JP2001024058A - コンタクトホールの形成方法 - Google Patents
コンタクトホールの形成方法Info
- Publication number
- JP2001024058A JP2001024058A JP19840799A JP19840799A JP2001024058A JP 2001024058 A JP2001024058 A JP 2001024058A JP 19840799 A JP19840799 A JP 19840799A JP 19840799 A JP19840799 A JP 19840799A JP 2001024058 A JP2001024058 A JP 2001024058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- contact hole
- forming
- insulating film
- resist layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 一連の連続した工程により高アスペクト比で
かつ導体配線の形成や導電体プラグの埋込み形成が容易
なコンタクトホールを効率よく形成できる方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体基板１の上に形成された絶縁膜２
の上に所定の個所に開口３ａを有するレジスト層３を形
成する工程と、レジスト層３をマスクにして絶縁膜２を
ドライエッチング法により異方性エッチングする工程
と、異方性エッチングに連続して絶縁膜２をドライエッ
チング法により等方性エッチングする工程と、レジスト
層３を除去する工程とを有し、高アスペクト比の断面形
状でかつ開口が拡大されたコンタクトホールを容易に形
成できるものである。なお等方性エッチング条件は異方
性エッチング条件からバイアス電力の低減およびチャン
バー内のガス圧の増加の少なくとも一方を行うことによ
り設定することができる。
かつ導体配線の形成や導電体プラグの埋込み形成が容易
なコンタクトホールを効率よく形成できる方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体基板１の上に形成された絶縁膜２
の上に所定の個所に開口３ａを有するレジスト層３を形
成する工程と、レジスト層３をマスクにして絶縁膜２を
ドライエッチング法により異方性エッチングする工程
と、異方性エッチングに連続して絶縁膜２をドライエッ
チング法により等方性エッチングする工程と、レジスト
層３を除去する工程とを有し、高アスペクト比の断面形
状でかつ開口が拡大されたコンタクトホールを容易に形
成できるものである。なお等方性エッチング条件は異方
性エッチング条件からバイアス電力の低減およびチャン
バー内のガス圧の増加の少なくとも一方を行うことによ
り設定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板上に形成
された絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法、特に
高アスペクト比のコンタクトホールを形成する方法に関
するものである。
された絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法、特に
高アスペクト比のコンタクトホールを形成する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の構成素子に
ついては、その微細化に伴ってＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタが主流となっている。中でもＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタが微細化するに伴い微細コンタクトホールの
形成方法が重要な技術となってきている。特に大きな課
題となっているのは、層間絶縁膜の厚さはほとんど変わ
らないにもかかわらず、開口面積を小さくするために、
コンタクトホールのアスペクト比が増大していることで
ある。
ついては、その微細化に伴ってＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタが主流となっている。中でもＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタが微細化するに伴い微細コンタクトホールの
形成方法が重要な技術となってきている。特に大きな課
題となっているのは、層間絶縁膜の厚さはほとんど変わ
らないにもかかわらず、開口面積を小さくするために、
コンタクトホールのアスペクト比が増大していることで
ある。
【０００３】一般的に高アスペクト比のコンタクトホー
ルを形成するための一つの技術として、誘導結合型プラ
ズマエッチング装置を用いてコンタクトホールを形成す
る方法が知られている。
ルを形成するための一つの技術として、誘導結合型プラ
ズマエッチング装置を用いてコンタクトホールを形成す
る方法が知られている。
【０００４】以下、従来のコンタクトホールの形成方法
について、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。
について、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。
【０００５】図５は誘導結合型のプラズマエッチング装
置の要部断面図である。図５において、１０は誘導コイ
ル、１１はチャンバー１２の天板、１２はチャンバー、
１３は基板保持部、１４はシリコン基板、１５は高密度
のプラズマが発生する高密度プラズマ領域、１６はシリ
コン製のクランプリングである。
置の要部断面図である。図５において、１０は誘導コイ
ル、１１はチャンバー１２の天板、１２はチャンバー、
１３は基板保持部、１４はシリコン基板、１５は高密度
のプラズマが発生する高密度プラズマ領域、１６はシリ
コン製のクランプリングである。
【０００６】シリコン基板１４をセットし、真空引きし
た後にエッチングガス（Ｃ2Ｆ6＋Ｏ 2）を導入し、誘導
コイル１０には放電電力ＲＦ１を、基板保持部１３には
バイアス電力ＲＦ２を印加する。高密度のプラズマ領域
１５で発生したプラズマ中のプラスイオンはバイアス電
力ＲＦ２によってシリコン基板１４側に引き寄せられて
エッチングが進行する。なお、クランプリング１６は基
板保持部１３がエッチングされるのを防止するとともに
高密度プラズマ中のフッ素イオンを捕獲してカーボンリ
