JP2003347281A - 絶縁膜のエッチング方法および半導体装置のコンタクト形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボーイング形状の発生を抑制するとともに、
エッチストップを起こさずにエッチングすることのでき
る絶縁膜のエッチング方法を提供する。また、所望の形
状を有するコンタクト孔を形成することのできるコンタ
クト形成方法を提供する。 【解決手段】 絶縁膜３上に開口部５を有するレジスト
膜４を形成し、レジスト膜４をマスクとして、Ｃ
_５Ｆ_８、ＡｒおよびＯ_２からなる第１のエッチングガス
を用いて第１のエッチングを行った後、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ
Ｏ、ＡｒおよびＯ_２からなる第２のエッチングガスを用
いて第２のエッチングを行う。絶縁膜３がシリコン酸化
膜である場合には、第１のエッチングでエッチング量が
１１００ｎｍに達するまでエッチングした後に第２のエ
ッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜のエッチン
グ方法および半導体装置のコンタクト形成方法に関し、
より詳しくは、絶縁膜上に所定の開口を有するレジスト
膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜の
エッチングを行う絶縁膜のエッチング方法および半導体
基板上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上に所定の
開口を有するレジスト膜を形成する工程と、該レジスト
膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングする工程とを
有する半導体装置のコンタクト形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程における配線形成
工程では、半導体基板上で下層の配線または半導体基板
の拡散領域を、層間絶縁膜を介して上層の配線と電気的
に接続することが必要となる。具体的には、層間絶縁膜
を貫通して下層の配線または拡散領域を露出させるコン
タクト孔を開口した後、コンタクト孔に導電体を埋め込
むことによりコンタクトを形成する。そして、コンタク
トと接続するように上層の配線を形成することによっ
て、コンタクトを介して下層の配線または基板の拡散領
域が上層の配線と接続される。

【０００３】図４を用いて、従来のコンタクト形成方法
について説明する。図４の例では、半導体基板としてシ
リコン基板１０を用い、シリコン基板１０の表面に不純
物をイオン注入して拡散領域１１を形成する。続いて、
シリコン基板１０の上に層間絶縁膜としてシリコン酸化
膜１２を形成し、さらにその上にレジスト膜１３を形成
して図４（ａ）に示す構造とする。次に、フォトリソグ
ラフィ法によりレジスト膜１３をパターニングすること
によって、図４（ｂ）に示すようなコンタクト孔に対応
する開口部１４をレジスト膜１３に形成する。そして、
シリコン酸化膜１２に対して反応性を有するエッチング
ガスを用いた反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に
より、レジスト膜１３をマスクとしてシリコン酸化膜１
２を拡散領域１１までエッチングする。以上の操作によ
り図４（ｃ）に示すコンタクト孔１５が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コンタクト形成方法では、形成されたコンタクト孔の断
面にボーイングと呼ばれる形状異常が見られるという問
題があった。図５を用いて、ボーイング形状について説
明する。図５に示すように、ボーイング形状が発生する
とコンタクト孔１６の断面が弓状に膨らむ。すなわち、
開口径（マスク開口寸法）Ｌ_１に対して、例えばコンタ
クト孔１６の断面中程での開口径Ｌ_２が大きくなる。コ
ンタクト孔１６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、コンタクト孔１６を介して拡散
領域１７に接続する上層の図示しない配線層を良好なカ
バレージで形成することが困難となる。その結果、例え
ばボイド（空隙）を生じるなどして素子特性に悪影響を
及ぼすこととなる。

【０００５】また、エッチングガスを用いてエッチング
する際に、エッチングマスクであるレジストがエッチン
グされて無くなることによりコンタクト孔の開口部付近
の形状が変化して、図６に示すようにコンタクト孔１８
の開口寸法Ｌ_３が設定寸法よりも大きくなるという問題
もあった。このような現象は対レジスト選択比が小さい
場合に見られることから、対レジスト選択比を大きくす
る必要がある。尚、この場合の対レジスト選択比とは、
（絶縁膜のエッチング速度）／（レジスト膜のエッチン
グ速度）をいう。特に、配線パターンの微細化に伴い露
光技術の面からレジストの薄膜化が求められる昨今にあ
っては、対レジスト選択比の向上が一層必要とされてい
る。

