JPS6364904B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の多層配線層の形成方法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a multilayer wiring layer of a semiconductor device.
半導体装置の多層配線層は半導体基板上の下側
(第1)配線、層間絶縁層および上側(第2)配
線からなり、必要に応じて層間絶縁層にスルーホ
ール(コンタクトホールあるいは電極窓と呼ばれ
ている)を設けて上下(第1および第2)配線が
接続されている。そして、このスルーホール形成
はホトエツチング法による選択エツチングによつ
て行なわれている。 The multilayer wiring layer of a semiconductor device consists of a lower (first) wiring on a semiconductor substrate, an interlayer insulating layer, and an upper (second) wiring, and if necessary, through holes (called contact holes or electrode windows) are formed in the interlayer insulating layer. The upper and lower (first and second) wirings are connected by connecting the upper and lower (first and second) wirings. This through-hole formation is performed by selective etching using a photoetching method.
従来は、例えば、配線がAlでそして層間絶縁
層がPSG(phosphsilicate glass)である場合に、
選択エツチングをドライエツチングで行なうと
PSGの層間絶縁層のみがエツチング除去されて
Alの配線はほとんどエツチングされない。なお、
このときのドライエツチングは、例えばエツチン
グガスにCCl4またはPCl3,BCl3を使用したスパ
ツタエツチングないしプラズマエツチングであ
る。このようなドライエツチングでスルーホール
を形成する場合に、スルーホールの位置が下側配
線上の設定位置からずれると、特に、微細配線パ
ターンであればずれやすく、後から形成する上側
配線に欠陥箇所(ステツプカバレージの悪化箇
所)が生じ、場合によつては断線してしまうこと
がある。すなわち、第1図に示したようにPSG
層1にスルーホール2をドライエツチング形成す
ると、第2図に示すようにAl上側配線3にステ
ツプ欠陥4が発生してしまう。なお、第1図およ
び第2図において、Al下側配線5が半導体基板
6上の絶膜(SiO2膜)7の上に形成されている。 Conventionally, for example, when the wiring is made of Al and the interlayer insulation layer is PSG (phosphsilicate glass),
When selective etching is done by dry etching
Only the PSG interlayer insulation layer is etched away.
Al wiring is hardly etched. In addition,
The dry etching at this time is, for example, sputter etching or plasma etching using CCl 4 or PCl 3 or BCl 3 as an etching gas. When forming through-holes using such dry etching, if the position of the through-hole deviates from the set position on the lower wiring, it is likely to shift, especially if it is a fine wiring pattern, and it may cause defects in the upper wiring to be formed later. (points where step coverage deteriorates) may occur, and in some cases, the wire may be disconnected. In other words, as shown in Figure 1, PSG
When through-holes 2 are formed in layer 1 by dry etching, step defects 4 occur in the upper Al wiring 3 as shown in FIG. Note that in FIGS. 1 and 2, the Al lower wiring 5 is formed on the insulation film (SiO 2 film) 7 on the semiconductor substrate 6. In FIG.
また、上述の場合で選択エツチングをウエツト
エツチングで行なうと、第3図に示すようになつ
てしまう。なお、このときのエツチング液には、
例えば、H3PO4+フツ化アンモンあるいはフツ
化アンモン、フツ酸水溶液を使用している。
PSG層1とAl下側配線5との界面にエツチング
液が浸透して特にエツチングが進行してしまい、
かつこのエツチング液はAlをも少しエツチング
しAl配線表面に荒れが生じる。そして、Al上側
配線3を形成すると、第4図に示すようにステツ
プ欠陥4が発生してしまう。場合によつては上側
配線が断線することがある。 Furthermore, if selective etching is performed by wet etching in the above case, the result will be as shown in FIG. 3. Note that the etching solution used at this time is
For example, H 3 PO 4 + ammonium fluoride or ammonium fluoride and a hydrofluoric acid aqueous solution are used.
The etching solution penetrates into the interface between the PSG layer 1 and the lower Al wiring 5, and etching progresses.
Moreover, this etching solution also slightly etches Al, causing roughness on the surface of the Al wiring. Then, when the Al upper wiring 3 is formed, a step defect 4 occurs as shown in FIG. In some cases, the upper wiring may be disconnected.
上述したステツプ欠陥を防止するためにスルー
ホール形成箇所に対応する下側配線部分を大きく
して多少のずれがあつても下側配線の上面のみで
側面の表出することのないようにすることが考え
られるが、それは半導体装置の高集積化が図れな
い。 In order to prevent the above-mentioned step defects, the lower wiring portion corresponding to the through-hole formation point should be made larger so that even if there is some misalignment, only the upper surface of the lower wiring will not be exposed. However, this method does not allow for high integration of semiconductor devices.