ッチなイオンにする役割を持っている。
た後にエッチングガス（Ｃ2Ｆ6＋Ｏ 2）を導入し、誘導
コイル１０には放電電力ＲＦ１を、基板保持部１３には
バイアス電力ＲＦ２を印加する。高密度のプラズマ領域
１５で発生したプラズマ中のプラスイオンはバイアス電
力ＲＦ２によってシリコン基板１４側に引き寄せられて
エッチングが進行する。なお、クランプリング１６は基
板保持部１３がエッチングされるのを防止するとともに
高密度プラズマ中のフッ素イオンを捕獲してカーボンリ
ッチなイオンにする役割を持っている。
【０００７】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、従来のコンタ
クトホール形成方法を説明する工程断面図である。図６
において、１４はシリコン基板、２２はシリコン酸化
膜、２３はレジスト層、２３ａはレジスト層２３に設け
た開口、２４はシリコン酸化膜２２に形成されたコンタ
クトホールである。
クトホール形成方法を説明する工程断面図である。図６
において、１４はシリコン基板、２２はシリコン酸化
膜、２３はレジスト層、２３ａはレジスト層２３に設け
た開口、２４はシリコン酸化膜２２に形成されたコンタ
クトホールである。
【０００８】まず図６（ａ）に示すように表面にシリコ
ン酸化膜２２が形成されたシリコン基板１４を準備し、
全面にレジスト膜を形成した後、図６（ｂ）に示すよう
に、マスクを用いて所定の個所にエッチング領域を確定
するための開口２３ａを有するレジスト層２３を形成す
る。このシリコン基板１４を図５に示す基板保持部１３
にセットし、チャンバー１２を真空引きした後（Ｃ2Ｆ6
＋Ｏ2）混合ガスを導入する。次に誘導コイル１０には
放電電力ＲＦ１を印加し、基板保持部１３にはバイアス
電力ＲＦ２を印加する。
ン酸化膜２２が形成されたシリコン基板１４を準備し、
全面にレジスト膜を形成した後、図６（ｂ）に示すよう
に、マスクを用いて所定の個所にエッチング領域を確定
するための開口２３ａを有するレジスト層２３を形成す
る。このシリコン基板１４を図５に示す基板保持部１３
にセットし、チャンバー１２を真空引きした後（Ｃ2Ｆ6
＋Ｏ2）混合ガスを導入する。次に誘導コイル１０には
放電電力ＲＦ１を印加し、基板保持部１３にはバイアス
電力ＲＦ２を印加する。
【０００９】異方性エッチングの条件（シリコン基板１
４の表面に垂直な方向のエッチング速度が大きく、水平
方向にはエッチング速度の遅い条件）でシリコン酸化膜
２２をエッチングすることにより、図６（ｃ）に示すよ
うに、開口より深さ方向の大なる高アスペクト比のコン
タクトホール２４を形成することができる。
４の表面に垂直な方向のエッチング速度が大きく、水平
方向にはエッチング速度の遅い条件）でシリコン酸化膜
２２をエッチングすることにより、図６（ｃ）に示すよ
うに、開口より深さ方向の大なる高アスペクト比のコン
タクトホール２４を形成することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、誘導結合型プラズマエッチング装置を用い
た高アスペクト比コンタクトホールエッチングにおいて
エッチング反応が途中で停止する（以下エッチストップ
という）という特有の課題を有している。エッチストッ
プはコンタクトホールの底部においてエッチング反応よ
りもデポジション反応が優勢となり反応系のバランスが
崩れることに起因する現象である。この課題は誘導結合
型プラズマエッチング装置を用いるドライエッチングに
おいて高アスペクト比のコンタクトホールを形成するた
めにバイアス電力を高くして一応の解決を見ている。
の構成では、誘導結合型プラズマエッチング装置を用い
た高アスペクト比コンタクトホールエッチングにおいて
エッチング反応が途中で停止する（以下エッチストップ
という）という特有の課題を有している。エッチストッ
プはコンタクトホールの底部においてエッチング反応よ
りもデポジション反応が優勢となり反応系のバランスが
崩れることに起因する現象である。この課題は誘導結合
型プラズマエッチング装置を用いるドライエッチングに
おいて高アスペクト比のコンタクトホールを形成するた
めにバイアス電力を高くして一応の解決を見ている。
【００１１】しかし半導体装置の製造方法においては高
アスペクト比のコンタクトホール２４を形成した後に導
電体プラグや導体配線を埋め込み形成することになる
が、従来の方法で形成した高アスペクト比のコンタクト
ホールでは図７に示すようにコンタクトホール２４の内
部にボイド２７が発生しやすい。タングステンプラグの
形成を例として説明する。すなわち、断面が垂直に形成
された高アスペクト比のコンタクトホール２４を含んで
タングステンまたはタングステンシリサイド等からなる
導電膜２５を形成するとき、上部２６では膜成長に必要
な原子種、分子種が充分に供給されるが底部には原子
種、分子種が入りにくいため、上部２６での膜成長が早
くなり、いっそうコンタクトホール２４の内部で膜が形
成されにくいことによると考えられている。
アスペクト比のコンタクトホール２４を形成した後に導
電体プラグや導体配線を埋め込み形成することになる
が、従来の方法で形成した高アスペクト比のコンタクト
ホールでは図７に示すようにコンタクトホール２４の内
部にボイド２７が発生しやすい。タングステンプラグの
形成を例として説明する。すなわち、断面が垂直に形成
された高アスペクト比のコンタクトホール２４を含んで
タングステンまたはタングステンシリサイド等からなる
導電膜２５を形成するとき、上部２６では膜成長に必要
な原子種、分子種が充分に供給されるが底部には原子
種、分子種が入りにくいため、上部２６での膜成長が早
くなり、いっそうコンタクトホール２４の内部で膜が形
成されにくいことによると考えられている。
【００１２】このような課題を解決するために、コンタ
クトホールの形成を２工程に分け、まず第１の工程でウ
エットエッチングによりコンタクトホールの上部をエッ
チングして開口を拡大しておき、第２の工程でドライエ
ッチングにより高アスペクト比のコンタクトホールを形
成する方法が開発されている。しかしながら、この方法
では、コンタクトホールの形成工程が２段階になる上、
汚染やコンタクトホール内面の酸化等があり、また工程
が複雑になるという新たな課題が発生する。
クトホールの形成を２工程に分け、まず第１の工程でウ
エットエッチングによりコンタクトホールの上部をエッ
チングして開口を拡大しておき、第２の工程でドライエ
ッチングにより高アスペクト比のコンタクトホールを形
成する方法が開発されている。しかしながら、この方法
では、コンタクトホールの形成工程が２段階になる上、
