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審決分類 審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない(前置又は当審拒絶理由) H01L
管理番号 1264543
審判番号 不服2010-2554  
総通号数 156 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2012-12-28 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2010-02-05 
確定日 2012-10-10 
事件の表示 平成 9年特許願第511944号「半導体装置の製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成 9年 3月20日国際公開,WO97/10612,平成10年 9月 8日国内公表,特表平10-509285〕について,次のとおり審決する。 
結論 本件審判の請求は,成り立たない。 
理由 1. 手続の経緯
本件は,平成8年8月8日(パリ条約による優先権主張外国庁受理1995年9月14日,アメリカ合衆国)を国際出願日とする出願であって,平成21年2月26日付けの拒絶理由通知に対して,同年6月9日に手続補正書及び意見書が提出されたが,同年9月25日付けで,同年6月9日に提出された手続補正書による手続補正が却下されるとともに拒絶査定がされ,これに対して平成22年2月5日に審判請求がされるとともに,同日に手続補正書が提出されたものである。その後,当審において,平成23年9月13日付けで拒絶理由が通知され,これに対して,平成24年2月20日に手続補正書及び意見書が提出されたものである。

2. 本願発明について
(1) 本願発明
本願の請求項1?13に係る発明は,平成24年2月20日に提出された手続補正書により補正された明細書の特許請求の範囲の請求項1?13に記載された事項により特定されるとおりのものであり,そのうち請求項1に係る発明は,特許請求の範囲の請求項1に記載された次の事項により特定されるとおりのもの(以下「本願発明」という。)である。

「【請求項1】半導体装置を製造するための方法であって,第1の誘電材料を含む第1の誘電層を形成するステップを備え,前記第1の誘電層は上表面と下表面とを有し,さらに前記方法は,
第3の誘電材料を含む第2の誘電層を前記第1の誘電層上に形成するステップを備え,前記第2の誘電層は上表面と前記第1の誘電層上にある下表面とを有し,さらに前記方法は,
前記第1および第2の誘電層を通して開口を形成するステップを備え,前記開口は第1の開口を含み,前記第1の開口は前記第1の誘電層を通って前記上表面から前記下表面に延び,かつ前記第1の誘電層内の側面によって規定される最初の第1の寸法を有し,さらに前記開口は第2の開口を含み,前記第2の開口は前記第2の誘電層を通って前記第2の誘電層の上表面から下表面に延び,前記第2の開口は前記第1の開口と連通し,前記第2の開口は前記第2の誘電層内の側面によって規定される最初の第2の寸法を有し,前記最初の第1の寸法は第1の目標寸法よりも大きく,前記最初の第2の寸法は第2の目標寸法よりも大きいものであり,さらに前記方法は,
前記第1および第2の開口に,前記第1の誘電材料よりも水分の浸透に対して抵抗力が大きい第2の誘電材料を堆積して側壁を形成し,前記最初の第1および第2の寸法を,前記最初の第1および第2の寸法よりも小さく前記第1および第2の目標寸法である最後の第1および第2の寸法に縮小するステップを備え,それにより前記最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって規定され,前記第2の誘電材料は単一のステップで前記第1および第2の開口の側面上に堆積され,前記最後の第1の寸法と前記最後の第2の寸法とは互いに異なり,前記第2の誘電材料は前記第2の誘電層の上表面から前記第1の誘電層の下表面まで連続的に延在する,方法。」

(2)刊行物に記載された発明
ア 特開昭63-258043号公報
当審において通知した拒絶理由に引用され,本願の優先権主張の日前に日本国内において頒布された刊行物である特開昭63-258043号公報(以下「引用例1」という。)には,第1図及び第2図とともに次の記載がある。(下線は当合議体において付加。以下同様。)

(ア) 産業上の利用分野
「〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体もしくは絶縁体の基板上に,絶縁膜を介して多層配線を有する構造の半導体装置の製造方法に関し,特に,層間絶縁膜におけるスルーホールの開設工程を改善した製造方法に関する。」(1ページ右下欄1?5行)

(イ) 従来の技術
「〔従来の技術〕
従来,半導体装置の半導体基板或いは絶縁体上に形成される多層配線形成時の層間絶縁膜として,(1)常圧CVD法又はスパッタリング法によるシリコン酸化膜, (2)プラズマCVD法によるシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜, (3)ポリイミド等の有機系絶縁膜, (4)プラズマCVD法による絶縁膜とエッチバックによる平坦化技術の組合わせ, (5)プラズマCVD法による絶縁膜とスピンオングラスによる平坦化技術の組合わせ等の構造が一般的に用いられている。」(1ページ右下欄6?16行)