本発明の目的は、層間絶縁層に設けるスルーホ
ールが下側配線上からずれて形成されるような場
合に、上側配線にステツプ欠陥が発生するのを回
避できる多層配線層の形成方法を提案することで
ある。 An object of the present invention is to propose a method for forming a multilayer wiring layer that can avoid step defects from occurring in the upper wiring when the through holes provided in the interlayer insulating layer are formed out of alignment with the lower wiring. That's true.
本発明は、下側配線と上側配線とを接続するた
めのスルーホールを層間絶縁層に設けるエツチン
グ処理を含んでいる半導体装置の多層配線層を形
成する方法において、エツチング処理を層間絶縁
層のエツチング速度と下側配線のエツチング速度
とがほぼ等しくなるエツチングにて行なうことを
特徴とする多層配線層の形成方法である。 The present invention relates to a method for forming a multilayer wiring layer of a semiconductor device that includes an etching process for forming a through hole in an interlayer insulating layer for connecting a lower wiring and an upper wiring. This is a method for forming a multilayer wiring layer, characterized in that etching is performed at an etching speed that is approximately equal to the etching speed of the lower wiring.
下側配線がAlで層間絶縁層PSGであるときに
は、塩化物ガス(例えば、CCl4,PCl3,BCl3で
好ましくはPCl3)とフツ化物ガス(例えばCF4,
C2F5Cl,CHF3で好ましくはCF4)との混合ガス
を使用したスパツタエツチングないしプラズマエ
ツチングで上述のエツチング処理を行なうことが
望ましい。また、このようなドライエツチングの
代りにエツチング溶液がH3PO4,フツ化アンモ
ン、HNO3であるウエツトエツチングで行なうこ
とも可能である。 When the lower wiring is Al and the interlayer insulation layer PSG, chloride gas (e.g., CCl 4 , PCl 3 , BCl 3 , preferably PCl 3 ) and fluoride gas (e.g., CF 4 ,
The above-mentioned etching process is preferably carried out by sputter etching or plasma etching using a mixed gas of C 2 F 5 Cl, CHF 3 (preferably CF 4 ). Further, instead of such dry etching, wet etching can be performed in which the etching solution is H 3 PO 4 , ammonium fluoride, or HNO 3 .
以下添付図面に関連した実施態様例によつて本
発明を説明する。 The invention will be explained below by means of embodiment examples in conjunction with the accompanying drawings.
所定の機能領域(例えば、バイポーラトランジ
スタならばコレクタ、ベース、エミツタあるいは
MOSトランジスタならばソース、ドレイン)を
形成した半導体(シリコン)基板11の表面上に
熱酸化又はCVDによる酸化膜(SiO2膜)12が
形成されている(第5図)。そして、この酸化膜
12の上に蒸着によつて導電体層(Al,AlSi,
AlCu,Ti,Mo又はW)13を形成し、通常の
ホトエツチング技術によつて所定パターンの下側
配線13ができる。次に、層間絶縁物層14を、
例えば、PSG,SiO2,Si3N4,ポリイミド樹脂あ
るいはシロキサン系樹脂のCVD(chemical
vapor deposition)膜で形成する。導電体層13
をAlでそして層間絶縁層14をPSGで形成した
ならば、エツチングガスにPCl3とCF4との混合ガ
スを用いるスパツタエツチングないしプラズマエ
ツチングにてスルーホール15を形成する。この
ドライエツチングではPSG絶絶層のみでなくAl
下層配線もPSGのエツチング速度とほぼ同じエ
ツチング速度でエツチングされる。なお、このド
ライエツチングでは混合ガス中のCF4ガスの割合
を30ないし50mol%とすることが好ましい。 A predetermined functional area (for example, collector, base, emitter or
An oxide film (SiO 2 film) 12 is formed by thermal oxidation or CVD on the surface of a semiconductor (silicon) substrate 11 on which the source and drain (in the case of a MOS transistor) are formed (FIG. 5). A conductive layer (Al, AlSi,
A layer (AlCu, Ti, Mo or W) 13 is formed, and a predetermined pattern of lower wiring 13 is formed by ordinary photoetching techniques. Next, the interlayer insulating layer 14 is
For example, CVD ( chemical
(vapor deposition) film. Conductor layer 13
After forming the interlayer insulating layer 14 of Al and PSG, the through hole 15 is formed by sputter etching or plasma etching using a mixed gas of PCl 3 and CF 4 as an etching gas. With this dry etching, not only the PSG extreme layer but also the Al
The lower layer wiring is also etched at approximately the same etching speed as the PSG. In this dry etching, the proportion of CF 4 gas in the mixed gas is preferably 30 to 50 mol %.
