JP2001127156A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device

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JP2001127156A
JP2001127156A JP31048199A JP31048199A JP2001127156A JP 2001127156 A JP2001127156 A JP 2001127156A JP 31048199 A JP31048199 A JP 31048199A JP 31048199 A JP31048199 A JP 31048199A JP 2001127156 A JP2001127156 A JP 2001127156A
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JP
Japan
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opening
interlayer insulating
insulating film
etching
film
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JP31048199A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Kimura
肇 木村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct a bowing shape of a fine contact hole having a high aspect ratio to prevent a burying failure of an upper layer wiring layer. SOLUTION: After a fine opening part 12 reaching an underlayer wiring layer 9 is formed in an interlayer insulation film 10 by anisotropic etching by using a resist mask 11, a buried resist film 13 is formed within the opening part 12 to etch back the entire surface of the interlayer insulation film 10, whereby an upper part having a bowing shape of the opening part 12 is cut off to form a contact hole 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法、特にコンタクトホールの形成方法に関するもの
である。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置のコンタクトホールの
形成方法を、図7に基づいて以下に示す。まず、素子構
成され表面に配線層2が形成された半導体基板1上の全
面にシリコン酸化膜から成る層間絶縁膜3を形成し(図
7(a))、層間絶縁膜3上の全面にホトレジスト膜4
を塗布し、リソグラフィ技術を用いてパターニングす
る。このレジストパターン4をマスクとして、下地の層
間絶縁膜3を例えばRIE等の異方性エッチングにより
エッチング除去して、層間絶縁膜3の所定の領域に配線
層2に到達する開口部5を形成する(図7(b))。こ
の後、ホトレジスト膜4を除去してコンタクトホール
(開口部)5を完成する。
2. Description of the Related Art A conventional method for forming a contact hole in a semiconductor device will be described below with reference to FIG. First, an interlayer insulating film 3 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of a semiconductor substrate 1 on which an element is formed and a wiring layer 2 is formed (FIG. 7A), and a photoresist is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 3. Membrane 4
Is applied and patterned using a lithography technique. Using the resist pattern 4 as a mask, the underlying interlayer insulating film 3 is etched and removed by, for example, anisotropic etching such as RIE to form an opening 5 reaching the wiring layer 2 in a predetermined region of the interlayer insulating film 3. (FIG. 7 (b)). Thereafter, the photoresist film 4 is removed to complete the contact hole (opening) 5.

【0003】ところで、近年、半導体素子の微細化、高
集積化に伴い、コンタクトホールについても、微細でア
スペクト比が高いものになって来ている。このようなコ
ンタクトホールを寸法制御性良く形成するには、まず薄
いホトレジスト膜4により寸法精度の良いレジストパタ
ーン4を形成し、このレジストパターン4をマスクとし
て層間絶縁膜3をエッチングする際、レジストパターン
4と比較的高選択比でエッチングすることにより薄いレ
ジストパターン4が後退するのを抑制することにより、
微細でアスペクト比が高い開口部5を開口する(図7参
照)。
In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor elements, contact holes have become finer and have higher aspect ratios. In order to form such a contact hole with good dimensional controllability, first, a resist pattern 4 having high dimensional accuracy is formed by a thin photoresist film 4, and when the interlayer insulating film 3 is etched using the resist pattern 4 as a mask, the resist pattern By suppressing the retreat of the thin resist pattern 4 by etching at a relatively high selectivity with 4,
An opening 5 that is fine and has a high aspect ratio is opened (see FIG. 7).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のコ
ンタクトホールの形成方法では、レジストパターン4と
比較的高選択比で層間絶縁膜3をエッチングする際、図
7(b)に示すように、開口面(開口径寸法L)に比較
的近い下方でエッチングデポ物により径寸法L1が狭く
なり、逆に、それより下方の開口部中程では、プラズマ
中の斜方侵入したイオンが開口部5の中程の側壁をたた
くことで径寸法L2が拡がるという現象が発生する。ボ
ーイング形状と呼ばれるこのようなコンタクトホール5
の形状は、開口径寸法が、0.4μm以下の場合に多く
発生していることが確認されている。コンタクトホール
5がこのようなボーイング形状に形成されると、後工程
においてコンタクトホール5を介して配線層2に接続す
る上層配線層を、良好なカバレジで形成することが困難
であった。図8に示すように、上層配線層6をコンタク
トホール5内に完全に埋め込むのが困難となり、コンタ
クトホール5内の上層配線層6の中央部に空洞7が発生
し易い。この空洞7は、特にコンタクトホール5内にプ
ラグ形成する場合には、表層部に露出されてウェット液
などの侵入を許しデバイス特性を著しく損ねるものであ
った。
However, according to the conventional method for forming a contact hole, when etching the interlayer insulating film 3 with a relatively high selectivity with respect to the resist pattern 4, as shown in FIG. The diameter L1 is narrowed by the etching deposit below relatively (opening diameter L), and conversely, in the middle of the opening below, ions obliquely penetrating into the plasma in the opening 5 A phenomenon occurs in which the diameter L2 is expanded by hitting the side wall. Such a contact hole 5 called a bowing shape
It has been confirmed that the shape of frequently occurs when the opening diameter is 0.4 μm or less. When the contact hole 5 is formed in such a bowing shape, it is difficult to form an upper wiring layer connected to the wiring layer 2 via the contact hole 5 in a later step with good coverage. As shown in FIG. 8, it is difficult to completely bury the upper wiring layer 6 in the contact hole 5, and a cavity 7 is easily generated in the center of the upper wiring layer 6 in the contact hole 5. This cavity 7 is exposed to the surface layer, particularly when a plug is formed in the contact hole 5, and allows penetration of a wet liquid or the like, thereby significantly impairing device characteristics.

【0005】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、微細なコンタクトホー
ルのボーイング形状を解消して、上層配線層を、空洞が
発生することなく良好なカバレジで形成し、デバイス特
性および信頼性の向上した半導体装置を得ることを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and eliminates the bowing shape of a fine contact hole so that an upper wiring layer can be formed without a cavity. It is an object of the present invention to obtain a semiconductor device which is formed with a proper coverage and has improved device characteristics and reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
記載の半導体装置の製造方法は、表面に導電層が形成さ
れた半導体基板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の
工程と、該層間絶縁膜の所定の領域にレジストマスクを
用いた異方性エッチングにて上記導電層表面に到達する
開口部を形成する第2の工程と、該開口部内のみに所定
の高さまで埋め込みレジスト膜を形成し、上記層間絶縁
膜を所定の厚みで全面エッチバックする第3の工程とを
備えるものである。
Means for Solving the Problems Claim 1 according to the present invention.
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on a surface thereof, and a step of using a resist mask in a predetermined region of the interlayer insulating film. A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer by anisotropic etching, forming a buried resist film to a predetermined height only in the opening, and etching the entire surface of the interlayer insulating film to a predetermined thickness. And a third step of backing.