汚染やコンタクトホール内面の酸化等があり、また工程
が複雑になるという新たな課題が発生する。
【００１３】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、一連の連続した工程により高アスペクト比でかつ導
体配線形成や導電体プラグの埋め込み形成が容易なコン
タクトホールを効率良く形成できる方法を提供するもの
である。
で、一連の連続した工程により高アスペクト比でかつ導
体配線形成や導電体プラグの埋め込み形成が容易なコン
タクトホールを効率良く形成できる方法を提供するもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のコンタクトホールの形成方法は、半導体基板
上の絶縁膜の上に所定の個所に開口を有するレジスト層
を形成し、このレジスト層をマスクにして絶縁膜をドラ
イエッチング法により異方性エッチングする工程と、異
方性エッチングに連続して絶縁膜をドライエッチング法
により等方性エッチングする工程とを有するものであ
り、一連の連続した工程でコンタクトホールの形成と開
口部の拡大を行うことにより、異方性エッチングの際に
問題となるエッチストップがなく、またタングステンプ
ラグ形成時にボイドの発生がない方法を実現できるもの
である。
に本発明のコンタクトホールの形成方法は、半導体基板
上の絶縁膜の上に所定の個所に開口を有するレジスト層
を形成し、このレジスト層をマスクにして絶縁膜をドラ
イエッチング法により異方性エッチングする工程と、異
方性エッチングに連続して絶縁膜をドライエッチング法
により等方性エッチングする工程とを有するものであ
り、一連の連続した工程でコンタクトホールの形成と開
口部の拡大を行うことにより、異方性エッチングの際に
問題となるエッチストップがなく、またタングステンプ
ラグ形成時にボイドの発生がない方法を実現できるもの
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のコンタクトホールの形成
方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定の
個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レジ
スト層をマスクにして前記絶縁膜をドライエッチング法
により異方性エッチングする工程と、異方性エッチング
に連続して絶縁膜をドライエッチング法により等方性エ
ッチングする工程と、レジスト層を除去する工程とを有
するものであり、開口部に拡大部を有する高アスペクト
比のコンタクトホールを容易に形成できる。
方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定の
個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レジ
スト層をマスクにして前記絶縁膜をドライエッチング法
により異方性エッチングする工程と、異方性エッチング
に連続して絶縁膜をドライエッチング法により等方性エ
ッチングする工程と、レジスト層を除去する工程とを有
するものであり、開口部に拡大部を有する高アスペクト
比のコンタクトホールを容易に形成できる。
【００１６】上述の方法において、等方性エッチングの
条件を、異方性エッチングの条件に対してバイアス電力
の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともい
ずれか一方を行ったものであり、開口部に拡大部を有す
る高アスペクト比のコンタクトホールを容易に形成でき
る。
条件を、異方性エッチングの条件に対してバイアス電力
の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともい
ずれか一方を行ったものであり、開口部に拡大部を有す
る高アスペクト比のコンタクトホールを容易に形成でき
る。
【００１７】本発明における他のコンタクトホールの形
成方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定
の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レ
ジスト層をマスクにして絶縁膜をドライエッチング法に
より厚さの半分以上を異方性エッチングする工程と、異
方性エッチングに連続してドライエッチング法により絶
縁膜を異方性エッチングと等方性エッチングの間のエッ
チング条件でエッチングする工程と、レジスト層を除去
する工程とを有し、コンタクトホールの深さ方向にテー
パを有する構造を得ることができる。
成方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定
の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レ
ジスト層をマスクにして絶縁膜をドライエッチング法に
より厚さの半分以上を異方性エッチングする工程と、異
方性エッチングに連続してドライエッチング法により絶
縁膜を異方性エッチングと等方性エッチングの間のエッ
チング条件でエッチングする工程と、レジスト層を除去
する工程とを有し、コンタクトホールの深さ方向にテー
パを有する構造を得ることができる。
【００１８】上述の他の形成方法において、異方性エッ
チングと等方性エッチングの間のエッチング条件が異方
性エッチングの条件に対してバイアス電力の低減および
チャンバー内ガス圧の増加の少なくともいずれか一方を
行ったものであり、適正な条件を選択することによりコ
ンタクトホールの上方に向かってテーパを有する構造と
することができる。
チングと等方性エッチングの間のエッチング条件が異方
性エッチングの条件に対してバイアス電力の低減および
チャンバー内ガス圧の増加の少なくともいずれか一方を
行ったものであり、適正な条件を選択することによりコ
ンタクトホールの上方に向かってテーパを有する構造と
することができる。
【００１９】本発明のさらに他のコンタクトホールの形
成方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定
の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レ
ジスト層をマスクにして前記絶縁膜をドライエッチング
法により異方性エッチングする第１のエッチング工程
と、異方性エッチングに連続してドライエッチング法に
より絶縁膜を異方性エッチングと等方性エッチングの間
の条件でエッチングする第２のエッチング工程と、第２
