JPS6155776B2 - - Google Patents
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- JPS6155776B2 JPS6155776B2 JP8681077A JP8681077A JPS6155776B2 JP S6155776 B2 JPS6155776 B2 JP S6155776B2 JP 8681077 A JP8681077 A JP 8681077A JP 8681077 A JP8681077 A JP 8681077A JP S6155776 B2 JPS6155776 B2 JP S6155776B2
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体装置の製造方法、特に絶縁
膜形成方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for forming an insulating film.
CVD法(Chemical Vapor Deposition)法にて
形成した二酸化ケイ素(SiO2)膜を層間絶縁膜と
して多層配線を形成する場合を例に取つて、以下
の説明を行う。 The following explanation will be given by taking as an example a case where a multilayer wiring is formed using a silicon dioxide (SiO 2 ) film formed by a CVD method (Chemical Vapor Deposition) method as an interlayer insulating film.
第1図a〜dは多層配線を形成する従来の方法
の主要工程におけるウエーハの縦断面図である。
まず、第1図aに示すように、公知の方法でシリ
コン(Si)基板1上に第1のSiO2膜2を形成し、
その上に一層目の金属配線3および絶縁物4から
なるプレーナ配線を形成する。次に、第1図bに
示すように、金属配線3および絶縁物4上に
CVD法によつて、第2のSiO2膜5を形成する。
つづいて、第1図cに示すように、フツ素系のエ
ツチング液により、またはガスプラズマなどのド
ライプロセスを用いて、SiO2膜5を選択的に除
去し、スルーホール6を形成する。さらに第1図
dに示すように、第2のSiO2膜5上およびスル
ーホール6内に露出する金属配線3上に二層目の
金属配線7を形成し、一層目の金属配線3と二層
目の金属配線5と接続させることによつて多層配
線を得る。上記のようにして多層配線を形成した
場合、スルーホール6の部分に急峻な段差がある
ため、その部分で金属配線7の厚さが薄くなり、
金属配線7に断線を生じる欠点があつた。 FIGS. 1a to 1d are longitudinal cross-sectional views of a wafer during main steps in a conventional method for forming multilayer wiring.
First, as shown in FIG. 1a, a first SiO 2 film 2 is formed on a silicon (Si) substrate 1 by a known method,
A planar wiring consisting of a first layer of metal wiring 3 and an insulator 4 is formed thereon. Next, as shown in FIG. 1b, on the metal wiring 3 and insulator 4,
A second SiO 2 film 5 is formed by CVD.
Subsequently, as shown in FIG. 1c, the SiO 2 film 5 is selectively removed using a fluorine-based etching solution or a dry process such as gas plasma to form a through hole 6. Furthermore, as shown in FIG. 1d, a second layer of metal wiring 7 is formed on the second SiO 2 film 5 and on the metal wiring 3 exposed in the through hole 6, and a second layer of metal wiring 7 is formed between the first layer of metal wiring 3 and the second layer of metal wiring 3. A multilayer wiring is obtained by connecting with the metal wiring 5 of the second layer. When a multilayer wiring is formed as described above, since there is a steep step at the through hole 6, the thickness of the metal wiring 7 becomes thinner at that part.
The metal wiring 7 had a defect that caused a disconnection.
この発明は、かかる欠点を解消するためになさ
れたもので、シリコン酸化膜の表面から内部に向
かつてスルーホールの開口部が小さくなるよう上
記スルーホールの側壁部に傾斜をもたせることに
より、上記シリコン酸化膜上および上記スルーホ
ール内に形成される金属配線の断線を防止し得る
新規な半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。 The present invention has been made in order to eliminate such drawbacks, and by making the side wall of the through hole slope so that the opening of the through hole becomes smaller from the surface of the silicon oxide film toward the inside, the silicon oxide film It is an object of the present invention to provide a novel method for manufacturing a semiconductor device that can prevent disconnection of metal wiring formed on the oxide film and in the through hole.