【0007】またこの発明に係る請求項2記載の半導体
装置の製造方法は、表面に導電層が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層
間絶縁膜の所定の領域にレジストマスクを用いた異方性
エッチングにて上記導電層表面に到達する開口部を形成
する第2の工程と、上記レジストマスクを除去し、再度
レジスト膜を上記開口部を埋め込んで全面に形成した後
パターニングして、該開口部内に所定の高さの埋め込み
レジスト膜と上記層間絶縁膜上に該開口部よりも若干広
い開口を有するレジストパターンとを形成し、上記層間
絶縁膜の上記開口部周囲領域を膜表面から所定の厚みで
エッチング除去する第3の工程とを備えるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on a surface thereof; A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer by anisotropic etching using a resist mask in a predetermined region, removing the resist mask, and filling the opening again with a resist film. And then patterning to form a buried resist film having a predetermined height in the opening and a resist pattern having an opening slightly wider than the opening on the interlayer insulating film. A third step of etching and removing the above-mentioned opening peripheral region by a predetermined thickness from the film surface.

【0008】またこの発明に係る請求項3記載の半導体
装置の製造方法は、請求項2において、第3の工程で形
成されるレジストパターンの開口が、層間絶縁膜の開口
部よりもその直径が0.01〜0.05μm広いもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the opening of the resist pattern formed in the third step has a diameter larger than that of the opening of the interlayer insulating film. It is 0.01 to 0.05 μm wider.

【0009】またこの発明に係る請求項4記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれかにおいて、
第3の工程において、層間絶縁膜のエッチングが異方性
ドライエッチングによるものであって、開口部内の埋め
込みレジスト膜の高さを下らない高さまでエッチングす
るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects.
In the third step, the etching of the interlayer insulating film is performed by anisotropic dry etching, and is performed to a height that does not lower the height of the buried resist film in the opening.

【0010】またこの発明に係る請求項5記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれかにおいて、
第3の工程において、層間絶縁膜のエッチングが等方性
ウエットエッチングによるものであって、開口部内の埋
め込みレジスト膜の高さと同等あるいはそれより低い位
置までエッチングするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects.
In the third step, the interlayer insulating film is etched by isotropic wet etching, and is etched to a position equal to or lower than the height of the buried resist film in the opening.

【0011】またこの発明に係る請求項6記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜5のいずれかにおいて、
第2の工程で形成された層間絶縁膜の開口部が、開口面
から所定の深さ位置Aまで径寸法は減少傾向にあり、該
位置Aからさらに深い所定の位置Bまで上記径寸法は増
加傾向にあるものであり、第3の工程における層間絶縁
膜のエッチングを上記位置Aを越える深さまで行うもの
である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects.
The diameter of the opening of the interlayer insulating film formed in the second step tends to decrease from the opening surface to a predetermined depth position A, and increases from the position A to a predetermined depth B. This is because the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed to a depth exceeding the position A.

【0012】またこの発明に係る請求項7記載の半導体
装置の製造方法は、請求項6において、第3の工程にお
ける層間絶縁膜のエッチングを位置Aを越えて位置Bの
近傍まで行うものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed beyond the position A to near the position B. .

【0013】またこの発明に係る請求項8記載の半導体
装置の製造方法は、表面に導電層が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層
間絶縁膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマス
クに対し高選択比の第1の異方性エッチングにて上記層
間絶縁膜の所定の領域に上記導電層表面に到達する開口
部を形成する第2の工程と、次いで、再度上記レジスト
マスクを用いて上記層間絶縁膜の上記開口部内側壁に該
レジストマスクに対し低選択比でスパッタ性を有する第
2の異方性エッチング処理を施す第3の工程とを備える
ものである。
According to a eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate having the conductive layer formed on the surface thereof; A resist mask is formed thereon, and an opening reaching the conductive layer surface is formed in a predetermined region of the interlayer insulating film by first anisotropic etching with a high selectivity to the resist mask. And a third step of again performing a second anisotropic etching process having a low selectivity with respect to the resist mask on the inner wall of the opening of the interlayer insulating film by using the resist mask again. Is provided.

【0014】またこの発明に係る請求項9記載の半導体
装置の製造方法は、請求項8において、第2の工程で形
成された層間絶縁膜の開口部が、開口面から所定の深さ
位置Aまで径寸法は減少傾向にあり、該位置Aからさら
に深い所定の位置Bまで上記径寸法は増加傾向にある。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the opening of the interlayer insulating film formed in the second step is positioned at a predetermined depth A from the opening surface. Up to the predetermined position B from the position A, the diameter tends to increase.

【0015】またこの発明に係る請求項10記載の半導
体装置の製造方法は、請求項8または9において、第3
の工程における第2の異方性エッチングにより、層間絶
縁膜の開口部底部における導電層の表面層を除去するも
のである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth or ninth aspect.
The surface layer of the conductive layer at the bottom of the opening of the interlayer insulating film is removed by the second anisotropic etching in the step.

【0016】またこの発明に係る請求項11記載の半導
体装置の製造方法は、請求項10において、導電層が金
属配線層であり、その表面層がリソグラフィにおける反
射防止膜である。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the conductive layer is a metal wiring layer and the surface layer is an antireflection film in lithography.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明に
実施の形態1を図について詳細に説明する。図1〜図3
は、この発明の実施の形態1によるコンタクトホールの
形成方法を示す断面図である。まず、素子構成され表面
に導電層としての配線層9が形成された半導体基板8上
の全面にTEOSやBPSG等の層間絶縁膜10を1.
5〜2.0μmの膜厚で形成する(図1)。次に、層間
絶縁膜10上の全面にホトレジスト膜11を塗布し、リ
ソグラフィ技術を用いてパターニングする。このレジス
トパターン11をマスクとして、下地の層間絶縁膜10
を例えばRIE等の異方性エッチングにより、レジスト
パターン11と比較的高選択比でエッチング除去して、
層間絶縁膜10の所定の領域に配線層9に到達する開口
部12を、例えば開口径寸法L=0.3μm程度で形成
する。これにより開口部12は、開口面(開口径寸法
L)に比較的近い下方でエッチングデポ物により狭くな
り、逆に、それより下方の開口部中程でプラズマ中の斜
方侵入したイオンが側壁をたたいて拡がるボーイング形
状に形成され、即ち、開口面から深さ位置A(径寸法L
1)まで径寸法は減少傾向となり、該位置Aからさらに
深い開口部中程の深さ位置B(径寸法L2)まで径寸法
は増加傾向となる(図2)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3
FIG. 4 is a sectional view showing a method for forming a contact hole according to the first embodiment of the present invention. First, an interlayer insulating film 10 such as TEOS or BPSG is formed on the entire surface of a semiconductor substrate 8 on which an element is formed and a wiring layer 9 as a conductive layer is formed on the surface.
It is formed with a thickness of 5 to 2.0 μm (FIG. 1). Next, a photoresist film 11 is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 10 and is patterned using a lithography technique. Using this resist pattern 11 as a mask, the underlying interlayer insulating film 10
Is removed by anisotropic etching such as RIE with a relatively high selectivity to the resist pattern 11,
An opening 12 reaching the wiring layer 9 is formed in a predetermined region of the interlayer insulating film 10 with, for example, an opening diameter L of about 0.3 μm. As a result, the opening 12 is narrowed by the etching deposit below the opening surface (opening diameter dimension L), and conversely, ions obliquely penetrating obliquely into the plasma in the lower middle of the opening. To form a bowing shape that spreads out, that is, a depth position A (diameter L
The diameter dimension tends to decrease until 1), and the diameter dimension tends to increase from the position A to a depth position B (diameter dimension L2) in the middle of the opening (FIG. 2).