のエッチング工程に連続してドライエッチング法により
絶縁膜を等方性エッチングする第３のエッチング工程
と、レジスト層を除去する工程とを有し、コンタクトホ
ールの断面を所望の形状に制御よく形成できる。
成方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上に所定
の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程と、レ
ジスト層をマスクにして前記絶縁膜をドライエッチング
法により異方性エッチングする第１のエッチング工程
と、異方性エッチングに連続してドライエッチング法に
より絶縁膜を異方性エッチングと等方性エッチングの間
の条件でエッチングする第２のエッチング工程と、第２
のエッチング工程に連続してドライエッチング法により
絶縁膜を等方性エッチングする第３のエッチング工程
と、レジスト層を除去する工程とを有し、コンタクトホ
ールの断面を所望の形状に制御よく形成できる。
【００２０】本発明におけるさらに他の形成方法におい
て、第２のエッチング工程のエッチング条件が第１のエ
ッチング工程のエッチング条件からバイアス電力の低減
およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともいずれか
一方を行ったものであり、第３のエッチング工程のエッ
チング条件が第２のエッチング工程のエッチング条件か
らさらにバイアス電力の低減およびガス圧の増加の少な
くともいずれか一方を行ったものであり、連続した一連
の工程により制御性よくコンタクトホールの断面形状を
形成できる。
て、第２のエッチング工程のエッチング条件が第１のエ
ッチング工程のエッチング条件からバイアス電力の低減
およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともいずれか
一方を行ったものであり、第３のエッチング工程のエッ
チング条件が第２のエッチング工程のエッチング条件か
らさらにバイアス電力の低減およびガス圧の増加の少な
くともいずれか一方を行ったものであり、連続した一連
の工程により制御性よくコンタクトホールの断面形状を
形成できる。
【００２１】以下本発明の実施の形態について、図１か
ら図４を用いて説明する。
ら図４を用いて説明する。
【００２２】（実施の形態１）図１（ａ）〜図１（ｄ）
は、本発明の実施の形態１におけるコンタクトホールの
形成方法を説明するための工程断面図である。これらの
図において、１はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、
３はレジスト層、３ａはレジスト層３の所定の個所に設
けられた開口、４は異方性エッチングにより形成された
コンタクトホール（以下異方性エッチング領域とい
う）、５は等方性の強いエッチングにより拡大されたコ
ンタクトホールの拡大部（以下便宜的に等方性エッチン
グ領域という）である。
は、本発明の実施の形態１におけるコンタクトホールの
形成方法を説明するための工程断面図である。これらの
図において、１はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、
３はレジスト層、３ａはレジスト層３の所定の個所に設
けられた開口、４は異方性エッチングにより形成された
コンタクトホール（以下異方性エッチング領域とい
う）、５は等方性の強いエッチングにより拡大されたコ
ンタクトホールの拡大部（以下便宜的に等方性エッチン
グ領域という）である。
【００２３】図１（ａ）はシリコン基板１の上にシリコ
ン酸化膜２を形成したものである。このシリコン酸化膜
２は、例えばＣＶＤ法により成膜した、ホウ素を１.５
ｗｔ％、りんを４ｗｔ％添加した膜厚１.２μｍのシリ
コン酸化膜である。
ン酸化膜２を形成したものである。このシリコン酸化膜
２は、例えばＣＶＤ法により成膜した、ホウ素を１.５
ｗｔ％、りんを４ｗｔ％添加した膜厚１.２μｍのシリ
コン酸化膜である。
【００２４】次にシリコン酸化膜２の上に０.９９μｍ
厚さのホトレジスト膜を形成し、マスクを用いて露光
し、現像して図１（ｂ）に示すように所定の領域に開口
径が０.３μｍの開口３ａを有するレジスト層３を形成
する。次にシリコン基板１を図５に示す誘導結合型プラ
ズマエッチング装置に入れ、図１（ｃ）に示すように、
異方性エッチングを行い側壁がほぼ垂直に近い異方性エ
ッチング領域４を形成する。次に同一チャンバー内でバ
イアス電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少
なくともいずれか一方を行った条件で異方性エッチング
領域４のエッチングよりも等方性を強くしたエッチング
を行って図１（ｄ）に示すように上部に開口部が広がっ
た等方性エッチング領域５を有するコンタクトホールを
形成する。
厚さのホトレジスト膜を形成し、マスクを用いて露光
し、現像して図１（ｂ）に示すように所定の領域に開口
径が０.３μｍの開口３ａを有するレジスト層３を形成
する。次にシリコン基板１を図５に示す誘導結合型プラ
ズマエッチング装置に入れ、図１（ｃ）に示すように、
異方性エッチングを行い側壁がほぼ垂直に近い異方性エ
ッチング領域４を形成する。次に同一チャンバー内でバ
イアス電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少
なくともいずれか一方を行った条件で異方性エッチング
領域４のエッチングよりも等方性を強くしたエッチング
を行って図１（ｄ）に示すように上部に開口部が広がっ
た等方性エッチング領域５を有するコンタクトホールを
形成する。
【００２５】すなわち実施の形態１においては、まず高
いバイアス電力を投入し、高いエネルギーを有するイオ
ンをコンタクトホールの底部まで送り込み、深さ方向に
エッチングする。次にバイアス電力の低減により加速エ
ネルギーを下げるか、チャンバー内のガス圧を増加させ
イオンとガスとの衝突の確率を上げてイオンのエネルギ
ーを下げるか、または両方の効果によってイオンのエネ
ルギーを下げることによって、イオンがコンタクトホー
ルの底部に到達するのを妨害して表面部分のみエッチン
グが進むようにしている。このようなコンタクトホール
の形成方法では、前述のように異方性エッチング中にエ
ッチストップが生じないことはもちろんのこと、等方性
の強いエッチングにより開口部が拡大されるためコンタ
クトホールにタングステンプラグを埋め込む場合に、プ
ラグ中にボイドが生ずることがない。しかもこの等方性
の強いエッチングは異方性エッチングに引き続いて同一
チャンバー内で行われ、従来の２段階エッチングに比較