(ウ) 発明が解決しようとする問題点
「〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の層間絶縁膜においては,・・・(中略)・・・。
しかしながら,これらの構造においても,(4)のプラズマCVD絶縁膜にエッチバック法を併用する構造においては,大口径ウェーハの場合にエッチングの再現性が劣るという問題や量産性に好適でないという問題が生じている。
これに対し,(5)のプラズマCVD絶縁膜にスピンオングラスを併用する構造は,第2図のように,半導体基板21に形成した第一層金属配線22上に,プラズマCVDシリコン窒化膜23,スピンオングラス層24,プラズマCVDシリコン窒化膜25を順次積層し,この上にフォトレジストパターン26を用いてスルーホールを開設する構造であり,上記した種々の問題を改善できる。
しかしながら,この構造においては,スルホール部における第二層金属配線22の被覆性向上のため,微小スルホール開孔にあたってはプラズマエッチングによる等方性エッチングとリアクティブイオンエッチングによる非等方性エッチングを組合わせて行っているが,例えばプラズマCVDシリコン窒化膜23,25とスピンオングラス層24とのエッチレートの違いにより,オーバーエッチ時に第3図(a)又は第3図(b)に示すようにスルーホールが逆テーパ状に形成されることがあり,スルーホール上に形成される第二層金属配線のカバレジが劣化される。また,スピンオングラス層24が露出した状態のままで第二層金属配線を形成すると,次工程熱処理時に両者の反応によって第二層金属配線が消失されてしまう等の問題も生じる。
本発明はスルーホールにおける逆テーパの発生を防止するとともに,第二層金属配線を有効に形成して,信頼性,再現性及び量産性に優れたた半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。」(1ページ右下欄7?2ページ左下欄5行)

(エ) 問題点を解決するための手段
「〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は,第1金属配線上に形成したプラズマシリコン窒化膜,スピンオングラス層及びプラズマシリコン窒化膜からなる三層の絶縁膜にスルーホールを開孔した後に,再度プラズマシリコン窒化膜を形成した上でこれをエッチングしてスルーホール内面にのみこのプラズマシリコン窒化膜の一部を残存させる工程を含むことにより,スルーホールの逆テーパを改善し,かつスピンオングラスの露呈を防止して,第二層金属配線のカバレジの向上及び消失の防止を達成する方法としている。」(2ページ左下欄6?17行)

(オ) 実施例
「〔実施例]
次に,本発明を図面を参照して説明する。
第1図(a)乃至第1図(c)は本発明の一実施例を工程順に示す縦断面図である。
先ず,第1図(a)のように,半導体基板11の図外の絶縁膜上に第一層の金属薄膜,例えばアルミニウムを被着後,これをフォトレジストによりパターン形成して第一層金属配線12を得る。その後,例えばプラズマCVDシリコン窒化膜13を約0.5μm成長し,次いでスピンオングラス層14を回転塗布法により約0.1μm形成し,更に熱処理後再びプラズマCVDシリコン窒化膜15を約0.5μm成長させる。
次いで,スルホール用フォトレジストパターンを形成後,プラズマエッチング法により前記プラズマシリコン窒化膜15を等方性エッチングし,そのままリアクティブイオンエッチングによりスピンオングラス層14及びシリコン窒化膜13を非等方性エッチングする。
その後,フォトレジストを剥離し,再度プラズマCVDシリコン窒化膜16を約0.5μm成長し,全体を被覆する。
続いて,第1図(b)のように,リアクティブイオンエッチング又はRFスパッタエッチングの非等方性エッチングを施し,前工程で開設したスルホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を得る。
しかる上で,第1図(c)のように,第二層金属配線17を所要パターンに形成し,スルーホールを通して前記第一層金属配線12に接続することにより多層配線が完成される。
したがって,この構成ではスルーホール内が逆テーパ状にエッチングされる場合でも,スルーホール内に残存されるプラズマシリコン窒化膜16による内面傾斜の緩和作用により,第2層金属配線17のカバレジを改善しかつその段切れ等を防止できる。」(2ページ左下欄18行?3ページ左上欄14行)