【0018】次に、ホトレジスト膜11を除去し、再
度、新たなホトレジスト膜を開口部12を埋め込んで層
間絶縁膜10上の全面に塗布し、全面露光および現像処
理、あるいは異方性エッチングによる全面エッチバック
等により、開口部12内にのみ所定の高さまで残存させ
て埋め込みレジスト膜13を形成する(図3(a))。
続いて、層間絶縁膜10を異方性のドライエッチングに
より、開口部12の径寸法が拡がった深さ位置Bの近傍
まで全面エッチバックする。このとき、埋め込みレジス
ト膜13の高さより低い位置までエッチングすると、埋
め込みレジスト膜13の露出した側壁にエッチング残渣
が付着して後工程に悪影響を及ぼすため、埋め込みレジ
スト膜13の高さ以上の高さ位置で、全面エッチバック
が終了となるようにする。これは、前工程での埋め込み
レジスト膜13の形成を、予め、層間絶縁膜10の全面
エッチバックにおける所望の終了位置(この場合、深さ
位置Bの近傍)以下の高さ位置までとすれば良い。この
層間絶縁膜10の全面エッチバックにより、開口部12
は深さ位置B(径寸法L2)より下の部分のみとなり、
ボーイング形状が補正され、上方に向かって径寸法が増
加傾向にある上り勾配あるいは垂直形状のコンタクトホ
ール14が完成する(図3(b))。この後、コンタク
トホール14内の埋め込みレジスト膜13を除去し、コ
ンタクトホール14を介して配線層9に接続する上層配
線層(図示せず)を形成し、所定の処理を施して半導体
装置を完成する。
Next, the photoresist film 11 is removed, and a new photoresist film is again applied to the entire surface of the interlayer insulating film 10 by burying the opening 12 and exposed to the whole surface and developed, or anisotropically etched. By etching back or the like, a buried resist film 13 is formed leaving only a predetermined height only in the opening 12 (FIG. 3A).
Subsequently, the entire surface of the interlayer insulating film 10 is etched back to the vicinity of the depth position B where the diameter of the opening 12 is increased by anisotropic dry etching. At this time, if the etching is performed to a position lower than the height of the buried resist film 13, an etching residue adheres to the exposed side wall of the buried resist film 13 and adversely affects a subsequent process. At the position, complete etch back is completed. This is because if the buried resist film 13 in the previous step is formed beforehand to a height position equal to or lower than a desired end position (in this case, near the depth position B) in the entire surface etch back of the interlayer insulating film 10. good. By etching back the entire surface of the interlayer insulating film 10, the opening 12
Is only the portion below the depth position B (diameter L2),
The bowing shape is corrected, and the upwardly or vertically shaped contact hole 14 whose radial dimension tends to increase upward is completed (FIG. 3B). Thereafter, the buried resist film 13 in the contact hole 14 is removed, an upper wiring layer (not shown) connected to the wiring layer 9 via the contact hole 14 is formed, and a predetermined process is performed to complete a semiconductor device. I do.

【0019】この実施の形態では、ボーイング形状の開
口部12が形成された層間絶縁膜10を、開口部12内
に埋め込みレジスト膜13を形成して、所定の厚みで全
面エッチバックすることで、開口部12の径寸法が狭く
なった上部を切除してコンタクトホール14を形成す
る。これによりボーイング形状は補正され、後工程でこ
のコンタクトホール14を介して配線層9に接続する上
層配線層を、ホール内で埋め込み不良などを起こすこと
なく良好なカバレジで形成できる。
In this embodiment, the interlayer insulating film 10 having the bowed opening 12 formed therein is formed by forming a buried resist film 13 in the opening 12 and etching back the entire surface to a predetermined thickness. A contact hole 14 is formed by cutting off the upper part where the diameter of the opening 12 is reduced. As a result, the bowing shape is corrected, and the upper wiring layer connected to the wiring layer 9 via the contact hole 14 in a later step can be formed with good coverage without causing poor filling or the like in the hole.

【0020】なお、層間絶縁膜10の全面エッチバック
を等方性のウェットエッチングで行うこともできる。こ
の場合、埋め込みレジスト膜13の形成を、予め、層間
絶縁膜10の全面エッチバックにおける所望の終了位置
以上の高さ位置までとする。これは、ウェットエッチン
グでは開口部12の内側からも等方的にエッチングが進
行するため、埋め込みレジスト膜13の高さが層間絶縁
膜10の全面エッチバック終了位置より低いと、コンタ
クトホール14の開口径寸法が大きく拡がってしまう不
都合があるためである。
The entire surface of the interlayer insulating film 10 can be etched back by isotropic wet etching. In this case, the buried resist film 13 is formed beforehand to a height position equal to or higher than a desired end position in the entire surface etchback of the interlayer insulating film 10. This is because the etching progresses isotropically even from the inside of the opening 12 in the wet etching. Therefore, if the height of the buried resist film 13 is lower than the entire etch-back end position of the interlayer insulating film 10, the opening of the contact hole 14 is stopped. This is because there is an inconvenience that the bore size is greatly expanded.

【0021】また、この実施の形態では、層間絶縁膜1
0の全面エッチバックを開口部12の径寸法が拡がった
深さ位置Bの近傍までとしたため、上り勾配あるいは垂
直形状のコンタクトホール14が形成される。この際、
層間絶縁膜10の膜厚が低減するため、層間絶縁膜10
は形成時にその分を考慮して形成する。また、膜厚の変
動は多くなるものであるが上記深さ位置Bを越えて低い
位置まで層間絶縁膜10をエッチバックしても良い。さ
らに、層間絶縁膜10のエッチバックは、上記深さ位置
Bよりも高い位置までとすることも可能で、この場合、
径寸法が狭くなった深さ位置A(径寸法L1)を越える
低い位置までエッチングする。これにより、形成される
コンタクトホール14は、径寸法が上部で開口面よりも
一旦狭くなることがなくなり、後工程での上層配線層の
形成におけるカバレジ向上に効果がある。
In this embodiment, the interlayer insulating film 1
Since the entire etch back of 0 is set to the vicinity of the depth position B where the diameter of the opening 12 is increased, the contact hole 14 having an upward slope or a vertical shape is formed. On this occasion,
Since the thickness of the interlayer insulating film 10 is reduced, the interlayer insulating film 10
Is formed in consideration of the amount at the time of formation. In addition, although the variation in the film thickness increases, the interlayer insulating film 10 may be etched back to a lower position beyond the depth position B. Further, the etch back of the interlayer insulating film 10 can be performed to a position higher than the depth position B. In this case,
Etching is performed to a lower position beyond the depth position A (diameter L1) where the diameter is reduced. As a result, the diameter of the formed contact hole 14 does not become narrower than the opening surface at the upper portion, which is effective in improving the coverage in forming the upper wiring layer in a later step.

