JP2001257261A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクトホールの形状を改善し、金属を埋
め込みを簡単にする。 【解決手段】 フォトレジスト３によりシリコン酸化膜
２上にコンタクトホール形状のパターンニングを行った
後、Ｃ5Ｆ8とＡｒとＯ2の混合ガスを用いて微細なコン
タクトホールの形成を行う。次に、アッシングによって
レジスト３を除去し、引き続きエッチングチャンバー内
に一定流量の水蒸気を導入すると、コンタクトホール上
端部に残留したフッ素と水蒸気とが反応しフッ酸が形成
される。その結果、コンタクトホール上端部のひさし５
がウエットエッチングされ、開口部を広げることがで
き、金属埋め込み工程を容易にすることができる。
め込みを簡単にする。 【解決手段】 フォトレジスト３によりシリコン酸化膜
２上にコンタクトホール形状のパターンニングを行った
後、Ｃ5Ｆ8とＡｒとＯ2の混合ガスを用いて微細なコン
タクトホールの形成を行う。次に、アッシングによって
レジスト３を除去し、引き続きエッチングチャンバー内
に一定流量の水蒸気を導入すると、コンタクトホール上
端部に残留したフッ素と水蒸気とが反応しフッ酸が形成
される。その結果、コンタクトホール上端部のひさし５
がウエットエッチングされ、開口部を広げることがで
き、金属埋め込み工程を容易にすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法で、層間絶縁膜に形成したコンタクトホールなどの
開口部の形状改善に関するものである。
方法で、層間絶縁膜に形成したコンタクトホールなどの
開口部の形状改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスサイズの縮小に伴い、配
線寸法やコンタクト寸法はこれまで以上に微細化する傾
向にある。しかしながら、コンタクト形成工程を例にと
れば、コンタクト寸法はこのように微細化が要請されて
いるにもかかわらず、層間絶縁膜の厚さは従来とほとん
ど変更がない。したがってコンタクト寸法に対する層間
絶縁膜厚の比（アスペクト比）は、ますます増大する一
方である。
線寸法やコンタクト寸法はこれまで以上に微細化する傾
向にある。しかしながら、コンタクト形成工程を例にと
れば、コンタクト寸法はこのように微細化が要請されて
いるにもかかわらず、層間絶縁膜の厚さは従来とほとん
ど変更がない。したがってコンタクト寸法に対する層間
絶縁膜厚の比（アスペクト比）は、ますます増大する一
方である。
【０００３】しかし、アスペクト比が高くなると、コン
タクトホールの断面形状が大きく変化することが知られ
ている。図６はコンタクトホールの断面形状を示す図で
あり、シリコン基板１０１上における金属１０４上に形
成した酸化膜１０２に、コンタクトホール１０３を形成
した場合の、コンタクト寸法とコンタクトホール部の断
面形状の関係を示したものである。
タクトホールの断面形状が大きく変化することが知られ
ている。図６はコンタクトホールの断面形状を示す図で
あり、シリコン基板１０１上における金属１０４上に形
成した酸化膜１０２に、コンタクトホール１０３を形成
した場合の、コンタクト寸法とコンタクトホール部の断
面形状の関係を示したものである。
【０００４】同図（ａ）は直径１．０μｍ以上のコンタ
クトホール３の断面形状であり、テーパー形状をしてい
る。同図（ｂ）は直径０．４〜１．０μｍのコンタクト
ホールの断面形状であり、ほぼ垂直の形状である。同図
（ｃ）は直径０．４μｍ以下のコンタクトホールの断面
形状であり、ボーイング形状である。ボーイング形状と
は、ホールの開口部よりも底部の直径が大きい（弓形
の）コンタクトホールの断面形状であることをいう。
クトホール３の断面形状であり、テーパー形状をしてい
る。同図（ｂ）は直径０．４〜１．０μｍのコンタクト
ホールの断面形状であり、ほぼ垂直の形状である。同図
（ｃ）は直径０．４μｍ以下のコンタクトホールの断面
形状であり、ボーイング形状である。ボーイング形状と
は、ホールの開口部よりも底部の直径が大きい（弓形
の）コンタクトホールの断面形状であることをいう。
【０００５】このように、断面形状がアスペクト比に依
存する理由は、以下のとおりである。通常、Ｃ2Ｆ6ガス
やＣ5Ｆ8ガスのようなフルオロカーボンガスを用いてプ
ラズマを生成し、ドライエッチング法により、コンタク
トホールの形成を行うが、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示すように、コンタクト寸法が小さくなるにつれ、フ
ルオロカーボン膜を生成する分子がコンタクトホール下
部の側壁に付着しなくなるため、コンタクトホールの形
状がテーパー形状からボーイング形状になると考えられ
る。
存する理由は、以下のとおりである。通常、Ｃ2Ｆ6ガス
やＣ5Ｆ8ガスのようなフルオロカーボンガスを用いてプ
ラズマを生成し、ドライエッチング法により、コンタク
トホールの形成を行うが、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示すように、コンタクト寸法が小さくなるにつれ、フ
ルオロカーボン膜を生成する分子がコンタクトホール下
部の側壁に付着しなくなるため、コンタクトホールの形
状がテーパー形状からボーイング形状になると考えられ
る。
【０００６】上述したように、直径０．４μｍ以下のコ
ンタクトホールを異方性ドライエッチング法のみにより
形成すると、ボーイング形状になり（図６（ｃ））、図