【０００６】上記ボーイング形状の発生率および対レジ
スト選択比は、使用するエッチングガスの種類によって
異なることが知られている。例えば、従来より一般に用
いられているエッチングガスとしては、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ
Ｏ、ＡｒおよびＯ_２の混合ガス（以下、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ
／Ａｒ／Ｏ_２系ガスという）、Ｃ_５Ｆ_８、ＡｒおよびＯ
_２の混合ガス（以下、Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスとい
う）などが挙げられる。しかしながら、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ
／Ａｒ／Ｏ_２系ガスは、ボーイング形状の発生を抑制す
る効果はあるが、対レジスト選択比が小さくなる。一
方、Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスは、対レジスト選択比
は大きいが、ボーイング形状を発生し易い。したがっ
て、従来のコンタクト形成方法では、ボーイング形状の
発生を抑制しつつ対レジスト選択比を大きくすることは
困難であった。すなわち、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスを用いた場合とＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用
いた場合とではエッチング特性がトレードオフの関係に
あり、ボーイング形状の発生を抑制しようとすると対レ
ジスト選択比が小さくなるためにコンタクト孔開口部付
近の開口寸法が大きくなり、一方、レジスト選択比を大
きくして所望の形状の開口部を有するコンタクト孔を形
成しようとするとボーイング形状が著しくなるという問
題があった。

【０００７】さらに、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガ
スを用いた場合には、エッチング中にある深さの所でエ
ッチングが停止する現象（以下、エッチストップとい
う）が見られるという問題もあった。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものである。即ち、本発明は、ボーイング形状の発生
を抑制するとともに、エッチストップを起こさずにエッ
チングすることのできる絶縁膜のエッチング方法を提供
するものである。また、本発明は、所望の形状を有する
コンタクト孔を形成することのできるコンタクト形成方
法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁膜上に所
定の開口を有するレジスト膜を形成し、レジスト膜をマ
スクとして絶縁膜のエッチングを行う絶縁膜のエッチン
グ方法において、この絶縁膜のエッチングが、Ｃ
_５Ｆ_８、ＡｒおよびＯ_２からなる第１のエッチングガス
を用いる第１のエッチングと、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＯ、Ａｒお
よびＯ_２からなる第２のエッチングガスを用いる第２の
エッチングとを含むことを特徴とする。絶縁膜がシリコ
ン酸化膜である場合には、第１のエッチングでエッチン
グ量が１１００ｎｍに達するまでエッチングした後に第
２のエッチングを行う。

【００１０】また、本発明は、半導体基板上に絶縁膜を
形成する工程と、絶縁膜上に所定の開口を有するレジス
ト膜を形成する工程と、レジスト膜をマスクとして絶縁
膜をエッチングする工程とを有する半導体装置のコンタ
クト形成方法において、この絶縁膜をエッチングする工
程が、Ｃ_５Ｆ_８、ＡｒおよびＯ_２からなる第１のエッチ
ングガスを用いる第１のエッチング工程と、Ｃ_４Ｆ_８、
ＣＯ、ＡｒおよびＯ_２からなる第２のエッチングガスを
用いる第２のエッチング工程とを含むことを特徴とす
る。絶縁膜がシリコン酸化膜である場合には、第１のエ
ッチング工程でエッチング量が１１００ｎｍに達するま
でエッチングした後に第２のエッチング工程を行う。

【００１１】第１のエッチング工程および第２のエッチ
ング工程は同一のチャンバ内で行ってもよく、第１のエ
ッチング工程を第１のチャンバ内で行った後に第２のエ
ッチング工程を第２のチャンバ内で行ってもよい。

【００１２】第１のエッチング工程および第２のエッチ
ング工程を同一のチャンバ内で行う場合には、第１のエ
ッチングガスのチャンバ内への供給を停止しチャンバ内
のガスを排気した後に第２のエッチングガスをチャンバ
内へ供給して第２のエッチング工程を行ってもよい。ま
た、第１のエッチング工程の終了前に第１のエッチング
ガスのチャンバ内への供給量を減らすとともに第２のエ
ッチングガスのチャンバ内への供給を開始し、第１のエ
ッチング工程の終了時に第１のエッチングガスのチャン
バ内への供給を完全に停止して第２のエッチング工程を
行ってもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００１４】実施の形態１．図１を用いて、本実施の形
態によるコンタクト形成方法について説明する。まず、
半導体基板として例えばシリコン基板１を用い、この表
面に不純物をイオン注入して拡散領域２を形成する（図
１（ａ））。ここで、拡散領域２の形成には、例えばｎ
型のヒ素（Ａｓ）やｐ型のホウ素（Ｂ）を不純物として
用いることができる。次に、シリコン基板１の上に層間
絶縁膜としてシリコン酸化膜３を形成する。例えば、Ｃ
ＶＤ法（化学気相成長法）により、シリコン基板１の上
にシリコン酸化膜３を堆積させることができる。その
後、シリコン酸化膜３の上にレジスト膜４を形成して、
図１（ｂ）の構造とする。続いて、フォトリソグラフィ
法を用いてレジスト膜４をパターニングし、開口部５を
レジスト膜４に形成する（図１（ｃ））。