【0022】実施の形態2.次に、この発明に実施の形
態2を図について説明する。図4は、この発明の実施の
形態2によるコンタクトホールの形成方法を示す断面図
である。まず上記実施の形態1と同様に、表面に配線層
9が形成された半導体基板8上の全面にTEOSやBP
SG等の層間絶縁膜10を形成し、レジストマスク11
を用いた異方性エッチングにより、配線層9に到達する
開口部12を、上記実施の形態1と同様のボーイング形
状に形成する(図1、2参照)。
Embodiment 2 FIG. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a sectional view showing a method for forming a contact hole according to the second embodiment of the present invention. First, similarly to the first embodiment, TEOS or BP is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 8 on which the wiring layer 9 is formed.
An interlayer insulating film 10 such as SG is formed, and a resist mask 11 is formed.
The opening 12 reaching the wiring layer 9 is formed in the same bowing shape as in the first embodiment by anisotropic etching using (see FIGS. 1 and 2).

【0023】次に、ホトレジスト膜11を除去し、再
度、新たなホトレジスト膜15を開口部12を埋め込ん
で層間絶縁膜10上の全面に塗布し、リソグラフィ技術
を用いてパターニングする。これにより開口部12直上
のホトレジスト膜15を除去し、開口部12内に所定の
高さの埋め込みレジスト膜15aと層間絶縁膜10上に
開口部12(開口径寸法L)よりも若干広い開口を有す
るレジストパターン15bとを形成する。このパターニ
ングで使用するマスクは、前工程の開口部12形成のた
めのホトレジスト膜11に用いたマスクと同じものでも
良いが、その場合、露光条件の変更、加熱処理等によ
り、レジストパターン15b開口が若干拡がるようにす
る。開口部12の密集度合い等によるが、開口部12よ
りも径寸法で0.01〜0.05μm程度広い開口とす
るのが望ましい。また、埋め込みレジスト膜15aの高
さは、パターニング時の露光時間および現像時間の設定
により制御することができる(図4(a))。
Next, the photoresist film 11 is removed, and a new photoresist film 15 is again applied to the entire surface of the interlayer insulating film 10 by filling the opening 12 and patterned by lithography. As a result, the photoresist film 15 immediately above the opening 12 is removed, and a buried resist film 15 a having a predetermined height is formed in the opening 12, and an opening slightly larger than the opening 12 (opening diameter L) is formed on the interlayer insulating film 10. Is formed. The mask used in this patterning may be the same as the mask used for the photoresist film 11 for forming the opening 12 in the previous step, but in this case, the opening of the resist pattern 15b may be changed by changing the exposure conditions, heating, or the like. Try to spread it slightly. Although it depends on the degree of density of the openings 12, it is desirable that the openings be larger in diameter by about 0.01 to 0.05 μm than the openings 12. The height of the buried resist film 15a can be controlled by setting the exposure time and the development time during patterning (FIG. 4A).

【0024】続いて、層間絶縁膜10をホトレジスト膜
15a、15bをマスクとして、例えばCHF3/CF4
/ArやCF4/O2等のガスを用いた異方性のドライエ
ッチングにより、層間絶縁膜10の開口部12周囲領域
を膜表面から径寸法が拡がった深さ位置Bの近傍までエ
ッチング除去する。この場合も、上記実施の形態1と同
様に、前工程での埋め込みレジスト膜15aの形成を、
層間絶縁膜10の開口部12周囲領域のエッチングにお
ける所望の終了位置(この場合、深さ位置Bの近傍)以
下の高さ位置までとすることにより、埋め込みレジスト
膜15aの高さ以上の高さ位置で、層間絶縁膜10のエ
ッチングが終了となるようにする。これにより、開口部
12は、深さ位置B(径寸法L2)より上部の径寸法が
狭くなった部分でその周囲が拡げられて、ボーイング形
状が補正されたコンタクトホール16が完成する。(図
4(b))。この後、ホトレジスト膜15a、15bを
除去し、コンタクトホール16を介して配線層9に接続
する上層配線層(図示せず)を形成し、所定の処理を施
して半導体装置を完成する。
Subsequently, using the interlayer insulating film 10 as a mask with the photoresist films 15a and 15b as, for example, CHF 3 / CF 4
Anisotropic dry etching using a gas such as / Ar or CF 4 / O 2 removes the area around the opening 12 of the interlayer insulating film 10 from the film surface to the vicinity of the depth position B where the diameter dimension is increased. I do. Also in this case, similarly to the first embodiment, the formation of the buried resist film 15a in the previous process is
By setting the height up to a desired end position (in this case, near the depth position B) in the etching of the region around the opening 12 of the interlayer insulating film 10, the height equal to or higher than the height of the embedded resist film 15 a At the position, the etching of the interlayer insulating film 10 is completed. As a result, the opening 12 has its periphery expanded at a portion where the diameter is smaller than the depth position B (diameter L2), and the contact hole 16 whose bowing shape has been corrected is completed. (FIG. 4 (b)). Thereafter, the photoresist films 15a and 15b are removed, an upper wiring layer (not shown) connected to the wiring layer 9 through the contact hole 16 is formed, and a predetermined process is performed to complete a semiconductor device.

【0025】この実施の形態では、ホトレジスト膜15
a、15bをマスクとして開口部12周囲領域の層間絶
縁膜10を深さ位置Bの近傍までエッチング除去するこ
とにより、ボーイング形状の開口部12における径寸法
が狭くなった上部を、その周囲を拡げてコンタクトホー
ル16を形成する。これによりボーイング形状が補正さ
れ、後工程でこのコンタクトホール16を介して配線層
9に接続する上層配線層を、ホール内で埋め込み不良な
どを起こすことなく良好なカバレジで形成できる。ま
た、層間絶縁膜10の膜厚変動が無いと共に、開口部1
2(開口径寸法L)よりも若干広い開口を有するレジス
トパターン15bを用いることにより、制御性良く微細
な寸法で開口部12上部の径寸法を拡げることができ、
ボーイング形状が補正されたコンタクトホール16が信
頼性良く形成できる。
In this embodiment, the photoresist film 15
The interlayer insulating film 10 in the region around the opening 12 is removed by etching to the vicinity of the depth position B using the masks a and 15b as a mask. Then, a contact hole 16 is formed. As a result, the bowing shape is corrected, and the upper wiring layer connected to the wiring layer 9 via the contact hole 16 in a later step can be formed with good coverage without causing poor filling or the like in the hole. In addition, there is no variation in the thickness of the interlayer insulating film 10 and the opening 1
By using the resist pattern 15b having an opening slightly larger than 2 (opening diameter L), the diameter of the upper part of the opening 12 can be increased with controllable fine dimensions.
The contact hole 16 whose bowing shape has been corrected can be formed with high reliability.

【0026】なお、この実施の形態2においても、上記
実施の形態1と同様に、埋め込みレジスト膜15aの高
さを高くして層間絶縁膜10のエッチングを等方性のウ
ェットエッチングで行うこともできる。その場合、例え
ば10:1程度のフッ酸溶液などを用いる。また、層間
絶縁膜10のエッチング終了位置についても、上記実施
の形態1と同様に、上記深さ位置Bを越えて低い位置ま
でとしても、あるいは深さ位置A(径寸法L1)とBと
の間の位置としても良い。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the height of the buried resist film 15a may be increased to etch the interlayer insulating film 10 by isotropic wet etching. it can. In that case, for example, a hydrofluoric acid solution of about 10: 1 is used. Also, as in the first embodiment, the etching end position of the interlayer insulating film 10 may be set to a position lower than the depth position B, or the depth position A (diameter dimension L1) and B may be different. It is good also as a position between.