(カ) 発明の効果
「〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は,第1金属配線上に形成したプラズマシリコン窒化膜,スピンオングラス層及びプラズマシリコン窒化膜からなる三層の絶縁膜にスルーホールを開孔した後に,再度プラズマシリコン窒化膜を形成した上でこれをエッチングしてスルーホール内面にのみその一部を残存させる工程を含んでいるので,多層配線の信顛性,再現性及び量産性を向上できるのはもとより,第二層金属配線のスルホール部でのステップカバレジを再現性良く良好に保つことができると同時に,第二層金属配線と層間絶縁膜間のスピンオングラスとの熱処理工程における反応をも防止することができる効果がある。」(3ページ右上欄7?最終行)

(キ) ここで,第1図(a)を参照すると,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分のスルーホールの径が,スピンオングラス層14に開孔された部分のスルーホールの径よりも大きいことが見て取れる。また,第1図(b)を参照すると,スルーホール側壁に残った「プラズマCVDシリコン窒化膜16」によって定まる開口部断面の形状は,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなっていることが見て取れる。

以上を総合すると,引用例1には,次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されているものと認められる。

「半導体基板11の絶縁膜上に第一層金属配線12を形成した後,プラズマCVDシリコン窒化膜13を成長し,次いでスピンオングラス層14を回転塗布法により形成し,更に熱処理後再びプラズマCVDシリコン窒化膜15を成長させ,
次いで,プラズマエッチング法によりプラズマCVDシリコン窒化膜15を等方性エッチングし,そのままリアクティブイオンエッチングによりスピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13を非等方性エッチングして,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分のスルーホールの径が,スピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13に開孔された部分のスルーホールの径よりも大きいスルーホールを開孔し,
その後,再度プラズマCVDシリコン窒化膜16を成長し,全体を被覆し,
続いて,非等方性エッチングを施して,プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなるように,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を設け,
しかる上で,スルーホールを通して前記第一層金属配線12に接続する第二層金属配線17を形成して多層配線とする,
スルーホール内に残存されるプラズマシリコン窒化膜16による内面傾斜の緩和作用により,第2層金属配線17のカバレジを改善するとともに,第二層金属配線と層間絶縁膜間のスピンオングラスとの熱処理工程における反応を防止できる,
半導体装置の製造方法。」

イ 米国特許明細書第5,342,808号
当審において通知した拒絶理由に引用され,本願の優先権主張の日前に外国において頒布された刊行物である米国特許明細書第5,342,808号(以下「引用例2」という。)には,FIG.-1A ? FIG.1-Cとともに次の記載がある。

