JPS63234548A - 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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JPS63234548A
JPS63234548A JP62067934A JP6793487A JPS63234548A JP S63234548 A JPS63234548 A JP S63234548A JP 62067934 A JP62067934 A JP 62067934A JP 6793487 A JP6793487 A JP 6793487A JP S63234548 A JPS63234548 A JP S63234548A
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JP
Japan
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film
insulating film
conductive layer
refractive index
etching
Prior art date
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JP62067934A
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English (en)
Inventor
Masaaki Shimokawa
下川 公明
Hiroshi Hougen
寛 法元
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment
    • H10W20/071Manufacture or treatment of dielectric parts thereof
    • H10W20/081Manufacture or treatment of dielectric parts thereof by forming openings in the dielectric parts
    • H10W20/082Manufacture or treatment of dielectric parts thereof by forming openings in the dielectric parts the openings being tapered via holes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/942Masking
    • Y10S438/948Radiation resist
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/978Semiconductor device manufacturing: process forming tapered edges on substrate or adjacent layers

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、上下の配線層間の電気的接触を得るための
層間絶縁膜の段差部での導電層配線膜厚が薄くなるのを
防止するようにした半導体素子の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来のアルミ金属化中におけるDCバイアススバタリン
グの影響に関しては、5olid 5tate Tec
hnology(ソリッドステイトチクノロソー) J
anuary 1984 。
P135〜P138に記載されている。
第3図は従来の半導体素子の製造方法において、上下2
層の導電層間の電気的接触を得るための製造工程を示し
たものである。
まず、第3図(&)に示すように、下層の導電層(アル
ミ、ポリ−シリコンなど)11の配線形成の後に絶縁膜
(PSGまたはBPSG)12’eCVD(Chemi
cal Vapour Deposition 、化学
的気相成長)で800OA成長させ、その後通常のホ)
 IJソ工程によりレジスト13をノンターニングして
孔14を設け、このレソスト13をマスクにしてプラズ
マドライエツチングで絶縁膜12をエツチングすると、
第3図(IL)のごとくになる。
この後レジスト13を除去し、第3図(b)のようにス
パッタリングにより上層の導電層15を700OA成長
した後に、通常のホトリソエツチングにょシ、上層の配
線を形成する。
また、下層の配線層11がポリ−シリコンなどの高融点
である材質の場合には、PSG  (またはBPSG)
による絶縁膜12を8oo〜1ooo℃で溶融させ、急
峻な段差をゆるやかにした後に、第3図(C)に示すよ
うに上層の導電層15を成長させる。
(発明が解決しよりとする問題点) しかし、このような従来の製造方法では、第3図(a)
の孔140部分の絶縁膜12の段差部では、スパッタリ
ング法のいわゆるシャド効果により段差部側壁部におけ
る上層の導電F@15は、第3図(b)の15a(以下
薄い厚膜という)のように膜厚が薄くなる。この膜厚が
薄いことで、この薄い厚膜15aの部分では電流密度が
高(なシ、エレクトロマイグレーションにより導電層断
線などが起り、素子配線の信頼性低下につながる。
また、下層の導電層11がポリ−シリコンなどの高融点
である材質のときは、絶縁膜(PSG)12を800〜
1000℃の高温の熱処理で溶融させ、急峻な段差をな
だらかにしているが、半導体基板に不純物イオン注入法
で形成された拡散層不純物をさらに拡散させ、MOS)
ランソスタ素子などの特性劣化につながっている。
この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
層間絶縁膜の段差部で導電層配am厚が薄くなるという
問題点と、配線下側のMOS)ランソスタ素子などの特
性劣化を起こす点について解決した半導体素子の製造方
法を提供するもので  ・ある。
(問題点を解決するための手段〕 この発明は半導体素子の製造方法において、第1の導′
RL層配線を形成した後に膜厚方向に徐々に屈折率が変
化するシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とで構成させる
絶縁層を形成する工程と、絶縁膜の屈折□率変化に対し
て膜上方の屈折率の膜に対してエツチングレ−トが大き
くかつ膜下方の屈折率の膜に対してエツチングレートが
小さいエツチング溶液を付ける工程とを導入したもので
ある。
(作 用) この発明によれば、半導体素子の製造方法において、以
上のような工程を導入したので、導電層間の絶縁膜を一
様な膜質ではなく、膜厚方向に徐々に膜質を変えて形成
し、所定のエツチングレートに対して膜厚方向でエツチ
ングレートが違うように絶縁膜が成長され、エツチング
時に絶縁膜は上方にいくにしたがってエツチングされ、
急峻な段差がゆるやかな斜面になり、したがって、前記
問題点が除去できる。
(実施例) 以下、この発明の半導体素子の製造方法の実施例につい
て図面に基づき説明する。第1図(a)ないし第1図(
c)はその一実施例の工程説明図である。
まず、第1図(a)に示すように、Si基板5上に5i
n2による1絶縁層6を形成し、この絶縁層6上に下層
の導電潜記′a(アルミ、ポリ−シリコンなど)1を形
成した後に、絶縁膜2’e8000A成長する。
ただし、絶縁膜2はプラズマCVDによるシリコン窒化
膜(以下P −SiNという)とプラズマCVDによる
シリコン酸化窒化膜(以下P −5iON  という)
によ)構成している。
この絶縁膜2の成長方法は以下の通シである。
すなわち、まず、プラズマCVD成長条件のうち放電出
力の132Wと反応圧力1.9Torrと、成長温度3
80℃は1足する。
膜成長開始から膜厚が100OA程度になるまでは、S
iH,流量= 130 Beam、 NH3流量=80
08ccmで成長する。この成長時間は4分程度である
続いて、次の4分間でNH3流量を800 accmか
ら1800gccm K徐々に増加していく。これで膜
厚は約2000A程度になる。
続く20分間では、NHs流量を1800 accmか
ら400 secmに、N、0流量を0から1400 
secmに、両者の流量の合計が1800 secm 
 になるように保ちながら、それぞれ徐々に減少増加さ
せる。
このようにして、絶縁膜2を形成すると、絶縁膜2の最
下部の100OAは屈折率2.OcD P−8iNで、
最上部は屈折$1.63のP −5iONになっている
。中間部は下方のP −SINが屈折率2.0から1.