【0027】さらにまた、通常コンタクトホール14、
16は同一半導体基板8に多数設けられるものであり、
径寸法が大きくなると深さ位置Bも下方の低い位置とな
るため、下記実施の形態1および2における層間絶縁膜
10のエッチング終了位置は、ホール径が最大のコンタ
クトホール14、16を基準として設定する。このとき
径寸法が約0.4μmを超えるコンタクトホールではボ
ーイング形状とならないため、このようなコンタクトホ
ールが存在する場合は、それ以外のホール径が約0.4
μm以下で最大のものを基準とする。
Further, the contact holes 14,
Numeral 16 is provided on the same semiconductor substrate 8 in large numbers.
When the diameter size increases, the depth position B also becomes a lower lower position. Therefore, the etching end position of the interlayer insulating film 10 in the following first and second embodiments is set based on the contact holes 14 and 16 having the largest hole diameters. I do. At this time, since a contact hole having a diameter dimension exceeding about 0.4 μm does not have a bowing shape, if such a contact hole exists, the other hole diameters are about 0.4 μm.
The maximum value below μm is used as a reference.

【0028】実施の形態3.次に、この発明に実施の形
態3を図について説明する。図5は、この発明の実施の
形態3によるコンタクトホールの形成方法を示す断面図
である。まず上記実施の形態1と同様に、表面に配線層
9が形成された半導体基板8上の全面にTEOSやBP
SG等の層間絶縁膜10を形成し、レジストマスク11
を用いた例えばRIE等の第1の異方性エッチングによ
り、配線層9に到達する開口部12aを形成する。この
とき例えば、C48/O2/CO/Ar等のガスによる
高密度プラズマを用いて、レジストパターン11と選択
比が5を越える程度の比較的高選択比で層間絶縁膜10
のエッチングを行い、層間絶縁膜10の所定の領域に、
例えば開口径寸法L=0.3μm程度のボーイング形状
の開口部12aを、開口面から深さ位置A(径寸法L
1)まで径寸法は減少傾向で、該位置Aからさらに深い
開口部中程の深さ位置B(径寸法L2)まで径寸法は増
加傾向となるように形成する(図5(a))。
Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view showing a method for forming a contact hole according to the third embodiment of the present invention. First, similarly to the first embodiment, TEOS or BP is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 8 on which the wiring layer 9 is formed.
An interlayer insulating film 10 such as SG is formed, and a resist mask 11 is formed.
The opening 12a reaching the wiring layer 9 is formed by a first anisotropic etching such as RIE using GaN. At this time, for example, using a high-density plasma with a gas such as C 4 F 8 / O 2 / CO / Ar, the interlayer insulating film 10 is formed with a relatively high selectivity such that the selectivity exceeds 5 with respect to the resist pattern 11.
Is etched, and in a predetermined region of the interlayer insulating film 10,
For example, a bowing-shaped opening 12a having an opening diameter L of about 0.3 μm is placed at a depth position A (diameter L
The diameter dimension is decreasing until 1), and the diameter dimension is formed to increase from the position A to the depth position B (diameter dimension L2) in the middle of the opening (FIG. 5A).

【0029】次に、再度レジストマスク11を用いて層
間絶縁膜10にRIE等の第2の異方性エッチングによ
りエッチング処理を施す。このとき例えば、C48/O
2/Ar等のガスを用い、レジストパターン11と比較
的低選択比でスパッタ性の高いエッチングを行い、開口
部12a内側壁の層間絶縁膜10における径寸法が狭く
なっている部分を除去して、ボーイング形状が補正され
たコンタクトホール17を完成する。(図5(b))。
この後、ホトレジスト膜11を除去し、コンタクトホー
ル17を介して配線層9に接続する上層配線層(図示せ
ず)を形成し、所定の処理を施して半導体装置を完成す
る。
Next, using the resist mask 11 again, the interlayer insulating film 10 is subjected to an etching process by second anisotropic etching such as RIE. At this time, for example, C 4 F 8 / O
Using a gas such as 2 / Ar, etching with a relatively low selectivity to the resist pattern 11 and high sputterability is performed to remove a portion of the inner wall of the opening 12a where the radial dimension in the interlayer insulating film 10 is reduced. Then, the contact hole 17 whose bowing shape has been corrected is completed. (FIG. 5 (b)).
Thereafter, the photoresist film 11 is removed, an upper wiring layer (not shown) connected to the wiring layer 9 via the contact hole 17 is formed, and a predetermined process is performed to complete a semiconductor device.

【0030】この実施の形態では、レジストマスク11
を用い、レジストパターン11と高選択比の第1のエッ
チングを行った後、同じレジストマスク11を用い低選
択比でスパッタ性の高い第2のエッチングを行う。第1
のエッチングでは、開口部12a内側壁に堆積するフロ
ロカーボン系のデポが比較的多く、第2のエッチングで
は、上記デポが少なく、しかもスパッタ性を高く設定す
る。また第1のエッチングでは、ホトレジスト膜11と
の選択比が高いため、薄いホトレジスト膜11の膜厚お
よび開口寸法Lの変動は抑えられ、またこれにより発生
する開口部12aのボーイング形状は第2のエッチング
により補正できる。この第2のエッチングは、開口部1
2a内側壁のボーイング形状の補正のみの短い処理です
み、レジストパターン11との選択比が低くてもレジス
トパターン11に対する影響はほとんど無い。
In this embodiment, the resist mask 11
After performing first etching with a high selectivity to the resist pattern 11 using the same resist mask 11, second etching with a low selectivity and high sputterability is performed using the same resist mask 11. First
In this etching, relatively large amount of fluorocarbon deposits are deposited on the inner side wall of the opening 12a. In the second etching, the above-mentioned deposits are small and the sputterability is set high. In the first etching, since the selectivity with the photoresist film 11 is high, fluctuations in the film thickness and the opening dimension L of the thin photoresist film 11 are suppressed, and the bowing shape of the opening 12a generated by the second etching is reduced to the second shape. It can be corrected by etching. This second etching is performed in the opening 1
Only a short process of correcting the bowing shape of the inner wall 2a is required, and the resist pattern 11 is hardly affected even if the selectivity with respect to the resist pattern 11 is low.

【0031】また、層間絶縁膜10の膜厚変動が無いと
共に、制御性良く微細な寸法で開口部12a上部の径寸
法を拡げることができ、ボーイング形状が補正されたコ
ンタクトホール17が信頼性良く形成でき、後工程でこ
のコンタクトホール17を介して配線層9に接続する上
層配線層を、ホール内で埋め込み不良などを起こすこと
なく良好なカバレジで形成できる。
In addition, the thickness of the interlayer insulating film 10 does not fluctuate, the diameter of the upper portion of the opening 12a can be increased with a fine size with good controllability, and the contact hole 17 whose bowing shape is corrected can be formed with high reliability. The upper wiring layer connected to the wiring layer 9 via the contact hole 17 in a later step can be formed with good coverage without causing poor filling or the like in the hole.