６（ｄ）に示すように後工程の金属埋め込み工程で、コ
ンタクトホールの開口部が狭いために、最初に開口部が
金属で埋められてしまうため、コンタクトホール内部が
金属によって完全に埋らなくなるという問題がある。
ンタクトホールを異方性ドライエッチング法のみにより
形成すると、ボーイング形状になり（図６（ｃ））、図
６（ｄ）に示すように後工程の金属埋め込み工程で、コ
ンタクトホールの開口部が狭いために、最初に開口部が
金属で埋められてしまうため、コンタクトホール内部が
金属によって完全に埋らなくなるという問題がある。
【０００７】コンタクトホールの形状を改善する方法に
関する文献としては、例えば、特開平８−１９１０６２
号公報がある。同文献は、異方性エッチングと等方性エ
ッチングとを組み合わせ、見かけ上のアスペクト比が軽
減されコンタクトの埋め込み特性を改善することができ
る旨記載する。
関する文献としては、例えば、特開平８−１９１０６２
号公報がある。同文献は、異方性エッチングと等方性エ
ッチングとを組み合わせ、見かけ上のアスペクト比が軽
減されコンタクトの埋め込み特性を改善することができ
る旨記載する。
【０００８】同文献に記載の方法としては、（ａ）異方
性エッチングにより開口底の開口寸法を規定した後、等
方性エッチングにより開口端の寸法を広げる方法（異方
性→等方性）と、（ｂ）等方性エッチングにより開口端
を広げた後、異方性エッチングによりその中央で開口底
の開口寸法を規定する（等方性→異方性）のいずれかの
手法をとる旨記載する（同文献（００１１）参照）。
性エッチングにより開口底の開口寸法を規定した後、等
方性エッチングにより開口端の寸法を広げる方法（異方
性→等方性）と、（ｂ）等方性エッチングにより開口端
を広げた後、異方性エッチングによりその中央で開口底
の開口寸法を規定する（等方性→異方性）のいずれかの
手法をとる旨記載する（同文献（００１１）参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記（ａ）記
載の「異方性→等方性」という手法によれば、異方性エ
ッチングを行う第１のステップでコンタクトホールが形
成される層間絶縁膜の一部を残置させると共に異方性エ
ッチングを行う第２のステップで開口端を広げると共に
前記残置した層間絶縁膜を除去し、コンタクトホールを
形成すると記載されているが、この方法では、残膜の膜
厚の制御が困難であり、かつ、第１と第２のステップで
条件の異なるプラズマドライエッチングを行うために工
程が増える。また、同じプラズマ生成条件で軸方向の距
離を変化させる方法ではウエハーごとにこのような複雑
な工程を行うことが実際上困難である。さらに、残留電
荷除去と等方性エッチングを行う方法は、ウエハーが位
置ずれを起こしやすい。
載の「異方性→等方性」という手法によれば、異方性エ
ッチングを行う第１のステップでコンタクトホールが形
成される層間絶縁膜の一部を残置させると共に異方性エ
ッチングを行う第２のステップで開口端を広げると共に
前記残置した層間絶縁膜を除去し、コンタクトホールを
形成すると記載されているが、この方法では、残膜の膜
厚の制御が困難であり、かつ、第１と第２のステップで
条件の異なるプラズマドライエッチングを行うために工
程が増える。また、同じプラズマ生成条件で軸方向の距
離を変化させる方法ではウエハーごとにこのような複雑
な工程を行うことが実際上困難である。さらに、残留電
荷除去と等方性エッチングを行う方法は、ウエハーが位
置ずれを起こしやすい。
【００１０】また、上記（ｂ）記載の「等方性→異方
性」という手法の場合、第１のステップでフォトレジス
トが等方的にエッチングされるため、フォトレジストの
薄い部分が異方性エッチングを行う第２のステップに耐
えうるかどうかという問題がある。また、フォトレジス
トを全体的に厚くつけ、フォトレジストが薄い部分の膜
厚を厚くしようとすると、等方性エッチングを行う第１
のステップでは基板にバイアス印加していないため、イ
オンが十分に層間絶縁膜上端部に到達できず、開口端を
広げることが難しい。
性」という手法の場合、第１のステップでフォトレジス
トが等方的にエッチングされるため、フォトレジストの
薄い部分が異方性エッチングを行う第２のステップに耐
えうるかどうかという問題がある。また、フォトレジス
トを全体的に厚くつけ、フォトレジストが薄い部分の膜
厚を厚くしようとすると、等方性エッチングを行う第１
のステップでは基板にバイアス印加していないため、イ
オンが十分に層間絶縁膜上端部に到達できず、開口端を
広げることが難しい。
【００１１】本発明は、特に層間絶縁膜とコンタクトホ
ール径のアスペクト比が大きな場合に金属の埋め込みが
容易なコンタクトホールを開口する方法を提供すること
を目的とするものである。
ール径のアスペクト比が大きな場合に金属の埋め込みが
容易なコンタクトホールを開口する方法を提供すること
を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、フルオロカーボンガスを用いてエッチング
されたコンタクトホールのボーイング形状が形成された
部分を水蒸気にさらしてフッ酸を発生させれば、シリコ
ン酸化膜等の層間絶縁膜（シリコン系酸化膜）が局所的
にウエットエッチングされ、ボーイング形状からテーパ
ー形状へと変化させることができる。
するために、フルオロカーボンガスを用いてエッチング
されたコンタクトホールのボーイング形状が形成された
部分を水蒸気にさらしてフッ酸を発生させれば、シリコ
ン酸化膜等の層間絶縁膜（シリコン系酸化膜）が局所的