【００１５】図２は、シリコン基板の上にシリコン酸化
膜を形成し、エッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａ
ｒ／Ｏ_２系ガスまたはＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用
いてシリコン酸化膜をエッチングしたときのエッチング
量とボーイング量との関係を示したものである。ここ
で、ボーイング量とは、コンタクト孔の最も膨らんでい
る部分での開口寸法と開口部での開口寸法の差をいう。
例えば、図５ではＬ_２−Ｌ_１がボーイング量である。

【００１６】図２の例では、コンタクト孔開口部での開
口寸法は１６０ｎｍである。また、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａ
ｒ／Ｏ_２系ガスを用いる場合の対レジスト選択比は５．
０であり、Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いる場合の
対レジスト選択比は７．０である。

【００１７】図２からわかるように、エッチング量が１
１００ｎｍに達するまではＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスおよびＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスともにボーイ
ング量はゼロ（０ｎｍ）であり、コンタクト孔にボーイ
ング形状は発生していない。その後、エッチング量の増
加とともにボーイング現象がいずれのガスを用いた場合
でも見られるようになる。しかし、Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ
_２系ガスではボーイング量は一次関数的に増加するのに
対し、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスでのボーイン
グ量の増加はＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスよりも小さ
い。また、Ｃ_４Ｆ _８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスでは、エ
ッチング量が１６００ｎｍに達するまでのボーイング量
の増加が特に小さい。エッチング量が１６００ｎｍに達
したときのボーイング量を比較すると、Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ
／Ｏ_２系ガスでは約１１ｎｍであるのに対し、Ｃ_４Ｆ_８
／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスでは約３ｎｍである。一方、
対レジスト選択比はＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガス
よりもＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの方が大きい。した
がって、本発明においては、図１（ｄ）に示すように、
まず、対レジスト選択比が大きく、エッチストップの起
こらないＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いて第１のエ
ッチングを行う。次に、ボーイング量の小さいＣ_４Ｆ_８
／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いて第２のエッチングを
行う。

【００１８】例えば、シリコン酸化膜３について全体で
１６００ｎｍの膜厚をエッチングしようとする場合、エ
ッチング量が１１００ｎｍに達するまではＣ_４Ｆ_８／Ｃ
Ｏ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスおよびＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガ
スともにボーイング量はゼロであるので、対レジスト選
択比が大きくてエッチストップの発生もないＣ_５Ｆ_８／
Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いてエッチングする。これにより
所望の形状の開口部を有するコンタクト孔の形成を進め
ることができる。エッチング量が１１００ｎｍに達した
ところでＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給を止めてエ
ッチングを停止する。続いて、図示しないエッチング装
置のチャンバ内のガスを排気する。その後、Ｃ_５Ｆ_８／
Ａｒ／Ｏ_２系ガスに変えてＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスをチャンバ内に供給し、残りのエッチングをＣ_４
Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスで行う。これによりボー
イング量を低減して、断面が略垂直形状であるコンタク
ト孔６を形成することができる。エッチング量の制御
は、例えばエッチング時間を制御することにより行う。

【００１９】表１に、本実施の形態によりエッチングし
た場合のボーイング量を、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスのみを用いてエッチングした場合のボーイング量
およびＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスのみを用いてエッチ
ングした場合のボーイング量と比較した結果を示す。但
し、表１の各ボーイング量は、被エッチング量１６００
ｎｍに対して１．３５倍のオーバーエッチ（エッチング
量にして２１６０ｎｍ）を行った場合の値である。表１
より、本実施の形態によるエッチングで発生するエッチ
ング量はＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いた場
合と同程度であり、良好な断面を有するコンタクト孔が
形成されていることがわかる。