【0032】なお、第1のエッチングで開口部12a中
程の深さ位置Bの径寸法L2が、開口面の径寸法Lより
大きくなった場合には、第2のエッチングにおいて、ホ
トレジスト膜11の後退が発生するようにしてエッチン
グする。これは例えば、C48/O2/Arのガスにお
いてO2濃度を上げるなどの設定で可能である。
If the diameter L2 at the depth B in the middle of the opening 12a becomes larger than the diameter L of the opening in the first etching, the photoresist film 11 in the second etching is removed. Etching is performed so that retreat occurs. This can be achieved by, for example, setting such that the O 2 concentration is increased in a gas of C 4 F 8 / O 2 / Ar.

【0033】実施の形態4.次に、この発明に実施の形
態4を図について説明する。図6は、この発明の実施の
形態4によるコンタクトホールの形成方法を示す断面図
である。この実施の形態では、アルミ等から成る配線層
9が、表面にTiN等から成る反射防止膜18が形成さ
れたものとする。この反射防止膜18は、配線層9をパ
ターニングする際のリソグラフィにおいて露光光の反射
を防止して、寸法制御性の良いパターニングをするため
のものである。このような配線層9が形成された半導体
基板8上に層間絶縁膜10を形成し、上記実施の形態5
と同様の方法で、レジストマスク11を用い、レジスト
パターン11と高選択比の第1のエッチングを行った後
(図6(a))、同じレジストマスク11を用いて、低
選択比でスパッタ性の高い第2のエッチングを行いコン
タクトホール17を形成する。この第2のエッチングに
おいて、コンタクトホール17のボーイング形状の補正
とコンタクトホール17底部の反射防止膜18の除去と
を行う(図6(b))。
Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a sectional view showing a method for forming a contact hole according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, it is assumed that a wiring layer 9 made of aluminum or the like and an antireflection film 18 made of TiN or the like are formed on the surface. The anti-reflection film 18 prevents reflection of exposure light in lithography when patterning the wiring layer 9 and performs patterning with good dimensional control. An interlayer insulating film 10 is formed on a semiconductor substrate 8 on which such a wiring layer 9 is formed, and the fifth embodiment is described.
After the first etching with a high selectivity to the resist pattern 11 is performed by using the resist mask 11 in the same manner as in (1) (FIG. 6A), the sputtering is performed at a low selectivity using the same resist mask 11. The contact hole 17 is formed by performing a second etching with a high etching rate. In the second etching, the bowing shape of the contact hole 17 is corrected and the antireflection film 18 at the bottom of the contact hole 17 is removed (FIG. 6B).

【0034】レジストパターン11と高選択比の第1の
エッチングでは、レジストパターン11だけではなく、
エッチング到達点である配線層9表面とも高選択比とな
り、反射防止膜18はエッチング除去されないが、続い
て低選択比でスパッタ性の高い第2のエッチングを行う
ことにより、コンタクトホール17底部の反射防止膜1
8を除去することができる。これにより、比較的高抵抗
の反射防止膜18がコンタクト部で除去され、後工程で
形成される上層配線層と配線層9とのコンタクト抵抗が
低減され、半導体装置の信頼性が向上する。
In the first etching with a high selectivity to the resist pattern 11, not only the resist pattern 11 but also
The anti-reflection film 18 is not removed by etching because the surface of the wiring layer 9 at the etching point also has a high selectivity, but the second etching with a low selectivity and a high sputter property is performed, so that the bottom of the contact hole 17 is reflected. Prevention film 1
8 can be removed. Thereby, the anti-reflection film 18 having a relatively high resistance is removed at the contact portion, and the contact resistance between the upper wiring layer and the wiring layer 9 formed in a later step is reduced, thereby improving the reliability of the semiconductor device.

【0035】なお、この実施の形態では、配線層9表面
の反射防止膜18を第2のエッチングで除去することに
したが、それに限るものではなく、配線層9の表面層を
除去することが可能である。例えば、第1のエッチング
等により、コンタクトホール17底部の配線層9表面が
ダメージを受けて劣化していたり、エッチング生成物が
付着していたりする場合、配線層9の表面層を第2のエ
ッチングで除去することにより、信頼性の高い半導体装
置が得られる。
In this embodiment, the antireflection film 18 on the surface of the wiring layer 9 is removed by the second etching. However, the present invention is not limited to this, and the surface layer of the wiring layer 9 may be removed. It is possible. For example, if the surface of the wiring layer 9 at the bottom of the contact hole 17 is damaged and deteriorated by the first etching or the like or an etching product is attached, the surface layer of the wiring layer 9 is subjected to the second etching. By doing so, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項1記
載の半導体装置の製造方法は、表面に導電層が形成され
た半導体基板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工
程と、該層間絶縁膜の所定の領域にレジストマスクを用
いた異方性エッチングにて上記導電層表面に到達する開
口部を形成する第2の工程と、該開口部内のみに所定の
高さまで埋め込みレジスト膜を形成し、上記層間絶縁膜
を所定の厚みで全面エッチバックする第3の工程とを備
えるため、良好な形状のコンタクトホールが形成でき、
上記導電層に接続する上層配線層をホール内で埋め込み
不良などを起こすことなく良好なカバレジで形成でき、
デバイス特性および信頼性の向上した半導体装置が得ら
れる。
As described above, the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention comprises the first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on its surface. A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer by anisotropic etching using a resist mask in a predetermined region of the interlayer insulating film, and a resist embedded to a predetermined height only in the opening. A third step of forming a film and etching back the entire surface of the interlayer insulating film with a predetermined thickness, so that a contact hole having a good shape can be formed;
The upper wiring layer connected to the conductive layer can be formed with good coverage without causing poor filling or the like in the hole,
A semiconductor device with improved device characteristics and reliability can be obtained.

【0037】またこの発明に係る請求項2記載の半導体
装置の製造方法は、表面に導電層が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層
間絶縁膜の所定の領域にレジストマスクを用いた異方性
エッチングにて上記導電層表面に到達する開口部を形成
する第2の工程と、上記レジストマスクを除去し、再度
レジスト膜を上記開口部を埋め込んで全面に形成した後
パターニングして、該開口部内に所定の高さの埋め込み
レジスト膜と上記層間絶縁膜上に該開口部よりも若干広
い開口を有するレジストパターンとを形成し、上記層間
絶縁膜の上記開口部周囲領域を膜表面から所定の厚みで
エッチング除去する第3の工程とを備えるため、層間絶
縁膜を膜厚変動させることなく良好な形状のコンタクト
ホールが形成でき、上記導電層に接続する上層配線層を
ホール内で埋め込み不良などを起こすことなく良好なカ
バレジで形成でき、デバイス特性および信頼性の向上し
た半導体装置が得られる。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on a surface thereof; A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer by anisotropic etching using a resist mask in a predetermined region, removing the resist mask, and filling the opening again with a resist film. And then patterning to form a buried resist film having a predetermined height in the opening and a resist pattern having an opening slightly wider than the opening on the interlayer insulating film. And a third step of etching and removing the above-mentioned opening peripheral region from the film surface by a predetermined thickness, so that a contact hole having a good shape can be formed without changing the thickness of the interlayer insulating film. The upper wiring layer connected to the conductive layer can be formed with good coverage without causing such defective filling in the holes, the semiconductor device with improved device characteristics and reliability can be obtained.

