下段の側面42と鉛
直方向との傾斜角θ2(曲面の平均的な傾斜面と鉛直方
向とのなす角度)が、上段の側面41の鉛直方向との傾
斜角θ1より小さくなるように形成されていることに特
徴がある。
厚さで、通常のSiO2 、Si3 N4 などや、BやPが
ドープされたシリコン酸化膜であるBPSG、PSG、
BSGなどの低融点軟質ガラスなどが用いられる。ま
た、第1および第2のメタル配線6、7は、それぞれA
l、Al-Siなどにより0.5〜1.3μm程度の厚さ
に設けられる。
絶縁膜2の半分程度の深さに形成される、ウェットエッ
チングを主とした等方性エッチングによる径の大きな第
1のホール4a(図2(b)参照)と、絶縁膜2の厚さ
の残りの部分に形成される、異方性のドライエッチング
を主とした径の小さな第2のホール4bとの2段形状に
形成されている。そして、第1のホールの側面41の鉛
直方向とのなす角度θ1が、第2のホールの側面42の
鉛直方向とのなす角度θ2より大きくなるように形成さ
れている。すなわち、第1のホールは縦方向より横方向
の方が多くエッチングされる、主としてウェットの等方
性エッチング液によりエッチングされることにより形成
され、第2のホールは横方向より縦方向の方が多くエッ
チングされる異方性のドライエッチングを主としたエッ
チングにより形成されている。
を図2を参照しながら説明する。なお、図2において、
図1の半導体基板1および第1の絶縁膜5は省略して第
1のメタル配線6から上が図示されている。
子が形成された半導体基板の表面にSiO2 (素子を形
成するときのマスクとして使ったSiO2 および熱処理
で形成されるSiO2 )などからなる第1の絶縁膜を形
成し、その上に第1のメタル配線6をAlなどの蒸着お
よびパターニングにより形成する。そして、図2(a)
に示されるように、その上にたとえばSi3 N4 膜から
なる絶縁膜2を形成し、その表面にレジスト膜3を形成
する。そして、そのレジスト膜3のコンタクトホール形
成場所の上に開口窓30が形成されるようにパターニン
グをする。
FとNH4 Fの混合液であるバッファードフッ酸(BH
F)により等方性のウェットエッチングを行う。このと
き、前述の絶縁膜2とレジスト膜3との密着性の関係
で、深さ方向のエッチングより横方向へのエッチングが
早く進む。そのため縦方向より横方向へ多くエッチング
されて、図2(b)に示されるように、レジスト膜3の
開口窓30より径の大きい第1のホール4aが形成され
る。第1のホール4aの側面41は、表面側で横方向に
多くエッチングされるため、深くなるにしたがって径が
小さくなり、鉛直方向とθ1の角度をなすテーパ形状に
形成される。この角度θ1は、横方向へのエッチングが
早いため、比較的大きくなる。そして、引き続きCF4
/O2 ガスを用いて等方性のドライエッチングにより、
絶縁膜2の厚さの10%程度をエッチングする。このド
ライエッチングは残膜調整のため行うものであるが、こ
の際に図に示されるように椀状の凹面形状になる。
で、SF6 のガスを用いて、平行平板型エッチング装置
により、異方性を主としながら等方性の要素を有するド
ライエッチングにより、図2(c)に示されるように、
第1のメタル層6が露出するまで絶縁膜2をエッチング
する。このエッチングは、等方性の要素を有しているた
め、横方向にもエッチングされるが、縦方向のエッチン
グを主とする異方性がメインになっているため、第1の
ホール4aより径が小さい第2のホール4bが形成され
る。この第2のホール4bは、横方向へのエッチング量
が少ないため、絶縁膜2の最下端部ではレジスト膜3の
開口窓30の径と殆ど同じ大きさに形成されながら、上
部側では横方向にもエッチングされ、その側面42はテ
ーパ形状となり、鉛直方向とθ2の角度をなすように形
成される。したがって、このテーパ角度θ2は、第1の
ホール4aのテーパ角度θ1より小さく形成されてい
る。
lなどを蒸着などにより成膜してパターニングすること
により、第2のメタル配線7を形成する。そしてSi3
N4などを全面に成膜することにより、図示しない保護
膜8(図1参照)を形成することにより、図1に示され
る半導体装置が得られる。
に形成されているため、上段の第1のホールはその大き
さは余り問題にならなく大きな傾斜面を有する側壁の第
1のホールとすることができる。そして、半分程度に薄
くなった絶縁膜でコンタクトホールの最終的な精密な寸
法の径を形成すればよく、その制御が非常に容易とな
り、等方性要素を入れたエッチングを行っても精度のよ
い寸法でコンタクトホールを形成することができると共
に、その上に積層される第2のメタル配線の膜厚の方が
はるかに大きくなるため、ステップカバレジは余り問題
にならなくなる。しかも、絶縁膜が薄くてコンタクトホ
ールの寸法の制御を行いやすくなるため、第2のホール
においても、上方に行くに従ってその径が大きくなるよ
うにテーパ状に形成することができ、角部A(図1参
照)をコンタクトホールの径の位置より横の方向に移す
ことができる。その結果、下段の角部A上の第2のメタ
ル層7の最短距離L1(図1参照)を充分に大きくする
ことができ、断線の虞れは生じない。もちろん、上段の
角部B(図1参照)上の第2のメタル配線7の最短距離
L2もテーパがなだらかであるため、充分に大きく取る
