JP2614331B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主として1Mビット以上のダイナミック型RA
M等の超LSIメモリの製造方法に関するもので、更に詳し
くは、前半の製造工程において絶縁膜をエッチングして
その下層のメタル上に至るコンタクトホールを形成する
方法に関するものである。

＜従来の技術＞ 通常、集積回路は集積規模を大きくすることによりシ
ステムの機能向上並びに小型化を図れるだけでなく、機
能当たりの価格を著しく低下させることができるため、
あらゆる種類の集積回路が大規模集積化を指向してい
る。この高密度集積化を現在において最も達成している
のがマイクロプロセッサとメモリ（ダイナミック型RA
M）である。特にメモリについては、約４倍/3年の割合
で高集積化されており、1Mビット以上のRAMも実用化さ
れている。このような高密度集積化および高速化を達成
しながらも平面面積が可及的に小さい超LSIメモリを得
るために、メタルを２層にした立体的構造になってい
る。

従って、両メタル相互間を電気的接続するためのコン
タクトホールを必要とするが、この種の超LSIメモリに
おけるコンタクトホールは、極めて微細で高いパターン
精度を必要とするので、近年においては、サイドエッチ
ングが少なく垂直に近いエッチング特性と良好な選択比
並びに高い生産性とを有するリアクティブ・イオン・エ
ッチングと称する手段によりコンタクトホールが形成さ
れている。

次に、従来の超LSIの製造工程におけるコンタクトホ
ールの形成方法を第４図に基づいて説明する。先ず、同
図（ａ）に示すように、１層目メタル１の表面に形成さ
れた層間絶縁膜２上に、既存の手段により、コンタクト
ホール形成用マスクパターンをフォトレジスト３にて形
成する。

続いて、リアクティブ・イオン・エッチング装置を用
いて層間絶縁膜２をエッチングし、同図（ｂ）に示すよ
うに層間絶縁膜２中に１層目メタル１の表面に至るコン
タクトホール４を穿設する。このコンタクトホール４の
形成後に、プラズマエッチング装置を酸素雰囲気中で用
いることによって、同図（ｃ）に示すように不要となっ
たフォトレジスト３をアッシングする。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、第４図（ｂ）に示したように、リアクティ
ブ・イオン・エッチング装置によりコンタクトホール４
を穿設する時に、１層目メタル１の表面に入射するイオ
ンエネルギーの衝撃効果により該１層目メタル１を逆ス
パッタし、それにより発生する生成物が、コンタクトホ
ール４の周側壁およびフォトレジスト３に堆積する。こ
の堆積膜５は、同図（ｃ）に示すように、フォトレジス
ト３のアッシング時に除去されずに残存する。そのた
め、その後に層間絶縁膜２の表面に２層目のメタル（図
示せず）を設けた時に、前述の残存堆積膜５によりホー
ル抵抗が劣化するとともに、コンタクトホール４から付
出している堆積膜５に阻害されてコンタクトホール４へ
メタルと同素材の導電体が十分に充填されず、両メタル
間の電気的接続の信頼性が非常に低いものとなる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、コンタクトホールを、その周側壁に堆積膜が付着
しないように形成することのできる方法を提供すること
を技術的課題とするものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、上記した課題を達成するための技術的手段
として、半導体装置の製造方法を以下の手順で行うよう
にした。即ち、メタルの表面上にコンタクトホール形成
用マスクパターンをレジストにて形成した後に、リアク
ティブ・イオン・エッチング装置を、これの高周波電源
を40MHz以上の高周波で駆動することにより、前記絶縁
膜をエッチングして前記メタルの表面に至るコンタクト
ホールを穿設し、前記レジストを除去し、前記絶縁膜の
表面および前記コンタクトホールに他のメタルを被着お
よび充填する手順で行うことを特徴としている。