【0038】またこの発明に係る請求項3記載の半導体
装置の製造方法は、請求項2において、第3の工程で形
成されるレジストパターンの開口が、層間絶縁膜の開口
部よりもその直径が0.01〜0.05μm広いため、
制御性良く微細な寸法で上記開口部上部の径寸法を拡げ
ることができ、良好な形状のコンタクトホールが信頼性
良く形成できる。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the opening of the resist pattern formed in the third step has a diameter larger than that of the opening of the interlayer insulating film. Because it is 0.01-0.05 μm wide,
The diameter of the upper portion of the opening can be enlarged with a fine size with good controllability, and a contact hole with a good shape can be formed with high reliability.

【0039】またこの発明に係る請求項4記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれかにおいて、
第3の工程において、層間絶縁膜のエッチングが異方性
ドライエッチングによるものであって、開口部内の埋め
込みレジスト膜の高さを下らない高さまでエッチングす
るため、信頼性良く確実に良好な形状のコンタクトホー
ルが形成できる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects.
In the third step, the etching of the interlayer insulating film is performed by anisotropic dry etching, and the etching is performed to a height that does not lower the height of the buried resist film in the opening. Holes can be formed.

【0040】またこの発明に係る請求項5記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜3のいずれかにおいて、
第3の工程において、層間絶縁膜のエッチングが等方性
ウエットエッチングによるものであって、開口部内の埋
め込みレジスト膜の高さと同等あるいはそれより低い位
置までエッチングするため、信頼性良く確実に良好な形
状のコンタクトホールが形成できる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to third aspects.
In the third step, the interlayer insulating film is etched by isotropic wet etching, and is etched to a position equal to or lower than the height of the buried resist film in the opening, so that reliable and reliable good etching is performed. A contact hole having a shape can be formed.

【0041】またこの発明に係る請求項6記載の半導体
装置の製造方法は、請求項1〜5のいずれかにおいて、
第2の工程で形成された層間絶縁膜の開口部が、開口面
から所定の深さ位置Aまで径寸法は減少傾向にあり、該
位置Aからさらに深い所定の位置Bまで上記径寸法は増
加傾向にあるものであり、第3の工程における層間絶縁
膜のエッチングを上記位置Aを越える深さまで行うた
め、第2の工程で形成された開口部形状を第3の工程で
補正できて良好な形状のコンタクトホールが形成でき
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects.
The diameter of the opening of the interlayer insulating film formed in the second step tends to decrease from the opening surface to a predetermined depth position A, and increases from the position A to a predetermined depth B. Since the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed to a depth exceeding the position A, the shape of the opening formed in the second step can be corrected in the third step. A contact hole having a shape can be formed.

【0042】またこの発明に係る請求項7記載の半導体
装置の製造方法は、請求項6において、第3の工程にお
ける層間絶縁膜のエッチングを位置Aを越えて位置Bの
近傍まで行うため、第2の工程で形成された開口部形状
を第3の工程で補正できて、一層良好な形状のコンタク
トホールが形成できる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed beyond the position A to near the position B. The shape of the opening formed in the second step can be corrected in the third step, and a contact hole having a better shape can be formed.

【0043】またこの発明に係る請求項8記載の半導体
装置の製造方法は、表面に導電層が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層
間絶縁膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマス
クに対し高選択比の第1の異方性エッチングにて上記層
間絶縁膜の所定の領域に上記導電層表面に到達する開口
部を形成する第2の工程と、次いで、再度上記レジスト
マスクを用いて上記層間絶縁膜の上記開口部内側壁に該
レジストマスクに対し低選択比でスパッタ性を有する第
2の異方性エッチング処理を施す第3の工程とを備える
ため、層間絶縁膜を膜厚変動させることなく良好な形状
のコンタクトホールが形成でき、上記導電層に接続する
上層配線層をホール内で埋め込み不良などを起こすこと
なく良好なカバレジで形成でき、デバイス特性および信
頼性の向上した半導体装置が得られる。
According to a eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate having the conductive layer formed on the surface thereof; A resist mask is formed thereon, and an opening reaching the conductive layer surface is formed in a predetermined region of the interlayer insulating film by first anisotropic etching with a high selectivity to the resist mask. And a third step of again performing a second anisotropic etching process having a low selectivity with respect to the resist mask on the inner wall of the opening of the interlayer insulating film by using the resist mask again. Therefore, a contact hole having a good shape can be formed without changing the thickness of the interlayer insulating film, and the upper wiring layer connected to the conductive layer can be buried in the hole without causing poor coverage. In can forming a semiconductor device with improved device characteristics and reliability can be obtained.

【0044】またこの発明に係る請求項9記載の半導体
装置の製造方法は、請求項8において、第2の工程で形
成された層間絶縁膜の開口部が、開口面から所定の深さ
位置Aまで径寸法は減少傾向にあり、該位置Aからさら
に深い所定の位置Bまで上記径寸法は増加傾向にあるた
め、第2の工程で形成された開口部形状を第3の工程で
補正できて良好な形状のコンタクトホールが形成でき
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the opening of the interlayer insulating film formed in the second step is positioned at a predetermined depth A from the opening surface. Since the diameter dimension is decreasing and the diameter dimension is increasing from the position A to a predetermined position B which is deeper, the opening shape formed in the second step can be corrected in the third step. A contact hole having a good shape can be formed.

【0045】またこの発明に係る請求項10記載の半導
体装置の製造方法は、請求項8または9において、第3
の工程における第2の異方性エッチングにより、層間絶
縁膜の開口部底部における導電層の表面層を除去するた
め、コンタクト抵抗の低減が図れ、半導体装置の信頼性
が一層向上する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect, wherein
By removing the surface layer of the conductive layer at the bottom of the opening of the interlayer insulating film by the second anisotropic etching in the step, the contact resistance can be reduced and the reliability of the semiconductor device can be further improved.