【００２０】

【表１】

【００２１】本実施の形態によれば、絶縁膜のエッチン
グを２段階に分けて行うことにより、ボーイング形状の
発生を抑制しつつ所望の開口寸法を有するコンタクト孔
を形成することができる。すなわち、ボーイング現象が
発生しないエッチング量までは対レジスト選択比の大き
いガスを用いて第１のエッチングを行う。これにより、
レジスト膜がエッチングされることによるレジスト膜の
消失を防いで、所望の形状を有する開口部を形成するこ
とができる。また、同時にコンタクト孔の断面を垂直に
するエッチングを行うことができる。次に、ボーイング
現象を抑制するエッチングガスを用い、絶縁膜の残りの
部分について第２のエッチングを行う。これにより、ボ
ーイング量を低減して断面を略垂直に維持したままエッ
チングを進めることができる。以上の操作により、ボー
イング形状の発生を抑制しつつ所望の形状の開口部を有
するコンタクト孔を形成することができる。また、エッ
チストップを起こさないＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスで
先にエッチングを行った後、残りをＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａ
ｒ／Ｏ_２系ガスでエッチングするので、全体にエッチス
トップを起こすことなくエッチングを進めることができ
る。

【００２２】コンタクト孔６形成後は、例えばプラズマ
アッシャー処理によりレジスト膜４を除去して図１
（ｅ）の構造とする。さらに、フッ酸等を用いてコンタ
クト孔６底部のシリコン基板１上に形成された図示しな
い酸化膜を除去した後、例えばチタン（Ｔｉ）７をスパ
ッタ法により堆積し、続いて、例えば窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）８を反応性スパッタ法により堆積する。その後、配
線金属９を堆積し、フォトリソグラフィ法により配線パ
ターンを形成して、図１（ｆ）の構造とする。

【００２３】本実施の形態では半導体基板上に拡散領域
を形成したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、配線層が形成された半導体基板の上に層間
絶縁膜を形成してもよい。層間絶縁膜の上にコンタクト
孔に対応するパターンを有するレジスト膜を形成し、本
実施の形態による第１のエッチングおよび第２のエッチ
ングを行って、配線層に到達する開口部を層間絶縁膜に
形成することができる。

【００２４】また、本実施の形態では層間絶縁膜として
シリコン酸化膜を用いたが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、シリコン窒化膜などの他の無機
絶縁膜を用いてもよく、ポリイミドなどの有機絶縁膜を
用いてもよい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層
構造であってもよい。

【００２５】さらに、本実施の形態では第１のエッチン
グと第２のエッチングを同一のチャンバ内で行ったが、
別々のチャンバ内で行ってもよい。例えば、Ｃ_５Ｆ_８／
Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いてエッチング量が１１００ｎｍ
となるまで第１のチャンバ内で第１のエッチングを行
う。次に、半導体基板を第１のチャンバから搬出し、第
２のチャンバ内へ搬入する。その後、第２のチャンバ内
でＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いて第２のエ
ッチングを行う。このように、第１のエッチングと第２
のエッチングをチャンバを別にして行うことにより、同
一のチャンバ内でエッチングを行う際に生じ得る残留ガ
スによるエッチング特性の変化やパーティクルの増加等
の問題を解消することができる。

【００２６】実施の形態２．実施の形態１においてはＣ
_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスによる第１のエッチング後、
Ｃ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給を完全に止めてチャ
ンバ内のガスを排気した後、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ
_２系ガスを供給して第２のエッチングを行った。本実施
の形態においては、第１のエッチングから第２のエッチ
ングへの切り替えを、チャンバ内へのＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／
Ｏ_２系ガスの供給を徐々に少なくする一方で、Ｃ_４Ｆ_８
／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給を徐々に多くすること
によって行うことを特徴としている。

【００２７】図１を用いて、本実施の形態によるコンタ
クト形成方法について説明する。まず、半導体基板とし
て例えばシリコン基板１を用い、この表面に不純物をイ
オン注入して拡散領域２を形成する（図１（ａ））。こ
こで、拡散領域２の形成には、例えばｎ型のヒ素（Ａ
ｓ）やｐ型のホウ素（Ｂ）を不純物として用いることが
できる。次に、シリコン基板１の上に層間絶縁膜として
シリコン酸化膜３を形成する。例えば、ＣＶＤ法（化学
気相成長法）により、シリコン基板１の上にシリコン酸
化膜３を堆積させることができる。その後、シリコン酸
化膜３の上にレジスト膜４を形成して、図１（ｂ）の構
造とする。続いて、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
スト膜４をパターニングし、開口部５をレジスト膜４に
形成する（図１（ｃ））。