88と上方に行くにしたがい徐々に低(なシ、その上方
のp−5iON  も1.88から上方にいくにしたが
い徐々に低くなシ、最上部の1.63まで低くなってい
る。
以上のようにして、絶!11M2を形成した後に、通常
のホトリン工程によりレジスト3をパターニングして′
#i気的気触接触るための孔4を設け、残ったレジスト
3をマスクにして通常のプラズマドライエッチングエa
(fcとえば、放′成出力250W。
反応圧力0.45Torr、 SFa流m 148se
cm、 H6611cem)で絶縁膜2をエツチングし
、この後、02ドライプラズマエツチング′f:10〜
20秒行う(スライドエツチング)。このようにして、
第1図(a)の構造を得る。
続いて、この後4電1d lがポリ−シリコンのときは
緩衝フン酸(5%HF 二NH4F )に10分間漬け
る。
とζろが、このエツチング溶液に対するエツチングレー
トはP−8iONで第2図のようになっている。絶縁膜
2の最下層部1000Aの屈折率2.0のP−8iNの
エツチングレートはせいぜい100A/−であり、この
上#1000A4)P−8IN(/ll[l折率2.0
〜1.88 )はこの100A/mがら第2図姉示す1
80A/−の範囲て上方に行くほどエツチングレートは
大きくなっている。
すなわち、絶縁膜2の最下部1000Aは片側1000
Aはどしか横にエツチングされないが、その上方は上方
の膜はど屈折率が低く々シ、徐々にエツチングレートが
高くなるので、第1図(b)のような構造になる。
導電Mlがアルミのときは前記緩衝フッ酸を2、氷酢酸
を1の割合で混合した溶液に漬ける。このエツチング溶
液に対しても絶縁膜2の屈折率に対するエツチングレー
トは第2図と同様の傾向を示すので、第1図(b)とほ
ぼ同じ構造になる。
この後、レジスト3を除をした後にスパッタリングによ
り、導電層7(アルミなどの第2配線層)を7000A
成長させ、第1図(c)の構造を得る。
なお、絶縁膜2を形成するのにこの実施例では下方から
上方に屈折率が低くなるように成長させたが、この反対
に下方から上方に、屈折率が高くなるように成長させて
もよい。
なぜなら、P −5iONSP −SiN ノJm折串
変化に対して硝酸系エツチング溶液、リン酸系エツチン
グ溶液のエツチングレートはフッ酸系エツチング溶液の
エツチングレートは第2図とは逆の傾向を示すからであ
る。
また、このエツチングはウェットエツチングではなく、
等方性のプラズマドライエツチングでもよい。上方はど
屈折率が低い農では、02F、  ガス、CHFB ガ
ス主体のプラズマドライエツチングヲ行い、また、上方
はど屈折率が高い膜では、SF6ガス主体のプラズマド
ライエツチングを行えば第1図(b)と同様な形状が得
られる。
さらに、この発明によれは、第1図(b)で形成した斜
面の形状を容易に制御できる。NHaガス流量、N20
ガス流量の増減の割合ヲFA整すればよい。もちろんS
iH4ガス流量や、他の成長条件を変化させることによ
っても可能である。
半導体素子の高集積化に伴い、孔4の形状も周囲の構造
など〃1ら制限金堂けることも多くあるので、このよう
に孔4の斜面の形状が容易に制御できることは今後、ま
ずますこの発明の利点は増大する。
〔発明の効果〕
以上、杆軸に説明したようにこの発明によれば、膜厚方
向に膜質が違う絶縁膜を導入し、エッチャントに対する
エツチングレートの差を利用し、なだらかな斜面を形成
するようにしたので、エレクトロマイグレーションによ
る導電層の断線がなくなり、熱処理2加えることlく、
この絶縁膜上の導電層の信頼性が高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a>ないし第1図(C)はこの発明の半導体素
子の製造方法の一実施例の工程説明図、第2図は同上実
施例により形成される導電層間の絶縁膜のシリコン窒化
膜とシリコン酸化窒化膜のエツテングレートおよび屈折
率を示す図、第3図(a)ないし第3図(c)は従来の
半導体素子の製造方法の工程説明図である。 1・・・導電層配線、2・・・絶縁膜、3・・・レソス
ト、4・・・孔、5・・・St基板、6・・・絶縁層、
7・・・導電層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)基板上に絶縁層を介して第1の導電層配線を形成
    した後に膜厚方向に漸次屈折率が変化するプラズマ気相
    成長法によるシリコン窒化膜とプラズマ気相成長法によ
    るシリコン酸化窒化膜とにより構成される絶縁膜を形成
    する工程と、 (b)ホトリソ工程により上記絶縁膜上にレジストをパ
    ターニングした後プラズマドライエッチングにより電気
    的接触を得る孔を形成する工程と、 (c)上記絶縁膜の屈折率変化に対して膜上方の屈折率
    の膜に対してエッチングレートが大きくかつ膜下方の膜
    に対してエッチングレートが小さいエッチング液に浸漬
    して上記絶縁膜をエッチングする工程と、 (d)上記パターニングのレジストを除去した後上層の
    導電層を形成する工程と、 よりなる半導体素子の製造方法。
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