この発明は、シリコン酸化膜に形成されるスル
ーホールの側壁部に傾斜をもたせるために、ケイ
素化合物に対する酸素または酸素化合物の流量比
を増大せしめてシリコン酸化膜を気相成長させる
と共に、このシリコン酸化膜に含まれるリンまた
はホウ素のモル濃度を上記気相成長に伴い増大さ
せてシリコン酸化膜を形成し、このようにして形
成されたシリコン酸化膜を選択的にCF4ガスプラ
ズマによつて除去することによりシリコン酸化膜
に形成されるスルーホールの側壁部に傾斜をもた
せるようにしたものである。 The present invention involves growing a silicon oxide film in a vapor phase by increasing the flow rate ratio of oxygen or an oxygen compound to a silicon compound, and growing the silicon oxide film in a vapor phase in order to slope the side wall of a through hole formed in a silicon oxide film. A silicon oxide film is formed by increasing the molar concentration of phosphorus or boron contained in the film during the vapor phase growth, and the silicon oxide film thus formed is selectively removed by CF 4 gas plasma. As a result, the side walls of the through holes formed in the silicon oxide film are made to have an inclination.
これにより、シリコン酸化膜の表面部における
CF4ガスプラズマによるエツチング速度はシリコ
ン酸化膜の内部におけるエツチング速度より大き
くなることから、シリコン酸化膜の表面から内部
に向かつてスルーホールの開口部が小さくなるよ
うにスルーホールの側壁部に傾斜をもたせ得るの
で、金属配線の断線を防止し得る。 As a result, the surface area of the silicon oxide film
Since the etching rate by CF 4 gas plasma is higher than the etching rate inside the silicon oxide film, the side wall of the through hole is sloped so that the opening of the through hole becomes smaller from the surface of the silicon oxide film toward the inside. Therefore, disconnection of the metal wiring can be prevented.
以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明
する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、この発明の根拠となつた実験結果につい
て簡単に説明する。N2をキヤリヤガスとし、
SiH4とN2Oガスとによつてシリコン酸化膜の生成
する場合を例にとれば、SiH4に対するN2Oガスの
流量比すなわちN2O/SiH4を8〜350の範囲で変
化させた場合、形成さたシリコン酸化膜のエツチ
ング液によるエツチング速度は350〜1150Å/mn
の範囲で変化した。また、第2図に示すように、
シリコン酸化膜中のリンのモル濃度を0〜10%の
範囲で変化させた場合、CF4ガスプラズマによる
エツチング速度は200〜500Å/minの範囲で変化
した。 First, the experimental results that are the basis of this invention will be briefly explained. N2 as carrier gas,
Taking the case where a silicon oxide film is formed using SiH 4 and N 2 O gas as an example, the flow rate ratio of N 2 O gas to SiH 4 , that is, N 2 O/SiH 4 , is varied in the range of 8 to 350. In this case, the etching rate of the formed silicon oxide film by the etching solution is 350 to 1150 Å/mn.
It varied within the range. Also, as shown in Figure 2,
When the molar concentration of phosphorus in the silicon oxide film was varied in the range of 0 to 10%, the etching rate by CF 4 gas plasma was varied in the range of 200 to 500 Å/min.
そこで、上記の実験結果を多層配線の形成に応
用したこの発明の一実施例を第3図によつて説明
する。第3図はa〜dは上記の実施例の主要工程
におけるウエーハの縦断面図である。まず、第3
図aに示すように、Si基板1上に第1のSiO2膜2
を形成し、その上に一層目の金属配線3および絶
縁物4からなるプレーナ配線を形成する。この段
階は従来の方法と同じである。次に、第3図bに
示すように、、配線層間絶縁膜として、CVD法に
より第2のSiO2膜5aを成長させる場合、SiH4
の流量を1.5〜2.0c.c./minの範囲で一定にしてお
き、SiH4に対するN2Oガスの流量比すなわち
N2O/SiH4を8〜350の範囲内で変化させるよう
にN2Oの流量を除々に増加させると共に、シリコ
ン酸化膜5aに含まれるリンのモル濃度を0%か
ら10%に除々に増加させる。 An embodiment of the present invention in which the above experimental results are applied to the formation of multilayer wiring will be described with reference to FIG. 3A to 3D are longitudinal cross-sectional views of the wafer in the main steps of the above embodiment. First, the third
As shown in figure a, a first SiO 2 film 2 is deposited on a Si substrate 1.