して工程が簡単になる。
いバイアス電力を投入し、高いエネルギーを有するイオ
ンをコンタクトホールの底部まで送り込み、深さ方向に
エッチングする。次にバイアス電力の低減により加速エ
ネルギーを下げるか、チャンバー内のガス圧を増加させ
イオンとガスとの衝突の確率を上げてイオンのエネルギ
ーを下げるか、または両方の効果によってイオンのエネ
ルギーを下げることによって、イオンがコンタクトホー
ルの底部に到達するのを妨害して表面部分のみエッチン
グが進むようにしている。このようなコンタクトホール
の形成方法では、前述のように異方性エッチング中にエ
ッチストップが生じないことはもちろんのこと、等方性
の強いエッチングにより開口部が拡大されるためコンタ
クトホールにタングステンプラグを埋め込む場合に、プ
ラグ中にボイドが生ずることがない。しかもこの等方性
の強いエッチングは異方性エッチングに引き続いて同一
チャンバー内で行われ、従来の２段階エッチングに比較
して工程が簡単になる。
【００２６】（実施の形態２）図２（ａ）〜図２（ｄ）
は、本発明の実施の形態２におけるコンタクトホールの
形成方法を説明する工程断面図である。これらの図にお
いて、図１（ａ）〜（ｄ）に示したのと同一個所には同
一符号を付して詳細説明を省略する。
は、本発明の実施の形態２におけるコンタクトホールの
形成方法を説明する工程断面図である。これらの図にお
いて、図１（ａ）〜（ｄ）に示したのと同一個所には同
一符号を付して詳細説明を省略する。
【００２７】図２（ａ），図２（ｂ）は、実施の形態１
と同じ工程である。
と同じ工程である。
【００２８】次にシリコン基板１を図５に示す誘導結合
型プラズマエッチング装置にセットし、図２（ｃ）に示
すように、まずシリコン酸化膜２の厚さの半分以上を異
方性エッチングして凹部２ｂを形成する。この段階では
凹部２ｂの側壁はほぼ垂直である。次にバイアス電力の
低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともいず
れか一方を行って等方性の強いエッチング条件に切り替
えてエッチングを行うことにより、図２（ｄ）に示すよ
うにコンタクトホールの側面が上方に広がったテーパ６
になり、かつコンタクトホールの上部に広がりを有する
等方性エッチング領域５が形成される。
型プラズマエッチング装置にセットし、図２（ｃ）に示
すように、まずシリコン酸化膜２の厚さの半分以上を異
方性エッチングして凹部２ｂを形成する。この段階では
凹部２ｂの側壁はほぼ垂直である。次にバイアス電力の
低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくともいず
れか一方を行って等方性の強いエッチング条件に切り替
えてエッチングを行うことにより、図２（ｄ）に示すよ
うにコンタクトホールの側面が上方に広がったテーパ６
になり、かつコンタクトホールの上部に広がりを有する
等方性エッチング領域５が形成される。
【００２９】実施の形態２が実施の形態１と異なる点
は、実施の形態１がコンタクトホールの下部では側面が
垂直、開口部が広がりを有しているのに対して、実施の
形態２はコンタクトホールの側面が下部から上方に向け
てテーパを有しかつ開口部で広がりを有している点であ
る。したがって実施の形態２では実施の形態１の効果が
いっそう顕著になる。
は、実施の形態１がコンタクトホールの下部では側面が
垂直、開口部が広がりを有しているのに対して、実施の
形態２はコンタクトホールの側面が下部から上方に向け
てテーパを有しかつ開口部で広がりを有している点であ
る。したがって実施の形態２では実施の形態１の効果が
いっそう顕著になる。
【００３０】なお実施の形態２においては、異方性エッ
チングの後に異方性エッチングと等方性エッチングの間
の条件でエッチングする例について説明したが、異方性
エッチングの後に異方性エッチングと等方性エッチング
の間の条件でエッチングしさらに等方性エッチングを行
うことにより、いっそうコンタクトホールの断面形状を
所望の形状とすることができる。この場合もエッチング
条件は、最初の異方性エッチングの条件から、バイアス
電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加のいずれか
一方を順次行うことによってそれぞれの条件を実現でき
る。
チングの後に異方性エッチングと等方性エッチングの間
の条件でエッチングする例について説明したが、異方性
エッチングの後に異方性エッチングと等方性エッチング
の間の条件でエッチングしさらに等方性エッチングを行
うことにより、いっそうコンタクトホールの断面形状を
所望の形状とすることができる。この場合もエッチング
条件は、最初の異方性エッチングの条件から、バイアス
電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加のいずれか
一方を順次行うことによってそれぞれの条件を実現でき
る。
【００３１】次に実施の形態１または２における条件の
設定について、図３、図４を参照しながら説明する。
設定について、図３、図４を参照しながら説明する。
【００３２】図３は代表的な誘導結合型プラズマエッチ
ング装置におけるバイアス電力と垂直方向のエッチレー
トの関係を示したものである。すなわち図５に示す誘導
結合型プラズマエッチング装置において、バイアス電力
ＲＦ２を低下させるにつれてコンタクトホールの深さ方
向のエッチレートが低下することがわかる。
ング装置におけるバイアス電力と垂直方向のエッチレー
トの関係を示したものである。すなわち図５に示す誘導
結合型プラズマエッチング装置において、バイアス電力
ＲＦ２を低下させるにつれてコンタクトホールの深さ方
向のエッチレートが低下することがわかる。
【００３３】図４は代表的な誘導結合型プラズマエッチ
ング装置におけるコンタクトホールの深さとその時点で
の深さ方向のエッチレートの関係を示したものである。
条件−Ａは、コイル電力＝２７００Ｗ、バイアス電力＝
１２００Ｗ、チャンバー内圧力＝５ｍＴｏｒｒ、ガス流
量（Ｃ2Ｆ6／Ｏ2）＝４０／２ＳＣＣＭであり、垂直方
向にエッチレートが大きい異方性エッチングの条件であ
る。すなわち条件−Ａでは、深さ１.５μｍまで十分に
垂直方向にエッチングできることがわかる。
ング装置におけるコンタクトホールの深さとその時点で
の深さ方向のエッチレートの関係を示したものである。
条件−Ａは、コイル電力＝２７００Ｗ、バイアス電力＝
１２００Ｗ、チャンバー内圧力＝５ｍＴｏｒｒ、ガス流
量（Ｃ2Ｆ6／Ｏ2）＝４０／２ＳＣＣＭであり、垂直方
向にエッチレートが大きい異方性エッチングの条件であ