にウエットエッチングされ、ボーイング形状からテーパ
ー形状へと変化させることができる。
【００１３】これは、コンタクトホールがシリコン酸化
膜等ＳｉとＯとを含む層間絶縁膜に炭素（Ｃ）とフッ素
（Ｆ）と含むフルオロカーボンガスをエッチングガスと
して用いてエッチングして形成され、ガスによってはボ
ーイング形状が形成されたコンタクトホールの上端部分
には炭素とフッ素とを多量に含んだポリマーが形成され
る。このポリマーのうち、フォトレジストのアッシング
工程によって炭素成分は除去できるがフッ素成分の多く
はコンタクトホール上端部に残留するのでフッ素と水蒸
気とが例えば下記の反応式により反応して開口部上端部
のシリコン酸化膜等をウエットエッチングされるためと
考えられる。
膜等ＳｉとＯとを含む層間絶縁膜に炭素（Ｃ）とフッ素
（Ｆ）と含むフルオロカーボンガスをエッチングガスと
して用いてエッチングして形成され、ガスによってはボ
ーイング形状が形成されたコンタクトホールの上端部分
には炭素とフッ素とを多量に含んだポリマーが形成され
る。このポリマーのうち、フォトレジストのアッシング
工程によって炭素成分は除去できるがフッ素成分の多く
はコンタクトホール上端部に残留するのでフッ素と水蒸
気とが例えば下記の反応式により反応して開口部上端部
のシリコン酸化膜等をウエットエッチングされるためと
考えられる。
【００１４】 ４ＨＦ ＋ ＳｉＯ2 → ＳｉＦ4 ↑＋Ｏ2 ↑ 特に、近年は環境への配慮等から、Ｃ5Ｆ8等の地球温暖
化係数（以下、ＧＷＰ）が小さいガスの使用が検討され
始めているが、これらのガスは、フッ素の含有率が高
く、本発明に適用可能なガスの一つである。
化係数（以下、ＧＷＰ）が小さいガスの使用が検討され
始めているが、これらのガスは、フッ素の含有率が高
く、本発明に適用可能なガスの一つである。
【００１５】第１の方法によると、拡散層ないし配線層
に達するコンタクトホールを確実に形成した後、ウエッ
トエッチングによって、層間絶縁膜に形成された開口部
の上端部のみを等方的にエッチングすることになるがこ
のエッチングは、異方性ドライエッチングを行う第１の
工程の後、開口部の上端部に水蒸気を暴露するという極
めて簡便な手法によるため、極めて簡便にコンタクトホ
ールの形状をボーイング形状を改善することができ、後
工程において金属の埋め込みを容易に行うことが可能と
なる。この第１の方法が適用できる層間絶縁膜は、フッ
酸によってウエットエッチングされる膜であることが必
要であり、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）や、ＳｉＯ2を主
成分とする他の膜（ＳｉＯxＨyＣz）などでも可能とな
る。尚、水蒸気の暴露の工程はチャンバー内で行うこと
もできる。
に達するコンタクトホールを確実に形成した後、ウエッ
トエッチングによって、層間絶縁膜に形成された開口部
の上端部のみを等方的にエッチングすることになるがこ
のエッチングは、異方性ドライエッチングを行う第１の
工程の後、開口部の上端部に水蒸気を暴露するという極
めて簡便な手法によるため、極めて簡便にコンタクトホ
ールの形状をボーイング形状を改善することができ、後
工程において金属の埋め込みを容易に行うことが可能と
なる。この第１の方法が適用できる層間絶縁膜は、フッ
酸によってウエットエッチングされる膜であることが必
要であり、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）や、ＳｉＯ2を主
成分とする他の膜（ＳｉＯxＨyＣz）などでも可能とな
る。尚、水蒸気の暴露の工程はチャンバー内で行うこと
もできる。
【００１６】本発明に係る第２の方法は、ボーイング形
状が形成されたコンタクトホール内部に有機膜等を埋め
込んだ後、エッチバックやＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）法等によって、
ボーイング形状となっている部分全体を除去し、最後に
埋め込んだ有機膜等を除去するというものである。
状が形成されたコンタクトホール内部に有機膜等を埋め
込んだ後、エッチバックやＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）法等によって、
ボーイング形状となっている部分全体を除去し、最後に
埋め込んだ有機膜等を除去するというものである。
【００１７】この方法によっても、コンタクトホールの
形状をボーイング形状から垂直形状にすることができ、
金属の埋め込みを良好に行うことが可能となる。
形状をボーイング形状から垂直形状にすることができ、
金属の埋め込みを良好に行うことが可能となる。
【００１８】尚、上記第１の方法および第２の方法は、
後述するような種々の利点があるため、必要に応じて両
者を適宜組み合わせて使用することが望ましい。
後述するような種々の利点があるため、必要に応じて両
者を適宜組み合わせて使用することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法の実施形態を説明する。 （第１の実施形態）まず本発明の第１の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１に本発明の半導
体装置の製造方法の処理手順図、図２に本発明の半導体
装置の製造方法の工程図、図３に本発明の半導体装置の
製造に用いた半導体製造装置図を示す。最初に本発明の
半導体装置の製造方法について説明する。