＜作用＞ コンタクトホールの形成に際し、リアクティブ・イオ
ン・エッチング装置の高周波電源を40MHz以上の高周波
で駆動するので、絶縁膜からメタル表面に入射するイオ
ンエネルギーが従来に比し格段に減少してイオン衝撃効
果が格段に低減するため、このイオンエネルギーがメタ
ルを逆スパッタすることがなくなり、逆スパッタによる
堆積膜がコンタクトホールの周側壁に被着することがな
い。従って、ホール抵抗の劣化および絶縁膜の表面に被
着するメタルによるコンタクトホールへのカバレッジ不
良は生じない。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。

先ず、第２図により本発明のコンタクトホールの形成
に用いるリアクティブ・イオン・エッチング装置６につ
いて説明する。このリアクティブ・イオン・エッチング
装置６は、高周波電源７に接続された平面電極８と、こ
の平面電極８に相対して設置された対向電極９と、反応
性ガスをエッチングチャンバ11内に導入するガス導入系
10と、エッチングチャンバ11内の圧力を一定に保つため
の排気系12とから構成されている。エッチングすべき試
料13は高周波電力が印加される平面電極８上に配置され
る。これら相対向する電極8,9間に放電が発生し、この
時の電子とイオンの易動度の大きな相違により平面電極
８表面に陰極降下が発生する。この陰極降下内で活性ガ
スイオンが平面電極８および試料13の表面上の垂直な電
界に沿って入射し、その方向にリアクティブなエッチン
グが進行する。即ち、試料13の表面の原子と入射した活
性イオンとが反応し、その結果生じた反応生成物が気体
となってエッチングが進行する。

次に、前記リアクティブ・イオン・エッチング装置６
を用いたコンタクトホールの形成方法を第１図に基づい
て説明する。先ず、同図（ａ）に示すように、１層目メ
タル１の表面に形成された層間絶縁膜２上に、既存の手
段により、コンタクトホール形成用マスクパターンをフ
ォトレジスト３にて形成する。

続いて、リアクティブ・イオン・エッチング装置６を
これの高周波電源７を40MHz以上の高周波で駆動し、同
図（ｂ）に示すように層間絶縁膜２中に１層目メタル１
の表面に至るコンタクトホール４を穿設する。このよう
に、高周波電源７を40MHzの高周波で駆動することによ
り、１層目メタル１に入射するイオンエネルギーが減少
してイオン衝撃効果が格段に低減し、該メタル１を逆ス
パッタすることによる堆積膜は同図（ｂ）のように生じ
ない。このことは、高周波電源７の駆動周波数とコンタ
クトホール４への堆積膜の膜厚との関係の実測結果を示
した第３図から明らかである。

このコンタクトホール４の形成後に、プラズマエッチ
ング装置を酸素雰囲気中で用いることによって、同図
（ｃ）に示すように不要となったフォトレジスト３をア
ッシングする。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明の半導体装置の製造装置による
と、リアクティブ・イオン・エッチング装置の高周波電
源を40MHz以上の高周波で駆動して絶縁膜をエッチング
するようにしたので、このエッチングにより形成される
コンタクトホールの周側壁に堆積膜が生じなく、コンタ
クトホール抵抗の劣化やコンタクトホールの両側のメタ
ルの電気的接続不良と云った不都合の発生を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造工程を示す概略断面
図、 第２図は第１図の工程におけるコンタクトホールの形成
に用いるエッチング装置の構成図、 第３図は第２図の装置の高周波電源の駆動周波数とコン
タクトホールへの堆積膜の関係を示す特性図、 第４図は従来方法の製造工程を示す概略断面図である。 １……メタル ２……絶縁膜 ３……レジスト ４……コンタクトホール ６……リアクティブ・イオン・エッチング装置 ７……高周波電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタルの表面上にコンタクトホール形成用
   マスクパターンをレジストにて形成した後に、リアクテ
   ィブ・イオン・エッチング装置を、それの高周波電源を
   40MHz以上の高周波で駆動することにより、前記絶縁膜
   をエッチングして前記メタルの表面に至るコンタクトホ
   ールを穿設し、前記レジストを除去し、前記絶縁膜の表
   面および前記コンタクトホールに他のメタルを被着およ
   び充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。