A planar wiring consisting of a first layer of metal wiring 3 and an insulator 4 is formed thereon. This step is the same as the conventional method. Next, as shown in FIG. 3b, when growing a second SiO 2 film 5a as a wiring interlayer insulating film by CVD method, SiH 4
The flow rate of N 2 O gas to SiH 4 is kept constant in the range of 1.5 to 2.0 cc/min, that is, the flow rate ratio of N 2 O gas to SiH 4 is
The flow rate of N 2 O is gradually increased so that N 2 O/SiH 4 is changed within the range of 8 to 350, and the molar concentration of phosphorus contained in the silicon oxide film 5a is gradually increased from 0% to 10%. increase.
この場合、装置の制約によつて、N2Oの流量ま
たはリンの流量を連続的に変化させることが困難
な場合は、段階的に変化させることによつても、
目的を達することができる。次に第3図cに示す
ように、シリコン酸化膜5aの所定の部分をCF4
ガスプラズマを用いて除去すると、エツチング速
度が、シリコン酸化膜5aの表面に向つて大きく
なつてシリコン酸化膜5aの表面から内部へ向つ
て緩やかな傾斜をもつた側壁部を有するスルーホ
ール6aが形成される。 In this case, if it is difficult to continuously change the N 2 O flow rate or phosphorus flow rate due to equipment constraints, you can also change it stepwise.
You can reach your goal. Next, as shown in FIG. 3c, a predetermined portion of the silicon oxide film 5a is covered with CF4.
When removed using gas plasma, the etching rate increases toward the surface of the silicon oxide film 5a, forming a through hole 6a having a side wall with a gentle slope from the surface of the silicon oxide film 5a inward. be done.
そのため、第3図dに示すように2層目の金属
配線7aを形成した場合、金属配線7aはスルー
ホール6aの側壁部においても他の部分と同様に
形成され、金属配線7aの膜厚の薄い部分が生じ
ないから、スルーホール6a部における金属配線
7aの断線を防止できる。 Therefore, when the second layer of metal wiring 7a is formed as shown in FIG. Since no thin portion occurs, disconnection of the metal wiring 7a at the through hole 6a can be prevented.
ここで、SiH4に対するN2Oの流量比を変化させ
ることがO/Si比を変化させることに相当する
が、このO/Si比を0.5から2.0に連続的に増大さ
せると共に、リン濃度を0モル%から10モル%に
連続的に増大せしめてシリコン酸化膜を形成し、
ついでCF4ガスプラズマによつてシリコン酸化膜
をエツチングすると、CF4プラズマエツチング速
度は第4図の実線で示すように変化する。 Here, changing the flow rate ratio of N 2 O to SiH 4 corresponds to changing the O/Si ratio, and while increasing the O/Si ratio continuously from 0.5 to 2.0, the phosphorus concentration Forming a silicon oxide film by continuously increasing from 0 mol% to 10 mol%,
When the silicon oxide film is then etched by CF 4 gas plasma, the CF 4 plasma etching rate changes as shown by the solid line in FIG.
この第4図から明らかな如く、CF4プラズマエ
ツチング速度は約40Å/minから約500Å/min
と、ほぼ10倍程度増大することがわかる。 As is clear from this Figure 4, the CF 4 plasma etching rate is approximately 40 Å/min to approximately 500 Å/min.
It can be seen that the amount increases by approximately 10 times.