方法の実施形態を説明する。 （第１の実施形態）まず本発明の第１の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１に本発明の半導
体装置の製造方法の処理手順図、図２に本発明の半導体
装置の製造方法の工程図、図３に本発明の半導体装置の
製造に用いた半導体製造装置図を示す。最初に本発明の
半導体装置の製造方法について説明する。
【００２０】図１のステップＳＡ１において、図２
（ａ）に示すシリコン基板１上にＢＰＳＧ（ボロン及び
リンを含む酸化シリコン）膜２と、前記ＢＰＳＧ膜２上
にフォトレジスト３で無数の穴形状のパターンニングが
された基板１６とを下部電極１３上に設置し、反応室１
７内にガスボンベ２１から例えばＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2混
合ガスのようなフルオロカーボンガスを主成分としたエ
ッチングガス導入し、コイル１１に高周波電源１２によ
り高周波電力を印加してプラズマを生成し、高周波電源
１４により高周波電力を下部電極１３に印加してエッチ
ング種を引き込み、フォトレジスト３をマスクとしてシ
リコン基板１６上のＢＰＳＧ膜２をエッチングし、図２
（ｂ）に示すコンタクトホール４の形成を行う。
（ａ）に示すシリコン基板１上にＢＰＳＧ（ボロン及び
リンを含む酸化シリコン）膜２と、前記ＢＰＳＧ膜２上
にフォトレジスト３で無数の穴形状のパターンニングが
された基板１６とを下部電極１３上に設置し、反応室１
７内にガスボンベ２１から例えばＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2混
合ガスのようなフルオロカーボンガスを主成分としたエ
ッチングガス導入し、コイル１１に高周波電源１２によ
り高周波電力を印加してプラズマを生成し、高周波電源
１４により高周波電力を下部電極１３に印加してエッチ
ング種を引き込み、フォトレジスト３をマスクとしてシ
リコン基板１６上のＢＰＳＧ膜２をエッチングし、図２
（ｂ）に示すコンタクトホール４の形成を行う。
【００２１】尚、Ｃ5Ｆ8とＡｒの流量比は１：４から
１：３００までの範囲内が好ましく、Ｏ2 ガスの混合割
合はＣ5Ｆ8ガスに対して５ｖｏｌ％以上が好ましい。ま
た、高周波電源１２には周波数２．０ＭＨｚで４００Ｗ
〜３０００Ｗ程度のパワーを印加し、高周波電源１４に
は周波数１．８ＭＨｚで０．５〜７．０Ｗ／ｃｍ2 程度
（ウエハ面積１ｃｍ2当たりの電力）のパワーで印加し
て行うことができる。以下の実施形態においても同様で
ある。
１：３００までの範囲内が好ましく、Ｏ2 ガスの混合割
合はＣ5Ｆ8ガスに対して５ｖｏｌ％以上が好ましい。ま
た、高周波電源１２には周波数２．０ＭＨｚで４００Ｗ
〜３０００Ｗ程度のパワーを印加し、高周波電源１４に
は周波数１．８ＭＨｚで０．５〜７．０Ｗ／ｃｍ2 程度
（ウエハ面積１ｃｍ2当たりの電力）のパワーで印加し
て行うことができる。以下の実施形態においても同様で
ある。
【００２２】図１のステップＳＡ２において、前記反応
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、フォトレジスト３およびコンタクトホー
ル４の上部側壁のポリマー膜７をアッシングする（図２
（ｃ））。
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、フォトレジスト３およびコンタクトホー
ル４の上部側壁のポリマー膜７をアッシングする（図２
（ｃ））。
【００２３】図１のステップＳＡ３において、前記反応
室１７内にガスボンベ２１から水蒸気の流量を一定に制
御して反応室１７内に導入し、図２（ｃ）に示すコンタ
クトホール４上部のひさし５をエッチングする（図２
（ｄ））。
室１７内にガスボンベ２１から水蒸気の流量を一定に制
御して反応室１７内に導入し、図２（ｃ）に示すコンタ
クトホール４上部のひさし５をエッチングする（図２
（ｄ））。
【００２４】図１のステップＳＡ４において、前記シリ
コン基板１６を反応室１７内から取り出し、コンタクト
ホール４の内部にタングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）など
の金属６を埋め込む（図２（ｅ））。
コン基板１６を反応室１７内から取り出し、コンタクト
ホール４の内部にタングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）など
の金属６を埋め込む（図２（ｅ））。
【００２５】次に本発明の半導体装置の製造方法の効果
について、図２を用いて説明する。
について、図２を用いて説明する。
【００２６】半導体装置の微細化が進み、コンタクト寸
法が０．４μｍ以下まで小さくなると、コンタクトホー
ル４の底までイオンやポリマー膜を形成する分子が到達
しにくくなる。その結果、エッチング時にコンタクトホ
ール４の上部側壁にのみポリマー膜７が堆積し、下部側
壁には堆積しないため、下部側壁がエッチングされ、エ
ッチング後の形状は図２（ｂ）に示すような形状にな
る。その後アッシングを行いフォトレジスト３とホール
側壁のポリマー膜７を除去すると、図２（ｃ）のように
ホールの下部に比べて、上部の直径の小さい、ひさし５
を備えた形状になる。この形状を一般にボーイング形状
と呼び、このひさしが次工程の金属などの配線材料の埋
め込み時の障害となり、ホール内部に完全に金属が埋め
込まれずボイドが発生する。
法が０．４μｍ以下まで小さくなると、コンタクトホー
ル４の底までイオンやポリマー膜を形成する分子が到達
しにくくなる。その結果、エッチング時にコンタクトホ