次に、上側配線のために蒸着によつて導電体層
(Al,AlSi,AlCu,Ti,Mo又はW)16を絶縁
層14と表出している下側配線13の上に形成す
る(第6図)。スルーホール形成と同時にエツチ
ングされた下側配線の形状は絶縁層14の外形形
状と類似てなめらかな傾面となつているので、断
線やステツプ欠陥はほとんど発生しない上側配線
16を得ることができる。もちろん、上側配線は
導電体層をホトエツチングによつて所定パターン
形状とすることによつて作られるものである。 Next, a conductor layer (Al, AlSi, AlCu, Ti, Mo or W) 16 is formed by vapor deposition on the insulating layer 14 and the exposed lower wiring 13 for the upper wiring (sixth layer). figure). Since the shape of the lower wiring, which is etched at the same time as the formation of the through hole, has a smooth slope similar to the external shape of the insulating layer 14, it is possible to obtain the upper wiring 16 with almost no disconnections or step defects. Of course, the upper wiring is formed by photo-etching the conductive layer into a predetermined pattern.
本発明にしたがつて下側配線と層間絶縁層とで
エツチング速度がほぼ同じようにするためには、
それぞれを構成する材料の組合せ(例えば、
AlSi配線とSiO2絶縁層、Mo配線とSi3N4絶縁層)
に応じてエツチングガス又はエツチング溶液の組
成を適切なものとする。 In order to make the etching speed of the lower wiring and the interlayer insulating layer almost the same according to the present invention,
The combination of materials that make up each (e.g.
(AlSi wiring and SiO 2 insulation layer, Mo wiring and Si 3 N 4 insulation layer)
The composition of the etching gas or etching solution is determined accordingly.
第1図および第2図は、従来のドライエツチン
グを利用した多層配線層の形成方法を説明する半
導体装置の概略部分断面図であり、第3図および
第4図は、従来のウエツトエツチングを利用した
多層配線層の形成方法を説明する半導体装置の概
略部分断面図であり、第5図および第6図は、本
発明に係る多層配線層の形成方法を説明する半導
体装置の概略断面図である。
1…層間絶縁層、2…スルーホール、3…上側
配線、4…ステツプ欠陥、5…下側配線、6…半
導体基板、11…半導体基板、13…下側配線、
14…層間絶縁層、15…スルーホール、16…
上側配線。
1 and 2 are schematic partial cross-sectional views of a semiconductor device illustrating a method of forming a multilayer wiring layer using conventional dry etching, and FIGS. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a method for forming a multilayer wiring layer according to the present invention; FIGS. be. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Interlayer insulating layer, 2... Through hole, 3... Upper wiring, 4... Step defect, 5... Lower wiring, 6... Semiconductor substrate, 11... Semiconductor substrate, 13... Lower wiring,
14... Interlayer insulating layer, 15... Through hole, 16...
Upper wiring.
Claims (1)
ーホールを層間絶縁層に設けるエツチング処理を
含んでいる半導体装置の多層配線層を形成する方
法において、前記エツチング処理を前記層間絶縁
層のエツチング速度と前記下側配線のエツチング
速度とがほぼ等しくなるエツチングにて行なうこ
とを特徴とする多層配線層の形成方法。 2 前記下側配線がAlでありかつ前記層間絶縁
層がPSGであるときに、エツチングガスに塩化
物ガスとフツ化物ガスとの混合ガスを使用したド
ライエツチング処理を行なうことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 前記塩化物ガスがPCl3であり、そして前記
フツ化物ガスがCF4でありかつその割合が10ない
し90mol%であることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の方法。 4 前記下側配線がAlでありかつ前記層間絶縁
層がPSGであるときに、エツチング溶液にリン
酸、フツ化アンモンおよび硝酸の混合液を使用し
たウエツトエツチング処理を行なうことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の方法。[Scope of Claims] 1. A method for forming a multilayer wiring layer of a semiconductor device, which includes an etching process for forming a through hole in an interlayer insulating layer for connecting a lower wiring and an upper wiring, wherein the etching process is performed as described above. A method for forming a multilayer wiring layer, characterized in that etching is carried out so that the etching speed of the interlayer insulating layer and the etching speed of the lower wiring are approximately equal. 2. A patent claim characterized in that when the lower wiring is made of Al and the interlayer insulating layer is made of PSG, a dry etching process is performed using a mixed gas of chloride gas and fluoride gas as the etching gas. The method described in item 1. 3. Process according to claim 2, characterized in that the chloride gas is PCl 3 and the fluoride gas is CF 4 in a proportion of 10 to 90 mol %. 4. A patent characterized in that, when the lower wiring is made of Al and the interlayer insulating layer is made of PSG, a wet etching process is performed using a mixed solution of phosphoric acid, ammonium fluoride, and nitric acid as an etching solution. The method according to claim 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9975581A JPS582043A (en) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | Formation of multilayer wiring layer |
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Publications (2)
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| JPS582043A JPS582043A (en) | 1983-01-07 |
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Cited By (1)
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-
1981
- 1981-06-29 JP JP9975581A patent/JPS582043A/en active Granted
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