なお、第4図における点線は、リン濃度が0モ
ル%におけるO/Si比を増大させたときのCF4プ
ラズマエツチング速度を示すものである。 The dotted line in FIG. 4 indicates the CF 4 plasma etching rate when the O/Si ratio is increased at a phosphorus concentration of 0 mol %.
このように、上記の方法によりシリコン酸化膜
を形成すると、このシリコン酸化膜の表面部は
SiO0.5のようにシリコンに近い物質となり、表面
部はSiO2のように二酸化シリコンに近い物質と
なる。 In this way, when a silicon oxide film is formed by the above method, the surface area of this silicon oxide film becomes
It becomes a substance similar to silicon, such as SiO 0.5 , and the surface part becomes a substance similar to silicon dioxide, such as SiO 2 .
このことは、シリコン酸化膜の表面から内部に
向かつてO2の存在が少なくなり、このため反応
速度が小さくなる。 This means that the presence of O 2 decreases from the surface of the silicon oxide film toward the inside, and therefore the reaction rate decreases.
一方、シリコン酸化膜とCF4系ガスプラズマと
の反応は、
CF4→C+4F*
SiO2+4F*→SiO2+O2
(F*は活性化されたフツ素イオンである。)
によつて進行する。 On the other hand, the reaction between the silicon oxide film and the CF 4 gas plasma proceeds as follows: CF 4 →C+4F * SiO 2 +4F * →SiO 2 +O 2 (F * is an activated fluorine ion) .
この4F*とSiO2との反応速度が、ほぼエツチ
ング速度と等しくなるので、シリコン酸化膜の表
面部が内部よりエツチング速度が大きくなる。 Since the reaction rate between 4F * and SiO 2 is approximately equal to the etching rate, the etching rate on the surface of the silicon oxide film is higher than on the inside.
しかして、上記の方法によつてシリコン酸化膜
の表面から内部に向かつてスルーホールの開口部
が小さくなるようスルーホールの側壁部に傾斜を
もたせることができる。 Thus, by the above method, the side wall of the through hole can be sloped so that the opening of the through hole becomes smaller from the surface of the silicon oxide film toward the inside.
上記の説明においては、SiH4とN2Oガス系で得
られるシリコン酸化膜を例に取つたが、必ずしも
このガス構成に限ることなく、生成温度およびガ
ス流量比を適宜選択することによつて他の反応ガ
ス系、すなわち、ケイ素化合物としてSiH4の代
りにSiCl4,BiHCl3またはSiH2Cl2または酸素化合
物としてN2Oの代りにO2,H2O,CO2またはNO2
などで構成されたガス系にも適用することができ
る。 In the above explanation, we took as an example a silicon oxide film obtained using SiH 4 and N 2 O gas system, but it is not necessarily limited to this gas composition, and can be formed by appropriately selecting the generation temperature and gas flow rate ratio. Other reactive gas systems, i.e. SiCl 4 , BiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 instead of SiH 4 as silicon compounds or O 2 , H 2 O, CO 2 or NO 2 instead of N 2 O as oxygen compounds
It can also be applied to gas systems composed of etc.
また、リンの代りにホウ素を適用した場合も、
上記実施例と同様の効果を奏することができる。 Also, when boron is applied instead of phosphorus,
The same effects as in the above embodiment can be achieved.
さらに、上記の実施例では、多層配線の層間絶
縁膜を形成する場合について述べたが、半導体装
置の製造における不純物の選択拡散用のマスク、
金属配線後の表面保護絶縁膜なども、この発明の
方法によつて作製することによつて、それらに側
壁がゆるやかな傾斜を持つた窓を形成することが
できる。 Furthermore, in the above embodiment, a case was described in which an interlayer insulating film of multilayer wiring was formed, but a mask for selective diffusion of impurities in the manufacture of semiconductor devices,
By manufacturing the surface protection insulating film after the metal wiring by the method of the present invention, it is possible to form windows with gently sloped side walls.