ことができ、断線の虞れは生じない。そのため、非常に
信頼性のよいステップカバレジが得られる。
ウェットエッチングと、等方性の要素を入れた異方性を
主としたドライエッチングの組合せにより2段形状のコ
ンタクトホールを形成しているため、レジストマスクを
1度形成するだけですみ、簡単な製造工程により2段形
状のコンタクトホールを形成することができる。
線の接続の例であったが、半導体基板とメタル配線との
接続でも同様である。また、絶縁膜についてもその材料
は限定されない。
ンタクトホールを介して絶縁膜の上下に存在する導電体
または半導体の接続部のステップカバレジが向上し、半
導体装置の信頼性が非常に高くなる。
断面説明図である。
程を示す断面説明図である。
法の一例を説明する図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁膜の上下に配設される導体または半
導体が絶縁膜に設けられるコンタクトホールを介して接
続される半導体装置であって、前記コンタクトホールが
2段形状に形成され、該2段形状のコンタクトホールの
それぞれの側面は共にテーパ形状に形成されると共に、
前記2段の下段のテーパの角度は上段のテーパの角度よ
り小さい角度のテーパ形状に形成されてなる半導体装
置。 - 【請求項2】 絶縁膜の上下に配設される導体または半
導体を絶縁膜に設けるコンタクトホールを介して接続す
る半導体装置の製法であって、(a)前記絶縁膜上にレ
ジスト膜を設けて開口部を設け、(b)前記レジスト膜
をマスクとして等方性ウェットエッチングにより前記絶
縁膜をエッチングし、(c)異方性に若干等方性要素が
加わったドライエッチングにより前記絶縁膜の残部をエ
ッチングすることを特徴とする半導体装置の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22938997A JPH1167908A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 半導体装置およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22938997A JPH1167908A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 半導体装置およびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167908A true JPH1167908A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16891439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22938997A Pending JPH1167908A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 半導体装置およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167908A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004009296A1 (de) * | 2004-02-26 | 2005-09-22 | Siemens Ag | Anordnung eines elektrischen Bauelements und einer elektrischen Verbindungsleitung des Bauelements sowie Verfahren zum Herstellen der Anordnung |
| JP2013033168A (ja) * | 2011-08-03 | 2013-02-14 | Japan Display East Co Ltd | 表示装置及び表示装置の製造方法 |
| JP2019220598A (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | アルミニウム膜の形成方法 |
| WO2020121804A1 (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電薄膜素子およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP22938997A patent/JPH1167908A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102004009296A1 (de) * | 2004-02-26 | 2005-09-22 | Siemens Ag | Anordnung eines elektrischen Bauelements und einer elektrischen Verbindungsleitung des Bauelements sowie Verfahren zum Herstellen der Anordnung |
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