「The object of the present invention is to provide a method for controlling the horizontal dimension of an aperture in an insulator layer and for reducing a contact to a size which could not otherwise be achieved because of the limits of lithography, wherein the aperture provides access to a lower conductive layer.
SUMMARY OF THE INVENTION
The above object has been met by a method that includes formation of a first aperture in a layer of insulator material formed on a conductive underlayer, with the first aperture having a diameter (D') that is greater than the desired diameter (D) of an end-product aperture, but having a depth (d') that is less than or equal to the desired depth (d) of the end-product aperture. After formation of the first aperture, a conformal layer of a suitable oxide, preferably deposited from an ozone/tetraethylorthosilicate mixture ("ozone/TEOS"), is used to uniformly coat the surfaces of the first aperture and the upper surface of the insulator layer. The thickness of this conformal oxide layer on each sidewall of the first aperture is approximately (D'-D)/2. The conformal oxide layer is then anisotropically etched so that the resulting depth of the aperture exposes the conductive underlayer and the diameter of the end-product aperture is approximately D. A dry etch, preferably a plasma or a reactive ion etch (RIE), provides the desired anisotropic (i.e., directional) mechanism that removes the conformal oxide layer from the upper surface of the insulator layer and from the bottom of the aperture, but leaves a coating of conformal oxide layer on the sidewalls of the aperture.
The aperture through the insulator layer may then be filled with an electrically conducting material, such as a metal or a highly doped semiconductor material, so that the material that fills the aperture provides an electrically conducting path or via to the conductive underlayer.
If an etchant that is used in removing the portion of the conformal layer that is at the bottom surface of the first aperture has less than 100 percent directionality with respect to removal of conformal material at the bottom surface, the initial dimensions of the first aperture can be varied to compensate for material removed from the sidewalls. The aperture may have any shape desired for interconnection, as for example apertures which are approximately circular, oval-shaped or polygonal. The material used for deposit may be any insulating material that has good conformality, such as silicon nitride (Si_(3)N_(4)).」(第1欄58行?第2欄40行)
(日本語訳: (特開平8-69992号公報を参考とした。以下同じ。)
本発明の目的は,絶縁体層の開口部の水平方向の寸法を制御し,接点を他の方法では写真製版上の制約のために達成しえないサイズに縮小し,この開口部は下の導電層へのアクセスを提供する方法を提供することである。
発明の概要
上記の目的は導電性下層の上に形成された絶縁層への第1の開口部の形成を含む方法によって達成された。この第1の開口部は最終製品の開口部の所望の直径(D)より大きい直径(D')を有するが,その深さ(d')は最終製品の開口部の所望の深さ(d)より小さいかそれに等しい。第1開口部が形成された後,好適にはオゾン/テトラエチルオルトシリケート混合物(“オゾン/TEOS”)から蒸着された適当な酸化物からなるコンフォーマル層を用いて,第1開口部の表面と絶縁層の上表面が均一にコーティングされる。第1開口部のそれぞれの側壁上のこのコンフォーマル酸化物層の厚さは約(D'-D)/2である。コンフォーマル酸化物層は次に異方性エッチングされ,その結果開口部の深さが導電性下層を露出させるものとなり,最終製品の開口部の直径は約Dとなる。ドライエッチング,好適にはプラズマエッチングあるいは反応イオンエッチング(RIE )によって,所望の異方性(すなわち指向性)メカニズムが提供され,このメカニズムによって絶縁酸化物層の上表面と開口部の底からコンフォーマル酸化物層が除去され,その一方で開口部の側壁のコンフォーマル酸化物層のコーティングが残る。
絶縁層の開口部には,金属あるいは高度にドーピングされた半導体材料等の導電性材料を詰めることができる。すなわち,この開口部に詰められた材料が導電性下層への導電パスあるいはビアを提供する。
第1開口部の底面にあるコンフォーマル層の部分の除去に用いられるエッチャントの指向性が側壁上のコンフォーマル材料の除去に関して100%以下である場合,第1開口部のはじめの寸法は側壁から除去される材料分を補償するように変更することができる。開口部は接続のために望ましい任意の形状とすることができる。たとえば,ほぼ円形,だ円形あるいは多角形などである。蒸着に用いられる材料は窒化けい素(Si_(3)N_(4))等のコンフォーマリティの良い任意の絶縁材料とすることができる。)

・「Anisotropic selective dry etching is then performed within the aperture 15B, whereby the bottom coating 23 formed by the conformal layer is removed and little or no material is etched from the sidewalls 21 of the insulator layer 11. The end-product aperture 15C is shown in FIG. 1C. Because the conformal material 19 on the two sidewalls 21 has a combined thickness that is the difference between the first diameter D' and the desired diameter D, the aperture 15C has the desired diameter. The anisotropic etching of the bottom coating 23 and any insulator material 11 that may lie underneath the bottom coating provides a depth d as desired. The aperture is then filled with a conductive material 25 to form a contact.」(3欄66行?4欄11行)
(日本語訳:
次に異方性の選択的ドライエッチングが開口部15B 中で実行され,それによってコンフォーマル層19によって形成される底部コーティング23が除去され,絶縁層11の側壁21からエッチングされる材料はほとんどない。最終製品の開口部15Cを図1Cに示す。二つの側壁21上のコンフォーマル材料19を合わせた厚みは第1の直径D'と所望の直径Dの差であるため,開口部15C は所望の直径となる。底部コーティング23とこの底部コーティングの下の絶縁材料11が異方性エッチングされると所望の深さdが提供される。次に,この開口部に導電性材料25が詰められ,接点が形成される。)

以上の記載から,引用例2には,開口部15Cの側壁上にコンフォーマルな絶縁材料を残すことによって,絶縁体層の開口部の水平方向の寸法を制御し,他の方法では写真製版上の制約のために達成しえないサイズに縮小する技術が示されているといえる。
また,FIG.1-Cを参照すると,開口部15Cが,一定の直径Dである部分を有することが見て取れる。