以上説明したように、この発明によれば、シリ
コン酸化膜の表面部が内部よりエツチング速度が
大きいので、シリコン酸化膜にスルーホールを形
成してこの上に金属配線を設ける場合、この金属
配線の断線を有効に防止することができる。 As explained above, according to the present invention, the surface portion of the silicon oxide film has a higher etching rate than the inside, so when a through hole is formed in the silicon oxide film and a metal wiring is provided on the through hole, the metal wiring is etched. Disconnection can be effectively prevented.
第1図a〜dは多層配線を形成する従来の方法
の主要工程におけるウエーハの縦断面図、第2図
はシリコン酸化膜中のリンのモル濃度に対する
CF4ガスプラズマによるこのシリコン酸化膜のエ
ツチング速度の相関を示す相関図、第3図a〜d
は多層配線を形成するこの発明の一実施例の方法
の主要工程におけるウエーハの縦断面図、第4図
はリン濃度を0モル%から10モル%に、かつO/
Si比を0.5から2.0に連続的に変化させたときの
CF4プラズマエツチング速度の変化を示す特性図
である。
図において、1はSi基板(半導体基板)、2は
第1のSiO2膜、3は一層目の金属配線(導電性
層)、4は絶縁物、5,5aはシリコン酸化膜、
6,6aはスルーホール、7,7aは二層目の金
属配線である。なお、図中同一符号はそれぞれ同
一または相当部分を示す。
Figures 1a to d are longitudinal cross-sectional views of a wafer during the main steps of a conventional method for forming multilayer wiring, and Figure 2 is a diagram showing the relationship between the molar concentration of phosphorus in the silicon oxide film.
Correlation diagram showing the correlation between the etching rate of this silicon oxide film by CF 4 gas plasma, Figures 3a to d
4 is a vertical cross-sectional view of a wafer in the main steps of the method of one embodiment of the present invention for forming multilayer wiring, and FIG.
When the Si ratio is changed continuously from 0.5 to 2.0
FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in CF 4 plasma etching rate. In the figure, 1 is a Si substrate (semiconductor substrate), 2 is a first SiO 2 film, 3 is a first layer of metal wiring (conductive layer), 4 is an insulator, 5 and 5a are silicon oxide films,
6 and 6a are through holes, and 7 and 7a are second layer metal wiring. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
の流量比を増大せしめてシリコン酸化膜を気相成
長させると共に、このシリコン酸化膜に含まれる
リンまたはホウ素のモル濃度を上記気相成長に伴
なつて増大させてシリコン酸化膜を形成する工程
と上記シリコン酸化膜を選択的にCF4ガスプラズ
マによつて除去し、上記シリコン酸化膜にスルー
ホールを形成する工程とを備え、上記CF4ガスプ
ラズマによつて上記シリコン酸化膜の表面から内
部に向かつて上記スルーホールの開口部が小さく
なるよう上記スルーホールの側壁部に傾斜をもた
せるようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。1. Growing a silicon oxide film in vapor phase by increasing the flow rate ratio of oxygen or oxygen compound to silicon compound, and increasing the molar concentration of phosphorus or boron contained in this silicon oxide film along with the vapor phase growth. forming a silicon oxide film; selectively removing the silicon oxide film using CF 4 gas plasma to form a through hole in the silicon oxide film; A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the side wall of the through hole is inclined so that the opening of the through hole becomes smaller from the surface of the silicon oxide film toward the inside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8681077A JPS5421289A (en) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | Manufacture for semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8681077A JPS5421289A (en) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | Manufacture for semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5421289A JPS5421289A (en) | 1979-02-17 |
| JPS6155776B2 true JPS6155776B2 (en) | 1986-11-29 |
Family
ID=13897158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8681077A Granted JPS5421289A (en) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | Manufacture for semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5421289A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142642A (en) * | 1980-04-07 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS59141232A (en) * | 1983-02-02 | 1984-08-13 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1977
- 1977-07-19 JP JP8681077A patent/JPS5421289A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5421289A (en) | 1979-02-17 |
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