る。すなわち条件−Ａでは、深さ１.５μｍまで十分に
垂直方向にエッチングできることがわかる。
【００３４】また条件−Ｂは、条件−Ａからバイアス電
力のみを１２００Ｗから２５０Ｗに下げ、他の条件を同
じものとしたものであり、深さ１μｍ程度で垂直方向の
エッチングが停止している。このように、バイアス電力
を下げることによりコンタクトホールの底部にエッチャ
ントが入射しにくくなり、底部においてエッチング反応
を誘起するスパッタリングが生じにくいため垂直方向へ
のエッチングが進行しにくい。一方、コンタクトホール
の開口部ではエッチャントが豊富にあることと、バイア
ス電力を下げたことによるスパッタ性の低下により等方
的なエッチングが優勢となる。
力のみを１２００Ｗから２５０Ｗに下げ、他の条件を同
じものとしたものであり、深さ１μｍ程度で垂直方向の
エッチングが停止している。このように、バイアス電力
を下げることによりコンタクトホールの底部にエッチャ
ントが入射しにくくなり、底部においてエッチング反応
を誘起するスパッタリングが生じにくいため垂直方向へ
のエッチングが進行しにくい。一方、コンタクトホール
の開口部ではエッチャントが豊富にあることと、バイア
ス電力を下げたことによるスパッタ性の低下により等方
的なエッチングが優勢となる。
【００３５】また図４には条件−Ａと条件−Ｂのみ示し
たが、バイアス電力を１２００Ｗから２５０Ｗまで低下
させるにしたがって垂直方向のエッチレートが低下する
ことになる。したがって、この範囲でバイアス電力を変
更することにより等方性と異方性の割合を制御すること
ができる。
たが、バイアス電力を１２００Ｗから２５０Ｗまで低下
させるにしたがって垂直方向のエッチレートが低下する
ことになる。したがって、この範囲でバイアス電力を変
更することにより等方性と異方性の割合を制御すること
ができる。
【００３６】またチャンバー内のガス圧に関しては、ガ
ス圧の増大にともなってイオンがシリコン基板に到達す
る前にガス分子と衝突する確率が増加する結果イオンが
エネルギーを失うことになる。その結果、コンタクトホ
ールの底部にイオンが到達しにくくなり、垂直方向のエ
ッチレートが低下することになる。したがって、バイア
ス電力を制御した場合と同様、ガス圧を制御することに
より異方性エッチングと等方性エッチングの割合を制御
することができる。
ス圧の増大にともなってイオンがシリコン基板に到達す
る前にガス分子と衝突する確率が増加する結果イオンが
エネルギーを失うことになる。その結果、コンタクトホ
ールの底部にイオンが到達しにくくなり、垂直方向のエ
ッチレートが低下することになる。したがって、バイア
ス電力を制御した場合と同様、ガス圧を制御することに
より異方性エッチングと等方性エッチングの割合を制御
することができる。
【００３７】すなわち図１に示す実施の形態１において
は、図１（ｃ）の工程では条件−Ａで異方性エッチング
を行い、工程（ｄ）では条件−Ｂで等方性エッチングす
ることにより所望の断面形状を有するコンタクトホール
が形成できる。
は、図１（ｃ）の工程では条件−Ａで異方性エッチング
を行い、工程（ｄ）では条件−Ｂで等方性エッチングす
ることにより所望の断面形状を有するコンタクトホール
が形成できる。
【００３８】また図２に示す実施の形態２においては、
図２（ｃ）の工程では条件−Ａで異方性エッチングを行
い、工程（ｄ）は条件−Ａと条件−Ｂとの間の条件でエ
ッチングすることにより所望の断面形状のコンタクトホ
ールが形成できる。
図２（ｃ）の工程では条件−Ａで異方性エッチングを行
い、工程（ｄ）は条件−Ａと条件−Ｂとの間の条件でエ
ッチングすることにより所望の断面形状のコンタクトホ
ールが形成できる。
【００３９】またシリコン酸化膜２の厚さ、添加される
不純物によっては図４に示す条件を変更する必要がある
が、その最適条件については実験的に容易に選択するこ
とができる。
不純物によっては図４に示す条件を変更する必要がある
が、その最適条件については実験的に容易に選択するこ
とができる。
【００４０】なお実施の形態１および２において、エッ
チングを誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて行
った例について説明したが、リアクティブ・イオン・エ
ッチング装置（ＲＩＥ装置）を用いてもよい。
チングを誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて行
った例について説明したが、リアクティブ・イオン・エ
ッチング装置（ＲＩＥ装置）を用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明のコンタクトホール
の形成方法は、異方性エッチングによりまず断面形状を
垂直に近い形にエッチングした後、連続して等方性の強
いエッチングによりコンタクトホールの開口部を拡大す
るものであり、基本的には高アスペクト比のコンタクト
ホールでありながら、導電体プラグを形成する際にコン
タクトホールの内部にボイドのない導電体を容易に充填
できる形状を実現できるものである。
の形成方法は、異方性エッチングによりまず断面形状を
垂直に近い形にエッチングした後、連続して等方性の強
いエッチングによりコンタクトホールの開口部を拡大す
るものであり、基本的には高アスペクト比のコンタクト
ホールでありながら、導電体プラグを形成する際にコン
タクトホールの内部にボイドのない導電体を容易に充填
できる形状を実現できるものである。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態１にお
けるコンタクトホールの形成方法を説明するための工程
断面図
けるコンタクトホールの形成方法を説明するための工程
断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態２にお
けるコンタクトホールの形成方法を説明するための工程
断面図
けるコンタクトホールの形成方法を説明するための工程
断面図
【図３】代表的な誘導結合型プラズマエッチング装置に
おけるバイアス電力と垂直方向のエッチレートの関係を
示す図
おけるバイアス電力と垂直方向のエッチレートの関係を
示す図
【図４】代表的な誘導結合型プラズマエッチング装置に
おけるコンタクトホールの深さとその時点での深さ方向
のエッチレートの関係を示す図
おけるコンタクトホールの深さとその時点での深さ方向
のエッチレートの関係を示す図
【図５】誘導結合型プラズマエッチング装置の要部断面
図
図