(3)対比
本願発明と引用発明とを対比する。

ア 引用発明の「半導体装置の製造方法」は,本願発明の「半導体装置を製造するための方法」に相当する。

イ 引用発明の「スピンオングラス層14を回転塗布法により形成し,更に熱処理」することにおいて,スピンオングラス層14が誘電材料からなることは明らかであり,また,スピンオングラス層14が半導体基板11側の面と,半導体基板11側とは反対側の面を有することも明らかである。よって,引用発明の「スピンオングラス層14を回転塗布法により形成し,更に熱処理」することは,本願発明の「第1の誘電材料を含む第1の誘電層を形成するステップを備え,前記第1の誘電層は上表面と下表面とを有」することに相当する。

ウ 引用発明においては,「プラズマCVDシリコン窒化膜15を成長させ」ることにより,スピンオングラス層14上にプラズマCVDシリコン窒化膜15が形成され,また,プラズマCVDシリコン窒化膜15が半導体基板11側の面と,半導体基板11側とは反対側の面を有することは明らかである。よって,引用発明における「プラズマCVDシリコン窒化膜15を成長させ」ることは,本願発明の「第3の誘電材料を含む第2の誘電層を前記第1の誘電層上に形成するステップを備え,前記第2の誘電層は上表面と前記第1の誘電層上にある下表面とを有」することに相当する。

エ 引用発明の「プラズマエッチング法によりプラズマCVDシリコン窒化膜15を等方性エッチングし,そのままリアクティブイオンエッチングによりスピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13を非等方性エッチングして,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分のスルーホールの径が,スピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13に開孔された部分のスルーホールの径よりも大きいスルーホールを開孔」することにおいては,「プラズマエッチング法」に続けて「そのままリアクティブイオンエッチング」して,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分と,スピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13に開孔された部分が連なるように形成される。さらに,「その後,再度プラズマCVDシリコン窒化膜16を成長し,全体を被覆し, 続いて,非等方性エッチングを施して,プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなるように,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を設け」ることにより,完成時における開口部分の径が,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分においても,スピンオングラス層14に開孔された部分においても,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16が残った分だけ小さくなることは明らかである。そして完成時においては,「プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくな」っているものである。
それゆえ,引用発明の「次いで,プラズマエッチング法によりプラズマCVDシリコン窒化膜15を等方性エッチングし,そのままリアクティブイオンエッチングによりスピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13を非等方性エッチングして,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分のスルーホールの径が,スピンオングラス層14及びプラズマCVDシリコン窒化膜13に開孔された部分のスルーホールの径よりも大きいスルーホールを開孔し, その後,再度プラズマCVDシリコン窒化膜16を成長し,全体を被覆し, 続いて,非等方性エッチングを施して,プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなるように,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を設け」ることは,本願発明の「前記第1および第2の誘電層を通して開口を形成するステップを備え,前記開口は第1の開口を含み,前記第1の開口は前記第1の誘電層を通って前記上表面から前記下表面に延び,かつ前記第1の誘電層内の側面によって規定される最初の第1の寸法を有し,さらに前記開口は第2の開口を含み,前記第2の開口は前記第2の誘電層を通って前記第2の誘電層の上表面から下表面に延び,前記第2の開口は前記第1の開口と連通し,前記第2の開口は前記第2の誘電層内の側面によって規定される最初の第2の寸法を有し,前記最初の第1の寸法は第1の目標寸法よりも大きく,前記最初の第2の寸法は第2の目標寸法よりも大きいものであ」ることに相当する。

オ 引用発明において,「スルーホール側壁」に残した形状とされる「プラズマCVDシリコン窒化膜16」は,「全体を被覆」するように成長されることから,単一の工程で成長されることは明らかである。また,上記エで述べたとおり,引用発明においては,完成時における開口部分の径が,CVDシリコン窒化膜15に開孔された部分においても,スピンオングラス層14に開孔された部分においても,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16が残った分だけ小さくなり,側壁のプラズマCVDシリコン膜16により最終的な開口部径が規定されることは明らかである。
それゆえ,引用発明の「再度プラズマCVDシリコン窒化膜16を成長し,全体を被覆し, 続いて,非等方性エッチングを施して,プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなるように,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を設け」ることと,本願発明の「前記第1および第2の開口に,前記第1の誘電材料よりも水分の浸透に対して抵抗力が大きい第2の誘電材料を堆積して側壁を形成し,前記最初の第1および第2の寸法を,前記最初の第1および第2の寸法よりも小さく前記第1および第2の目標寸法である最後の第1および第2の寸法に縮小するステップを備え,それにより前記最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって規定され,前記第2の誘電材料は単一のステップで前記第1および第2の開口の側面上に堆積され,前記最後の第1の寸法と前記最後の第2の寸法とは互いに異なり,前記第2の誘電材料は前記第2の誘電層の上表面から前記第1の誘電層の下表面まで連続的に延在する」こととは,「前記第1および第2の開口に,第2の誘電材料を堆積して側壁を形成し,前記最初の第1および第2の寸法を,前記最初の第1および第2の寸法よりも小さく前記第1および第2の目標寸法である最後の第1および第2の寸法に縮小するステップを備え,それにより前記最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって規定され,前記第2の誘電材料は単一のステップで前記第1および第2の開口の側面上に堆積され,前記最後の第1の寸法と前記最後の第2の寸法とは互いに異なり,前記第2の誘電材料は前記第2の誘電層の上表面から前記第1の誘電層の下表面まで連続的に延在する」点で共通する。