【００２８】次に、図１（ｄ）に示すように、Ｃ_５Ｆ_８
／Ａｒ／Ｏ_２系ガスおよびＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスを用いて、シリコン酸化膜３のエッチングを行
う。本実施の形態においては、まず、図示しないエッチ
ング装置のチャンバ内にＣ_５Ｆ _８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを
供給して第１のエッチングを行う。エッチング量が１１
００ｎｍ近傍に達したところでチャンバ内に供給するＣ
_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの流量を減少させる。また、
これと同時にＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスをチャ
ンバ内に徐々に供給する。エッチング量が１１００ｎｍ
に達したところでＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給を
完全に停止するとともに、Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
系ガスの流量がエッチングに適した所定の流量となるよ
うに調節して第２のエッチングを行う。第１のエッチン
グの際にＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの流量を減少させ
るとともにＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給を
開始するタイミングおよびこれらのガスの流量変化につ
いては、ボーイング量の変化から適当な条件を設定す
る。Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスの供給が早すぎ
ると、レジスト膜がエッチングされてコンタクト孔開口
部付近での開口寸法が大きくなるので、できるだけエッ
チング量が１１００ｎｍに達する直前で行うのがよい。
エッチング量の制御は、例えばエッチング時間を制御す
ることにより行う。図３にエッチング量に対するＣ_５Ｆ
_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスとＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系
ガスの流量変化の一例を示す。

【００２９】本実施の形態によれば、絶縁膜のエッチン
グを２段階に分けて行うことにより、ボーイング形状の
発生を抑制しつつ所望の開口寸法を有するコンタクト孔
を形成することができる。すなわち、ボーイング現象が
発生しないエッチング量までは対レジスト選択比の大き
いガスを用いて第１のエッチングを行う。これにより、
レジスト膜がエッチングされることによるレジスト膜の
消失を防いで、所望の形状を有する開口部を形成するこ
とができる。また、同時にコンタクト孔の断面を垂直に
するエッチングを行うことができる。次に、ボーイング
現象を抑制するエッチングガスを用い、絶縁膜の残りの
部分について第２のエッチングを行う。これにより、ボ
ーイング量を低減して断面を略垂直に維持したままエッ
チングを進めることができる。以上の操作により、ボー
イング形状の発生を抑制しつつ所望の形状の開口部を有
するコンタクト孔を形成することができる。また、エッ
チストップを起こさないＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスで
先にエッチングを行った後、残りをＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａ
ｒ／Ｏ_２系ガスでエッチングするので、全体にエッチス
トップを起こすことなくエッチングを進めることができ
る。

【００３０】また、本実施の形態によれば、異なるエッ
チングガスを用いた第１のエッチングと第２のエッチン
グを連続して行うことにより、エッチング工程に要する
時間を短くすることができる。すなわち、第１のエッチ
ングを行った後チャンバ内のガスを排気することなく第
２のエッチングを行うので、エッチングガスの切り替え
に特別な時間を要することがない。また、同一のチャン
バ内でエッチングを行うので半導体基板の搬送も不要で
ある。したがって、全体の処理時間を短くしてスループ
ットを高めることができる。

【００３１】コンタクト孔６形成後は、例えばプラズマ
アッシャー処理によりレジスト膜４を除去して図１
（ｅ）の構造とする。さらに、フッ酸等を用いてコンタ
クト孔６底部のシリコン基板１上に形成され図示しない
酸化膜を除去した後、例えばチタン（Ｔｉ）７をスパッ
タ法により堆積し、続いて、例えば窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）８を反応性スパッタ法により堆積する。その後、配
線金属９を堆積し、フォトリソグラフィ法により配線パ
ターンを形成して、図１（ｆ）の構造とする。

【００３２】本実施の形態では半導体基板上に拡散領域
を形成したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、配線層が形成された半導体基板の上に層間
絶縁膜を形成してもよい。層間絶縁膜の上にコンタクト
孔に対応するパターンを有するレジスト膜を形成し、本
実施の形態による第１のエッチングおよび第２のエッチ
ングを行って、配線層に到達する開口部を層間絶縁膜に
形成することができる。

【００３３】また、本実施の形態では層間絶縁膜として
シリコン酸化膜を用いたが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、シリコン窒化膜などの他の無機
絶縁膜を用いてもよく、ポリイミドなどの有機絶縁膜を
用いてもよい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層
構造であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁膜のエッチングを
２段階に分けて行うことにより、ボーイング形状の発生
を抑制しつつ所望の開口寸法を有するコンタクト孔を形
成することができる。また、エッチストップを起こすこ
と無しにエッチング工程を進めることができる。