ール４の上部側壁にのみポリマー膜７が堆積し、下部側
壁には堆積しないため、下部側壁がエッチングされ、エ
ッチング後の形状は図２（ｂ）に示すような形状にな
る。その後アッシングを行いフォトレジスト３とホール
側壁のポリマー膜７を除去すると、図２（ｃ）のように
ホールの下部に比べて、上部の直径の小さい、ひさし５
を備えた形状になる。この形状を一般にボーイング形状
と呼び、このひさしが次工程の金属などの配線材料の埋
め込み時の障害となり、ホール内部に完全に金属が埋め
込まれずボイドが発生する。
【００２７】上述のように、ドライエッチング時にひさ
し５の部分に付着していたポリマー膜の内、炭素成分は
アッシング時に除去されるが、フッ素成分はひさし５の
部分残留する。図２（ｃ）の基板を高温の水蒸気に触れ
させると、水蒸気中の水素とひさし５部分のフッ素成分
が反応し、フッ酸が生成され、酸化膜であるホールの側
壁をエッチングする。
し５の部分に付着していたポリマー膜の内、炭素成分は
アッシング時に除去されるが、フッ素成分はひさし５の
部分残留する。図２（ｃ）の基板を高温の水蒸気に触れ
させると、水蒸気中の水素とひさし５部分のフッ素成分
が反応し、フッ酸が生成され、酸化膜であるホールの側
壁をエッチングする。
【００２８】その結果、ひさし５がエッチングされるの
で、図２（ｄ）のようにひさし５の部分がテーパー形状
になったコンタクトホール４が形成される。図２（ｄ）
の基板に金属を埋め込むと、ホール４の上部がテーパー
形状になっており、ホールの下部に比べて、上部の直径
が大きくなっているので、金属を容易に埋め込むことが
できる（図２（ｅ））。
で、図２（ｄ）のようにひさし５の部分がテーパー形状
になったコンタクトホール４が形成される。図２（ｄ）
の基板に金属を埋め込むと、ホール４の上部がテーパー
形状になっており、ホールの下部に比べて、上部の直径
が大きくなっているので、金属を容易に埋め込むことが
できる（図２（ｅ））。
【００２９】また、水蒸気の導入は例えば１３３Ｐａ程
度の減圧下で行うことにより、常温でフッ酸とシリコン
酸化膜の反応生成物であるＳｉＦ4が揮発するために、
最終的にコンタクトホール内にフッ素Ｆが残留すること
を防止することができ、後工程の金属の埋め込み工程
で、埋め込んだ金属が残留したフッ素Ｆと反応して腐食
することを防止できる。
度の減圧下で行うことにより、常温でフッ酸とシリコン
酸化膜の反応生成物であるＳｉＦ4が揮発するために、
最終的にコンタクトホール内にフッ素Ｆが残留すること
を防止することができ、後工程の金属の埋め込み工程
で、埋め込んだ金属が残留したフッ素Ｆと反応して腐食
することを防止できる。
【００３０】尚、金属埋め込み工程の前には通常の工程
に従ってコンタクトホール内を洗浄し、コンタクトホー
ル内の反応生成物等を完全に除去することが望ましい。
に従ってコンタクトホール内を洗浄し、コンタクトホー
ル内の反応生成物等を完全に除去することが望ましい。
【００３１】また、フルオロカーボンガスとして、Ｃ5
Ｆ8を例示したが、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ6およびＣ
4Ｆ8など、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とからなる他のフ
ルオロカーボンガスを使用しても良い。これらのガス
は、フッ素含有率が高いことに加え、ポリマーの堆積が
起こりやすいので、本発明を実施するのに特に好ましい
からである。逆に、ＣＦ4 等のように、ポリマーの堆積
が起こりにくいものは、ふさわしくない。
Ｆ8を例示したが、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ6およびＣ
4Ｆ8など、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とからなる他のフ
ルオロカーボンガスを使用しても良い。これらのガス
は、フッ素含有率が高いことに加え、ポリマーの堆積が
起こりやすいので、本発明を実施するのに特に好ましい
からである。逆に、ＣＦ4 等のように、ポリマーの堆積
が起こりにくいものは、ふさわしくない。
【００３２】以上のように本発明の第１の実施形態によ
ると、コンタクトホールエッチング後に、コンタクトホ
ールを水蒸気に触れさせることで、コンタクトホール上
部のひさしを除去し、次工程の金属の埋め込みを容易に
行うことができる。
ると、コンタクトホールエッチング後に、コンタクトホ
ールを水蒸気に触れさせることで、コンタクトホール上
部のひさしを除去し、次工程の金属の埋め込みを容易に
行うことができる。
【００３３】なお、第１の実施形態ではコンタクトホー
ル上部のひさしを除去するために、コンタクトホールの
エッチング後、基板を水蒸気に触れさせたが、水蒸気の
代わりに水素プラズマを用いてもよく、水素とひさし部
のフッ素が反応し、フッ酸ができるので、ひさし部を除
去することができる。 （第２の実施形態）次に本発明の第２の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図４に本発明の半導
体装置の製造方法の処理手順図、図５に本発明の半導体
装置の製造方法の工程図、図３に本発明の半導体装置の
製造に用いた半導体製造装置図を示す。最初に本発明の
半導体装置の製造方法について説明する。
ル上部のひさしを除去するために、コンタクトホールの
エッチング後、基板を水蒸気に触れさせたが、水蒸気の
代わりに水素プラズマを用いてもよく、水素とひさし部