したがって,本願発明と引用発明とは,
「半導体装置を製造するための方法であって,第1の誘電材料を含む第1の誘電層を形成するステップを備え,前記第1の誘電層は上表面と下表面とを有し,さらに前記方法は,
第3の誘電材料を含む第2の誘電層を前記第1の誘電層上に形成するステップを備え,前記第2の誘電層は上表面と前記第1の誘電層上にある下表面とを有し,さらに前記方法は,
前記第1および第2の誘電層を通して開口を形成するステップを備え,前記開口は第1の開口を含み,前記第1の開口は前記第1の誘電層を通って前記上表面から前記下表面に延び,かつ前記第1の誘電層内の側面によって規定される最初の第1の寸法を有し,さらに前記開口は第2の開口を含み,前記第2の開口は前記第2の誘電層を通って前記第2の誘電層の上表面から下表面に延び,前記第2の開口は前記第1の開口と連通し,前記第2の開口は前記第2の誘電層内の側面によって規定される最初の第2の寸法を有し,前記最初の第1の寸法は第1の目標寸法よりも大きく,前記最初の第2の寸法は第2の目標寸法よりも大きいものであり,さらに前記方法は,
前記第1および第2の開口に,第2の誘電材料を堆積して側壁を形成し,前記最初の第1および第2の寸法を,前記最初の第1および第2の寸法よりも小さく前記第1および第2の目標寸法である最後の第1および第2の寸法に縮小するステップを備え,それにより前記最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって規定され,前記第2の誘電材料は単一のステップで前記第1および第2の開口の側面上に堆積され,前記最後の第1の寸法と前記最後の第2の寸法とは互いに異なり,前記第2の誘電材料は前記第2の誘電層の上表面から前記第1の誘電層の下表面まで連続的に延在する,方法。」
である点で一致する。

一方,両者は以下の各点で相違する。

《相違点1》
本願発明においては,「第2の誘電材料」が「第1の誘電材料よりも水分の浸透に対して抵抗力が大きい」ものであるのに対して,引用発明においてはそのような構成を有することが明らかでない点。
《相違点2》
本願発明においては,「最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって規定され」ているのに対して,引用発明においては「最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって規定され」てはいるものの,「前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって」規定されていることまでは明らかでない点。

(4)判断
上記各相違点について検討する。
《相違点1》について
引用発明は,「第二層金属配線と層間絶縁膜間のスピンオングラスとの熱処理工程における反応を防止できる」という効果を奏するものの,この効果が発揮される具体的理由については,引用例1の記載からは必ずしも明らかではない。
しかしながら,スピンオングラス層が露出する開口部において,当該開口部の側壁にのみ前記スピンオングラス層を覆うように膜を形成して,前記スピンオングラス層からの水分の放出を抑制することは,以下の周知例1及び2にも示されているように,従来より周知の技術である。