【0046】またこの発明に係る請求項11記載の半導
体装置の製造方法は、請求項10において、導電層が金
属配線層であり、その表面層がリソグラフィにおける反
射防止膜であるため、反射防止膜を用いた金属配線層と
のコンタクト抵抗の低減が図れ、半導体装置の信頼性が
一層向上する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the conductive layer is a metal wiring layer and the surface layer is an antireflection film in lithography. , The contact resistance with the metal wiring layer can be reduced, and the reliability of the semiconductor device can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の第1の工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の第2の工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の第3の工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a third step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態2による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】 この発明の実施の形態3による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;

【図6】 この発明の実施の形態4による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図8】 従来の半導体装置の製造方法における問題点
を説明する断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a problem in a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 半導体装置、9 導電層としての配線層、10 層
間絶縁膜、11 レジストパターン、12,12a 開
口部、13 埋め込みレジスト膜、14 コンタクトホ
ール、15 レジスト膜、15a 埋め込みレジスト
膜、15b レジストパターン、16,17 コンタク
トホール、18 反射防止膜。
Reference Signs List 8 semiconductor device, 9 wiring layer as conductive layer, 10 interlayer insulating film, 11 resist pattern, 12 and 12a opening, 13 buried resist film, 14 contact hole, 15 resist film, 15a buried resist film, 15b resist pattern, 16 , 17 contact holes, 18 anti-reflection film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB02 CC01 DD08 DD09 DD16 DD19 HH13 5F004 AA09 AA11 AA12 DA00 DA01 DA16 DA23 DA26 DB03 DB26 EA10 EA22 EA27 EA28 EB01 EB03 5F033 KK08 KK33 MM05 NN29 QQ03 QQ09 QQ13 QQ16 QQ18 QQ19 QQ31 QQ37 RR04 RR15 WW01 XX02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 BB02 CC01 DD08 DD09 DD16 DD19 HH13 5F004 AA09 AA11 AA12 DA00 DA01 DA16 DA23 DA26 DB03 DB26 EA10 EA22 EA27 EA28 EB01 EB03 5F033 KK08 KK33 MM05 NN29 QQQ Q19 Q19 QQQ RR04 RR15 WW01 XX02

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に導電層が形成された半導体基板上
の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層間絶
縁膜の所定の領域にレジストマスクを用いた異方性エッ
チングにて上記導電層表面に到達する開口部を形成する
第2の工程と、該開口部内のみに所定の高さまで埋め込
みレジスト膜を形成し、上記層間絶縁膜を所定の厚みで
全面エッチバックする第3の工程とを備えることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
A first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on its surface; and an anisotropic etching using a resist mask in a predetermined region of the interlayer insulating film. A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer by etching, and forming a buried resist film up to a predetermined height only in the opening and etching back the entire surface of the interlayer insulating film to a predetermined thickness. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 表面に導電層が形成された半導体基板上
の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層間絶
縁膜の所定の領域にレジストマスクを用いた異方性エッ
チングにて上記導電層表面に到達する開口部を形成する
第2の工程と、上記レジストマスクを除去し、再度レジ
スト膜を上記開口部を埋め込んで全面に形成した後パタ
ーニングして、該開口部内に所定の高さの埋め込みレジ
スト膜と上記層間絶縁膜上に該開口部よりも若干広い開
口を有するレジストパターンとを形成し、上記層間絶縁
膜の上記開口部周囲領域を膜表面から所定の厚みでエッ
チング除去する第3の工程とを備えることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
2. A first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on its surface, and an anisotropic etching using a resist mask on a predetermined region of the interlayer insulating film. A second step of forming an opening reaching the conductive layer surface, removing the resist mask, forming a resist film again over the entire surface by embedding the opening, and then patterning the resist film to form a predetermined portion in the opening. A buried resist film having a height of 10 mm and a resist pattern having an opening slightly wider than the opening on the interlayer insulating film, and etching the opening surrounding region of the interlayer insulating film with a predetermined thickness from the film surface. And a third step of removing.
【請求項3】 第3の工程で形成されるレジストパター
ンの開口が、層間絶縁膜の開口部よりもその直径が0.
01〜0.05μm広いものであることを特徴とする請
求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The opening of the resist pattern formed in the third step has a diameter of 0.1 mm more than the opening of the interlayer insulating film.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the width is from 01 to 0.05 [mu] m.
【請求項4】 第3の工程において、層間絶縁膜のエッ
チングが異方性ドライエッチングによるものであって、
開口部内の埋め込みレジスト膜の高さを下らない高さま
でエッチングすることを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載の半導体装置の製造方法。
4. In the third step, the etching of the interlayer insulating film is performed by anisotropic dry etching,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein etching is performed to a height that does not lower the height of the buried resist film in the opening.
【請求項5】 第3の工程において、層間絶縁膜のエッ
チングが等方性ウエットエッチングによるものであっ
て、開口部内の埋め込みレジスト膜の高さと同等あるい
はそれより低い位置までエッチングすることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
5. In the third step, the etching of the interlayer insulating film is performed by isotropic wet etching, and the etching is performed to a position equal to or lower than the height of the buried resist film in the opening. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】 第2の工程で形成された層間絶縁膜の開
口部が、開口面から所定の深さ位置Aまで径寸法は減少
傾向にあり、該位置Aからさらに深い所定の位置Bまで
上記径寸法は増加傾向にあるものであり、第3の工程に
おける層間絶縁膜のエッチングを上記位置Aを越える深
さまで行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。
6. The diameter of the opening of the interlayer insulating film formed in the second step tends to decrease from the opening surface to a predetermined depth position A, and from the position A to a predetermined deeper position B. 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the diameter dimension is increasing, and the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed to a depth exceeding the position A. Production method.
【請求項7】 第3の工程における層間絶縁膜のエッチ
ングを位置Aを越えて位置Bの近傍まで行うことを特徴
とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the etching of the interlayer insulating film in the third step is performed over the position A and near the position B.
【請求項8】 表面に導電層が形成された半導体基板上
の全面に層間絶縁膜を形成する第1の工程と、該層間絶
縁膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクに
対し高選択比の第1の異方性エッチングにて上記層間絶
縁膜の所定の領域に上記導電層表面に到達する開口部を
形成する第2の工程と、次いで、再度上記レジストマス
クを用いて上記層間絶縁膜の上記開口部内側壁に該レジ
ストマスクに対し低選択比でスパッタ性を有する第2の
異方性エッチング処理を施す第3の工程とを備えること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A first step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate having a conductive layer formed on a surface thereof, and forming a resist mask on the interlayer insulating film; A second step of forming an opening reaching the surface of the conductive layer in a predetermined region of the interlayer insulating film by first anisotropic etching at a specific ratio, and then again using the resist mask to form the interlayer insulating film; A third step of performing a second anisotropic etching process having a low selectivity to the resist mask on the inner wall of the opening at a low selectivity and having a sputtering property.
【請求項9】 第2の工程で形成された層間絶縁膜の開
口部が、開口面から所定の深さ位置Aまで径寸法は減少
傾向にあり、該位置Aからさらに深い所定の位置Bまで
上記径寸法は増加傾向にあることを特徴とする請求項8
記載の半導体装置の製造方法。
9. The diameter of the opening of the interlayer insulating film formed in the second step tends to decrease from the opening surface to a predetermined depth A, and from the position A to a predetermined depth B deeper. 9. The method according to claim 8, wherein the diameter is increasing.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項10】 第3の工程における第2の異方性エッ
チングにより、層間絶縁膜の開口部底部における導電層
の表面層を除去することを特徴とする請求項8または9
記載の半導体装置の製造方法。
10. The surface layer of the conductive layer at the bottom of the opening of the interlayer insulating film is removed by the second anisotropic etching in the third step.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項11】 導電層が金属配線層であり、その表面
層がリソグラフィにおける反射防止膜であることを特徴
とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the conductive layer is a metal wiring layer, and the surface layer is an antireflection film in lithography.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134654A (en) * 2005-11-14 2007-05-31 Elpida Memory Inc Method for manufacturing capacitor, memory cell and dynamic random access memory
KR100919674B1 (en) 2002-12-27 2009-10-06 주식회사 하이닉스반도체 Method of fabricating semiconductor device

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