【００３５】また、本発明によれば、第１のエッチング
と第２のエッチングをチャンバを別にして行うことによ
り、同一のチャンバ内でエッチングを行う際に生じ得る
残留ガスによるエッチング特性の変化やパーティクルの
増加等の問題を解消することができる。

【００３６】さらに、本発明によれば、第１のエッチン
グを行った後チャンバ内のガスを排気することなく第２
のエッチングを行うことにより、全体の処理時間を短く
してスループットを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコンタクト孔の形成工程を示す
図である。

【図２】Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２系ガスまたはＣ_５
Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスを用いた場合のエッチング量と
ボーイング量との関係を示す図である。

【図３】本実施の形態２において、エッチング量に対す
るＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２系ガスとＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ
／Ｏ_２系ガスの流量変化の一例を示す図である。

【図４】従来のコンタクト孔の形成工程を示す図であ
る。

【図５】ボーイング形状を説明する図である。

【図６】対レジスト選択比の小さいエッチングガスを用
いた場合のコンタクト孔の形状異常を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１，１０ シリコン基板、 ２，１１，１７ 拡散領
域、 ３，１２ シリコン酸化膜、 ４，１３ レジス
ト膜、 ５，１４ 開口部、 ６，１５，１６，１８
コンタクト孔、 ７ チタン、 ８ 窒化チタン、 ９
配線金属。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA11 CA01 DA00 DA23 DA26 DB03 EA28 EB01 5F033 HH07 HH18 HH33 JJ07 JJ18 JJ33 KK01 MM08 QQ15 QQ21 QQ37 RR04 RR06 RR22 SS11 WW02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁膜上に所定の開口を有するレジスト
   膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜の
   エッチングを行う絶縁膜のエッチング方法において、 前記エッチングは、Ｃ_５Ｆ_８、ＡｒおよびＯ_２からなる
   第１のエッチングガスを用いる第１のエッチングと、Ｃ
   _４Ｆ_８、ＣＯ、ＡｒおよびＯ_２からなる第２のエッチン
   グガスを用いる第２のエッチングとを含むことを特徴と
   する絶縁膜のエッチング方法。
2. 【請求項２】 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であって、
   前記第１のエッチングでエッチング量が１１００ｎｍに
   達するまでエッチングした後に前記第２のエッチングを
   行う請求項１に記載の絶縁膜のエッチング方法。
3. 【請求項３】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
   と、該絶縁膜上に所定の開口を有するレジスト膜を形成
   する工程と、該レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜を
   エッチングする工程とを有する半導体装置のコンタクト
   形成方法において、 前記絶縁膜をエッチングする工程は、Ｃ_５Ｆ_８、Ａｒお
   よびＯ_２からなる第１のエッチングガスを用いる第１の
   エッチング工程と、 Ｃ_４Ｆ_８、ＣＯ、ＡｒおよびＯ_２からなる第２のエッチ
   ングガスを用いる第２のエッチング工程とを含むことを
   特徴とする半導体装置のコンタクト形成方法。
4. 【請求項４】 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であって、
   前記第１のエッチング工程でエッチング量が１１００ｎ
   ｍに達するまでエッチングした後に前記第２のエッチン
   グ工程を行う請求項３に記載の半導体装置のコンタクト
   形成方法。
5. 【請求項５】 前記第１のエッチング工程および前記第
   ２のエッチング工程を同一のチャンバ内で行う請求項３
   または４に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。
6. 【請求項６】 前記第１のエッチング工程を第１のチャ
   ンバ内で行った後に前記第２のエッチング工程を第２の
   チャンバ内で行う請求項３または４に記載の半導体装置
   のコンタクト形成方法。
7. 【請求項７】 前記第１のエッチングガスの前記チャン
   バ内への供給を停止し前記チャンバ内のガスを排気した
   後に前記第２のエッチングガスを前記チャンバ内へ供給
   して前記第２のエッチング工程を行う請求項５に記載の
   半導体装置のコンタクト形成方法。
8. 【請求項８】 前記第１のエッチング工程の終了前に前
   記第１のエッチングガスの前記チャンバ内への供給量を
   減らすとともに前記第２のエッチングガスの前記チャン
   バ内への供給を開始し、前記第１のエッチング工程の終
   了時に前記第１のエッチングガスの前記チャンバ内への
   供給を完全に停止して前記第２のエッチング工程を行う
   請求項５に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。