周知例1: 特開平5-21616号公報
当審において通知した拒絶理由に引用され,本願の優先権主張の日前に日本国内において頒布された刊行物である特開平5-21616号公報には,図1及び図3とともに次の記載がある。
・「【0012】
【発明が解決しようとする課題】これに対し,有機系SOG膜の場合,形成される膜厚は0.5μm程度であって,平坦化に優れる。
【0013】しかしながら,有機系のSOG膜はCH_(3)が残ってH_(2)Oガスが発生する。これは,理論的にはエッチバックで不要部分のSOG膜を除去することにより解決できるが,膜厚が厚いためにエッチバックの条件がずれると塗布時よりも段差が大きくなってしまうという問題があり,実用化には至っていない。
【0014】本発明は,このような問題点に鑑みてなされたものであり,その目的は,有機系のSOG膜を用いた場合のSOG膜からのH_(2)Oガス放出を防止できる半導体の製造方法を提供することにある。」
・「【0018】
【実施例】以下,図面を参照して,本発明の実施例を詳細に説明する。
【0019】図1は本発明の一実施例を示す工程図であり,図3と共通するものには同じ符号を付けている。
【0020】
・・・(中略)・・・
【0022】工程(c)において,反応性イオンエッチングで異方性エッチングを行い,スルーホールを開口する。
【0023】工程(d)において,スルーホールを含む全表面に第3のCVD膜としてSiO_(2)(またはPSGやSi_(3)N_(4))膜9を形成する。
【0024】工程(e)において,SiO_(2)膜9が形成された全面を反応性イオンエッチングで異方性エッチングする。この結果,スルーホールの側面にのみ第3のCVD膜9が残り,有機系SOG膜8は完全にCVD膜3,5,9で覆われる。」
・「【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように,本発明によれば,層間絶縁膜及びスルーホールの構造が有機系SOG膜をCVD膜で完全に包み込むようになっているので,有機系SOG膜からのガスの放出を防ぐことができる。
【0030】この結果,Alのコンタクト不良をなくすことができ,良好な電気的特性と,長期信頼性が得られる。」

周知例2: 特開平4-326553号公報
当審において通知した拒絶理由に引用され,本願の優先権主張の日前に日本国内において頒布された刊行物である特開平4-326553号公報には,図1とともに次の記載がある。
・「【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例を説明するための断面図である。
【0008】まず,半導体基板1上に第1の層間絶縁膜2が形成され,第1の層間絶縁膜2上に第1の配線3がパターニングされる。全面に第2の層間絶縁膜4を堆積し,第1の配線3を覆う。第1の配線3による段差を緩和するために,第2の層間絶縁膜4上に,例えばシリコン化合物を含む溶液等の塗布絶縁膜を回転塗布法による塗布し,熱処理を行ない,シリコン酸化膜からなるSOG膜5を成膜する。なお,シリコン化合物を含む溶液等の塗布絶縁膜の代りにポリイミド膜等の有機絶縁膜からなる塗布絶縁膜を用いてもよい。SOG膜5上に第3の層間絶縁膜9を形成する。次に,選択的に第3の層間絶縁膜6,第2の層間絶縁膜5を順次エッチングすることにより,第1の配線3上部に開口されるスルーホール7を形成する〔図1(a)〕。続いて,全面に絶縁膜9を堆積し〔図1(b)〕,異方性の高いエッチング法で全面エッチングを行ない,スルーホール7の側壁にのみ前記絶縁膜9から構成されたスペーサ10が形成される〔図1(c)〕。引き続いて,第2の配線8が,スルーホール7を介して第1の配線3に接続されるようにパターニング形成される〔図1(d)〕。
【0009】ここで,スルーホール7の側壁はスペーサ10により囲まれているため,SOG膜5が露出している部分はない。従って,第2の配線8を形成するに際して,高温の熱履歴を経ても,SOG膜5から揮発物が生じて第1の配線3と第2の配線8との接続に障害の生じることはない。」
・「【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は,多層配線の層間絶縁膜が塗布絶縁膜を含む層間絶縁膜から形成され,前記層間絶縁膜に対するスルーホールの形成方法において,第1の配線上部に塗布絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成した後,前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして第1の配線に至るスルーホールを開口し,全面を覆う絶縁膜を堆積し,前記絶縁膜を異方性エッチングすることによりスルーホールの側壁にのみ前記絶縁膜からなるスペーサを形成する。これにより,スルーホール側壁に層間絶縁膜を構成する塗布絶縁膜が露出することはない。
【0013】このため,第2の配線を形成するに際して,比較的高温の熱履歴を経ても,塗布絶縁膜から水分等の不純物が揮発してスルーホール周辺に再付着するということはなく,第1の配線と第2の配線との密着性の低下,接触抵抗の増大等は発生せず,スルーホールにおいて第1の配線と第2の配線との間を高い信頼性で接続することができる。」