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、従来のコンタクトホール形
成方法を説明する工程断面図
成方法を説明する工程断面図
【図７】従来のコンタクトホールを構成する断面図
１ シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ レジスト層 ３ａ ホトレジスト膜の開口 ４ 異方性エッチング領域 ５ 等方性エッチング領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 DD08 DD12 DD19 EE08 EE15 GG09 GG14 HH13 HH14 HH20 5F004 AA12 BA20 BB11 CA02 CA03 DA02 DA26 DB06 EA29 EB01 EB03 5F033 NN31 NN32 QQ09 QQ12 QQ13 QQ15 QQ16 QQ18 QQ22 QQ35 QQ37 QQ60 QQ65 QQ98 RR15 SS11 WW00 WW05 WW07 WW10 XX02 XX04 XX33
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された絶縁膜上に、
所定の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程
と、前記レジスト層をマスクにして前記絶縁膜をドライ
エッチング法により異方性エッチングする工程と、前記
異方性エッチングに連続して前記絶縁膜をドライエッチ
ング法により等方性エッチングする工程と、前記レジス
ト層を除去する工程とを有するコンタクトホールの形成
方法。 - 【請求項２】 等方性エッチングの条件が異方性エッチ
ングの条件からバイアス電力の低減およびチャンバー内
ガス圧の増加の少なくともいずれか一方を行ったもので
あることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホー
ルの形成方法。 - 【請求項３】 半導体基板上に形成された絶縁膜上に、
所定の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程
と、前記レジスト層をマスクにして前記絶縁膜をドライ
エッチング法により厚さの半分以上を異方性エッチング
する工程と、前記異方性エッチングに連続してドライエ
ッチング法により前記絶縁膜を異方性エッチングと等方
性エッチングの間のエッチング条件でエッチングする工
程と、前記レジスト層を除去する工程とを有するコンタ
クトホールの形成方法。 - 【請求項４】 異方性エッチングと等方性エッチングの
間のエッチング条件が、異方性エッチングの条件からバ
イアス電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少
なくともいずれか一方を行ったものであることを特徴と
する請求項３に記載のコンタクトホールの形成方法。 - 【請求項５】 半導体基板上に形成された絶縁膜上に、
所定の個所に開口を有するレジスト層を形成する工程
と、前記レジスト層をマスクにして前記絶縁膜をドライ
エッチング法により異方性エッチングする第１のエッチ
ング工程と、前記異方性エッチングに連続してドライエ
ッチング法により前記絶縁膜を異方性エッチングと等方
性エッチングの間の条件でエッチングする第２のエッチ
ング工程と、前記第２のエッチング工程に連続してドラ
イエッチング法により前記絶縁膜を等方性エッチングす
る第３のエッチング工程と、前記レジスト層を除去する
工程とを有するコンタクトホールの形成方法。 - 【請求項６】 第２のエッチング工程のエッチング条件
が第１のエッチング工程のエッチング条件からバイアス
電力の低減およびチャンバー内ガス圧の増加の少なくと
もいずれか一方を行ったものであり、第３のエッチング
工程のエッチング条件が第２のエッチング工程のエッチ
ング条件からさらにバイアス電力の低減およびガス圧の
増加の少なくともいずれか一方を行ったものであること
を特徴とする請求項５に記載のコンタクトホールの形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840799A JP2001024058A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | コンタクトホールの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19840799A JP2001024058A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | コンタクトホールの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001024058A true JP2001024058A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16390623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19840799A Pending JP2001024058A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | コンタクトホールの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001024058A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007214588A (ja) * | 2007-04-16 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2008283030A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2009111190A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Sharp Corp | プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および固体撮像素子の製造方法 |
| US7799691B2 (en) | 2003-07-11 | 2010-09-21 | Infineon Technologies Ag | System and method for anisotropically etching a recess in a silicon substrate |