のフッ素が反応し、フッ酸ができるので、ひさし部を除
去することができる。 （第２の実施形態）次に本発明の第２の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図４に本発明の半導
体装置の製造方法の処理手順図、図５に本発明の半導体
装置の製造方法の工程図、図３に本発明の半導体装置の
製造に用いた半導体製造装置図を示す。最初に本発明の
半導体装置の製造方法について説明する。
【００３４】図４のステップＳＢ１において、図５
（ａ）に示すシリコン基板１上にＢＰＳＧ膜２と、前記
ＢＰＳＧ膜２上にフォトレジスト３で無数の穴形状のパ
ターンニングがされた基板１６とを下部電極１３上に設
置し、反応室１７内にガスボンベ２１から例えばＣ5Ｆ8
／Ａｒ／Ｏ2混合ガスのようなフルオロカーボンガスを
主成分としたエッチングガスを導入し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加してプラズマを生
成し、高周波電源１４により高周波電力を下部電極１３
に印加してエッチング種を引き込み、シリコン基板１６
上のＢＰＳＧ膜２をフォトレジスト３をマスクとしてエ
ッチングし、図５（ｂ）に示すコンタクトホール４の形
成を行う。
（ａ）に示すシリコン基板１上にＢＰＳＧ膜２と、前記
ＢＰＳＧ膜２上にフォトレジスト３で無数の穴形状のパ
ターンニングがされた基板１６とを下部電極１３上に設
置し、反応室１７内にガスボンベ２１から例えばＣ5Ｆ8
／Ａｒ／Ｏ2混合ガスのようなフルオロカーボンガスを
主成分としたエッチングガスを導入し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加してプラズマを生
成し、高周波電源１４により高周波電力を下部電極１３
に印加してエッチング種を引き込み、シリコン基板１６
上のＢＰＳＧ膜２をフォトレジスト３をマスクとしてエ
ッチングし、図５（ｂ）に示すコンタクトホール４の形
成を行う。
【００３５】図４のステップＳＢ２において、前記反応
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、フォトレジスト３およびコンタクトホー
ル４上部側壁のポリマー膜７を完全に除去する（図５
（ｃ））。
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、フォトレジスト３およびコンタクトホー
ル４上部側壁のポリマー膜７を完全に除去する（図５
（ｃ））。
【００３６】図４のステップＳＢ３において、前記反応
室１７から基板１６を取り出し、図５（ｃ）に示すＢＰ
ＳＧ膜２表面に反射防止膜５１を塗布し、コンタクトホ
ール４内部に反射防止膜５１を埋め込む（図５
（ｄ））。
室１７から基板１６を取り出し、図５（ｃ）に示すＢＰ
ＳＧ膜２表面に反射防止膜５１を塗布し、コンタクトホ
ール４内部に反射防止膜５１を埋め込む（図５
（ｄ））。
【００３７】この反射防止膜５１は、例えば有機膜であ
りコンタクトホールに内部に埋め込むことができる程度
に粘度が低い塗布膜である。従って、図５（ｃ）の基板
に低粘度の反射防止膜５１を塗布すると、粘度が低いた
めに図５（ｄ）のようにＢＰＳＧ膜２表面には薄く、コ
ンタクトホール４内部のひさし５より下の部分に反射防
止膜５１が埋め込まれることになる。
りコンタクトホールに内部に埋め込むことができる程度
に粘度が低い塗布膜である。従って、図５（ｃ）の基板
に低粘度の反射防止膜５１を塗布すると、粘度が低いた
めに図５（ｄ）のようにＢＰＳＧ膜２表面には薄く、コ
ンタクトホール４内部のひさし５より下の部分に反射防
止膜５１が埋め込まれることになる。
【００３８】図４のステップＳＢ４において、前記シリ
コン基板１６を反応室１７内に挿入し、下部電極１３上
に設置し、反応室１７内にガスボンベ２１から例えばＣ
5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2混合ガスのようなフルオロカーボンガ
スを主成分としたエッチングガスを導入し、コイル１１
に高周波電源１２により高周波電力を印加してプラズマ
を生成し、高周波電源１４により高周波電力を下部電極
１３に印加してエッチング種を引き込み、シリコン基板
１６上のＢＰＳＧ膜２表面の反射防止膜５１およびひさ
し５より上の部分のＢＰＳＧ膜２をエッチバックする
（図５（ｅ））。
コン基板１６を反応室１７内に挿入し、下部電極１３上
に設置し、反応室１７内にガスボンベ２１から例えばＣ
5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2混合ガスのようなフルオロカーボンガ
スを主成分としたエッチングガスを導入し、コイル１１
に高周波電源１２により高周波電力を印加してプラズマ
を生成し、高周波電源１４により高周波電力を下部電極
１３に印加してエッチング種を引き込み、シリコン基板
１６上のＢＰＳＧ膜２表面の反射防止膜５１およびひさ
し５より上の部分のＢＰＳＧ膜２をエッチバックする
（図５（ｅ））。
【００３９】図４のステップＳＢ５において、前記反応
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、アッシングによりコンタクトホール４内
部の反射防止膜５１を完全に除去する（図５（ｆ））。
室１７内にガスボンベ２１から酸素ガスの流量を一定に
制御して反応室１７内に導入し、酸素ガス圧力を圧力制
御バルブ１８の開度を調節して制御し、コイル１１に高
周波電源１２により高周波電力を印加して酸素プラズマ