上記各周知例においては,スルーホール側壁に残される部材の材質は,SOG(スピンオングラス層)からの水分の放出を防ぐものであるから,SOG(スピンオングラス層)よりも水分を通しにくいものであることは当然のことといえる。また,引用発明においては「スルーホール側壁に」残されるのはプラズマCVDシリコン窒化膜16から成るものであるところ,上記周知例1においても「スルーホールの側面にのみ」残る「第3のCVD膜9」の材料として「Si_(3)N_(4)」(すなわち窒化膜)も例示されている。
よって,引用発明においても,スピンオングラス層14からの水分の放出に伴う「第二層金属配線と層間絶縁膜間のスピンオングラスとの熱処理工程における反応」が防止されるものであり,そのために「スルーホール側壁に」残される「プラズマCVDシリコン窒化膜16」から成るものがSOG(スピンオングラス層)よりも水分を通しにくいものであること,すなわち相違点1に係る,「第2の誘電材料」が「第1の誘電材料よりも水分の浸透に対して抵抗力が大きい」ものであることは,当業者に明らかな事項といえる。
したがって,相違点1は実質的な相違点ではなく,仮にそうではないとしても当業者が適宜になし得た事項の範囲内のことである。

《相違点2》について
相違点2に係る,最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって「前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって」規定されていることが,第1および第2の開口が具体的にどのような形状を有することを指すのかは明らかではない。しかしながら,引用発明も「プラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まる開口部断面の形状が,スルーホール最上部から,スピンオングラス層14の位置よりもやや深い位置までは,第一層金属配線12に向かうにしたがって開口部径が徐々に小さくなるように,スルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残した形状を設け」るものであるから,スルーホール最上部にあるプラズマCVDシリコン窒化膜15に対応する部分からスピンオングラス層14に対応する部分へとわたる,深さ方向のいずれの部分においても,開口径がプラズマCVDシリコン窒化膜16によって定まるものである。それゆえ,引用発明も,相違点2に係る「最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって規定され」ている構成を備えるものといえる。
仮に,相違点2に係る,最後の第1および第2の寸法が前記側壁によって「前記第1および第2の開口の深さ方向にわたって」規定されていることが,本願のFIG.4から見て取れるように,側壁によって規定される「最後の第1および第2の寸法」が「第1および第2の開口の深さ方向にわたって」一定である部分を有することを意味しているとしても,引用例2に示されるように,開口部15Cの側壁上にコンフォーマルな絶縁材料を残すことによって,絶縁体層の開口部の水平方向の寸法を制御して,開口部が一定の直径Dである部分とすることは通常行うことにすぎないから,引用発明においても,側壁によって規定される「最後の第1および第2の寸法」が「第1および第2の開口の深さ方向にわたって」一定である部分を有するようになすことは当業者が適宜になし得たことといえる。また,引用例1においては,第3図(a)に示されているように,プラズマCVDシリコン窒化膜25とスピンオングラス層24がそれぞれ異なる一定の開口径を有するものが示されており,この構造についてスルーホール側壁にプラズマCVDシリコン窒化膜16を残すことにより,側壁によって規定される「最後の第1および第2の寸法」が「第1および第2の開口の深さ方向にわたって」一定である部分を有する構成がおのずと得られるということもできる。
なお,引用例2には,絶縁体層の開口部の水平方向の寸法を制御し,他の方法では写真製版上の制約のために達成しえないサイズに縮小する技術が示されているから,本願明細書に記載された「導通ビア/コンタクトまたはトレンチは,従来のフォトリソグラフィックおよび/またはエッチング装置および技術に依存することなく最小寸法を有して形成することができる。」という作用・効果は格別なものとはいえない。

(5)まとめ
以上検討したとおり,本願発明は,引用発明及び引用例2に記載された発明,並びに従来周知の技術に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから,特許法第29条第2項の規定により特許を受けることができない。


3. むすび
以上のとおりであるから,他の請求項について検討するまでもなく,本願は拒絶すべきものである。
よって,結論のとおり審決する。
 
審理終結日 2012-05-10 
結審通知日 2012-05-15 
審決日 2012-05-28 
出願番号 特願平9-511944
審決分類 P 1 8・ 121- WZ (H01L)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 河口 雅英、池渕 立、早川 朋一  
特許庁審判長 齋藤 恭一
特許庁審判官 近藤 幸浩
松田 成正
発明の名称 半導体装置の製造方法  
代理人 森田 俊雄  
代理人 堀井 豊  
代理人 深見 久郎  

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