| CN102543836A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 通孔的刻蚀方法 |
| CN105329840A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-02-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 斜孔刻蚀方法 |
-
1999
- 1999-07-13 JP JP19840799A patent/JP2001024058A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7799691B2 (en) | 2003-07-11 | 2010-09-21 | Infineon Technologies Ag | System and method for anisotropically etching a recess in a silicon substrate |
| JP2007214588A (ja) * | 2007-04-16 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP4577328B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2010-11-10 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2008283030A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2009111190A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Sharp Corp | プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および固体撮像素子の製造方法 |
| CN102543836A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 通孔的刻蚀方法 |
| CN105329840A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-02-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 斜孔刻蚀方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6284149B1 (en) | High-density plasma etching of carbon-based low-k materials in a integrated circuit | |
| US5629237A (en) | Taper etching without re-entrance profile | |
| US6461529B1 (en) | Anisotropic nitride etch process with high selectivity to oxide and photoresist layers in a damascene etch scheme | |
| US20020142598A1 (en) | Plasma dielectric etch process using a long fluorocarbon | |
| EP0536968A2 (en) | Process for forming contact holes in the fabrication of semi-conducteur devices | |
| JP3348553B2 (ja) | 接続孔の形成方法 | |
| JP2001024058A (ja) | コンタクトホールの形成方法 | |
| JP2687787B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH02183534A (ja) | 集積デバイス中に接点を形成するために絶縁層を通してテーパー状のホールを形成する方法 | |
| JP2001085389A (ja) | 半導体装置のドライエッチング方法 | |
| JP2757838B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001351896A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3348322B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20010051386A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| JP2004207286A (ja) | ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP3371180B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| KR20050020321A (ko) | 반도체 소자의 비아 홀 형성 방법 | |
| JPS63260134A (ja) | スル−・ホ−ルの形成方法 | |
| JP2001257261A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20040242011A1 (en) | Etching method and semiconductor device fabricating method | |
| JPH06318576A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP3550276B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0590420A (ja) | 接続孔の形成方法 | |
| JP3104388B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH07135198A (ja) | エッチング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050629 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050823 |