を生成し、シリコン基板１６が設置された下部電極１３
に高周波電源１４により高周波電力を印加して酸素イオ
ンを引き込み、アッシングによりコンタクトホール４内
部の反射防止膜５１を完全に除去する（図５（ｆ））。
【００４０】その後、通常のコンタクトホール洗浄工程
を経た後、図４のステップＳＢ６において、前記シリコ
ン基板１６を反応室１７内から取り出し、コンタクトホ
ール４の内部に金属６を埋め込む（図５（ｇ））。この
金属埋め込み工程では、ひさし５はボーイング形状が改
善され、コンタクトホール４の側壁は垂直形状なので、
次工程の金属６の埋め込みを良好に行うことができる。
を経た後、図４のステップＳＢ６において、前記シリコ
ン基板１６を反応室１７内から取り出し、コンタクトホ
ール４の内部に金属６を埋め込む（図５（ｇ））。この
金属埋め込み工程では、ひさし５はボーイング形状が改
善され、コンタクトホール４の側壁は垂直形状なので、
次工程の金属６の埋め込みを良好に行うことができる。
【００４１】なお、第２の実施形態では反射防止膜を用
いたが、コンタクトホールに埋め込むことが可能な粘度
であれば反射防止膜の代わりにフォトレジストを用いて
もよい。
いたが、コンタクトホールに埋め込むことが可能な粘度
であれば反射防止膜の代わりにフォトレジストを用いて
もよい。
【００４２】なお、第２の実施形態ではシリコン基板上
のＢＰＳＧ膜表面の反射防止膜およびひさし部分より上
のＢＰＳＧ膜を除去するのにエッチバック法を用いた
が、ドライエッチング法の代わりにＣＭＰ法を用いても
よい。
のＢＰＳＧ膜表面の反射防止膜およびひさし部分より上
のＢＰＳＧ膜を除去するのにエッチバック法を用いた
が、ドライエッチング法の代わりにＣＭＰ法を用いても
よい。
【００４３】
【発明の効果】本発明にかかる方法によれば、コンタク
トホールの形状をボーイング形状から開口上端部の広が
った埋め込み容易な形状に変形することができるため、
コンタクトホールへの金属の埋め込みを良好に行うこと
ができる。
トホールの形状をボーイング形状から開口上端部の広が
った埋め込み容易な形状に変形することができるため、
コンタクトホールへの金属の埋め込みを良好に行うこと
ができる。
【００４４】本発明に係る第２の方法によれば、コンタ
クトホールの形状をボーイング形状から垂直形状に変形
することができ、金属の埋め込みを容易に行うことがで
きる。
クトホールの形状をボーイング形状から垂直形状に変形
することができ、金属の埋め込みを容易に行うことがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方
法の処理手順を示す図
法の処理手順を示す図
【図２】同、半導体装置の製造方法の処理工程図
【図３】本発明の第１、２の実施形態の半導体装置の製
造装置の概略図
造装置の概略図
【図４】本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方
法の処理手順を示す図
法の処理手順を示す図
【図５】半導体装置の製造方法の処理工程図
【図６】従来の半導体装置の製造方法の処理工程図
１ シリコン基板 ２ ＢＰＳＧ膜 ３ フォトレジスト ４ コンタクトホール ５ ひさし ６ 金属 ７ ポリマー膜 ５１ 反射防止膜 １１ コイル １２ 高周波電源 １３ 下部電極 １４ 高周波電源 １５ 上部電極 １６ シリコン基板 １７ 反応室 １８ 圧力制御バルブ １９ ターボ分子ポンプ ２０ ドライポンプ ２１ ガスボンベ ３１ シリコン基板 ３２ ＢＰＳＧ膜 ３３ コンタクトホール ３４ 金属 １０１ シリコン基板 １０２ 酸化膜 １０３ コンタクトホール １０４ 金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 正紀 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4M104 DD08 DD12 DD16 DD19 HH20 5F004 AA12 BA09 BA20 BB11 CA06 DA00 DA01 DA02 DA03 DA15 DA16 DA23 DA26 DB26 DB27 EA22 EA34 EB01 EB03 FA08 5F033 NN32 QQ11 QQ12 QQ15 QQ31 QQ37 QQ48 QQ92 RR15 XX00
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上にシリコン系酸化膜からなる層間
絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜にフォトレジス
トを用いてパターンニングを行って開口部を形成する工
程と、フルオロカーボンガスを主成分として生成したプ
ラズマを用いて該層間絶縁膜をエッチングして開口部を
形成する工程と、酸素ガスを主成分として生成したプラ
ズマにより該フォトレジスト膜を除去する工程と、 該フォトレジスト膜を除去した後、該開口部の側壁上端
部を水蒸気中にさらすことにより、該開口部の側壁上端
部に付着したポリマー膜とフッ酸を生成して該開口部の
直径を広げる工程と、 該開口部の内部に金属を埋め込む工程を備えた半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜に開口部を形成する工程と、該開口部を形成した層
間絶縁膜上に有機膜を塗布し、該開口部の内部に有機膜
を埋め込む工程と、該層間絶縁膜上部の該有機膜及び該
層間絶縁膜の一部を除去する工程と、酸素ガスを用いて
生成したプラズマを用いて該有機膜を除去する工程と、
該開口部内部に金属を埋め込む工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記フルオロカーボンガスとして、ＣＨ
2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ 6、Ｃ4Ｆ8およびＣ5Ｆ8から選ば
れる少なくとも一つのガスを用いることを特徴とする請
求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記有機膜として、フォトレジスト膜又
は反射防止膜を用いることを特徴とする請求項２に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記シリコン系酸化膜表面の有機膜及び
シリコン系酸化膜を除去する工程として、ドライエッチ
ング法又はＣＭＰ法を用いることを特徴とする請求項２
に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064924A JP2001257261A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064924A JP2001257261A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257261A true JP2001257261A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18584544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064924A Withdrawn JP2001257261A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001257261A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002093904A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-29 | Hynix Semiconductor Inc | デュアルダマシン配線の形成方法 |
| DE10259366A1 (de) * | 2002-12-18 | 2004-07-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Nachbearbeitung eines Durchgangslochs eines Bauteils |
| US7115518B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device comprising forming holes in a multi-layer insulating film |
| JP2015088666A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| KR20180138528A (ko) | 2017-06-21 | 2018-12-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 에칭 방법 |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064924A patent/JP2001257261A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002093904A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-29 | Hynix Semiconductor Inc | デュアルダマシン配線の形成方法 |
| JP4532768B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2010-08-25 | 株式会社ハイニックスセミコンダクター | デュアルダマシン配線の形成方法 |
| US7115518B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device comprising forming holes in a multi-layer insulating film |
| DE10259366A1 (de) * | 2002-12-18 | 2004-07-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Nachbearbeitung eines Durchgangslochs eines Bauteils |
| JP2015088666A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| KR20180138528A (ko) | 2017-06-21 | 2018-12-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 에칭 방법 |
| US10651077B2 (en) | 2017-06-21 | 2020-05-12 | Tokyo Electron Limited | Etching method |
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