JP2811724B2 - エッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 基体の表面に形成された層間絶縁膜の厚い部分と薄い
部分とのそれぞれに、該層間絶縁膜を貫いて該基体表面
を表出させる開口を形成するエッチング方法であって、
該層間絶縁膜の上に第１レジスト膜を塗布し、該層間絶
縁膜の厚い部分上のエッチング窓孔のみが該層間絶縁膜
に達するように、該層間絶縁膜の厚い部分及び薄い部分
のそれぞれにエッチング窓孔を形成する工程と、次い
で、該エッチング窓孔をマスクとして該層間絶縁膜の厚
い部分の開口を基体が表出するまでエッチングする工程
と、次いで、該第１レジスト膜上に第２レジスト膜を塗
布して、該エッチング窓孔を埋めるとともに、該第２レ
ジスト膜の、該層間絶縁膜の薄い部分のエッチング窓孔
上に該エッチング窓孔より直径の大きな開口を設けて該
エッチング窓孔内部の第２レジスト膜を取り去る工程
と、次いで、該第１及び第２レジスト膜をマスクとして
該層間絶縁膜の薄い部分の該開口を該基体が表出するま
でエッチングする工程とを含むように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基体の表面に接して厚い領域と薄い領域を
有する膜に対して、厚い領域及び薄い領域のそれぞれに
基体を表出させる開口を形成するためのエッチング方法
に関する。

上記の開口形成は、半導体装置の製造において層間絶
縁膜にコンタクト窓を形成する際などにしばしば必要と
なり、その際には、各開口の精度及び開口相互間の位置
精度を正確にし、然も基体の表出部分のダメージを少な
くすることが重要となる。

〔従来の技術〕

第３図（ａ）（ｂ）は、半導体装置の製造における開
口形成の膜に厚い領域と薄い領域を有する例を示す側断
面図である。

第３図において、（ａ）はDRAMにまた（ｂ）はSRAMな
どに見られる構造であって、１はSi基板、２はSiO₂フィ
ールド絶縁膜、３は拡散領域、４はゲート電極、であ
り、これら基体５を構成する。また、６は基体５の表面
に接するPSG層間絶縁膜、７は層間絶縁膜６の厚い領域6
aに形成する開口（コンタクト窓）、８は絶縁膜６の薄
い領域6bに形成する開口（コンタクト窓）である。

層間絶縁膜６に厚い領域と薄い領域が生ずるのは、層
間絶縁膜６がCVD法などで形成されて基体５表面の狭い
谷間を埋めるためである。そこで（ａ）は、隣接する二
つのゲート電極４の間が開口７を形成する厚い領域6aと
なり、開口８を形成する薄い領域6bの表面が厚い領域6a
の表面よりも低くなっている。また（ｂ）では、フィー
ルド絶縁膜２とゲート電極４の間が開口７を形成する厚
い領域6aとなり、厚い領域6aと薄い領域6bの表面がほぼ
同じ高さになっている。

開口７及び８は、基体５の拡散領域３又はゲート電極
４を表出させて、層間絶縁膜６上に形成される配線など
を拡散領域３又はゲート電極４に接続させるものであ
る。従って、この接続を良好にするためには、開口７及
び８による基体５の表出部をダメージの少ないものとし
ておく必要がある。

上述した開口７及び８を形成する従来の方法は、第３
図（ａ）の場合を例にとれば第４図（ａ）〜（ｄ）の工
程順側断面図に示される。

即ち第４図において、先ず（ａ）を参照して、層間絶
縁膜６上にレジストを塗布してレジスト膜11を形成す
る。レジスト膜11の表面が平坦になることから、レジス
ト膜11は、薄い領域6b上の厚さが厚い領域6a上の厚さよ
りも厚く形成される。

次いで（ｂ）を参照して、露光及び現像などの処理に
より、開口７形成のエッチング窓孔12と開口８形成のエ
ッチング窓孔13を同時にレジスト膜11に形成する。その
際エッチング窓孔12及び13は層間絶縁膜６を表出させる
ようにする。

次いで（ｃ）を参照して、レジスト膜11をマスクにし
たRIE（反応性イオンエッチング）などのプラズマエッ
チングにより、エッチング窓孔12及び13の両者において
基体５が表出するまで層間絶縁膜６をエッチングして、
開口７及び８を同時に形成する。

次いで（ｄ）を参照して、周知の方法によりレジスト
膜11を除去して開口７及び８の形成を完了する。

第３図（ｂ）の場合の開口７及び８を形成する従来の
方法も上述と同様である。但し、この場合のレジスト膜
11は、厚い領域6aと薄い領域6bの表面の高さがほぼ同じ
であることから、両領域6a及び6b上の厚さがほぼ等しく
なり上述のような厚薄が生じない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら開口７及び８を形成する上述の方法は、
以下に説明する問題を抱えている。

即ち第３図（ａ）の場合について見るならば、エッチ
ング窓孔12及び13を形成する露光を、レジスト膜11のエ
ッチング窓孔13が形成されるべき厚い部分に合わせる必
要があることから、エッチング窓孔12が形成されるべき
薄い部分の露光が過剰になり、レジストのポジ型又はネ
ガ型によりエッチング窓孔12が所定よりも大きく又は小
さく形成されて開口７の大きさが所定から外れる。

また、エッチングの際にエッチング窓孔12と13の間で
基体５の表出に時間差があり、遅くなるエッチング窓孔
12の方が表出するまでエッチングを継続する必要がある
ために、エッチング窓孔13で形成された開口８により基
体５の表出した部分は大きなダメージを受ける。

この点を第３図（ｂ）の場合について見るならば、エ
ッチング窓孔12と13の間に露光の差が生じないが、エッ
チングによる基体５の表出部分のダメージは上述と同様
である。

この問題は、レジスト膜11の形成・露光・現像などを
２回行って開口７と８とを別々に形成すれば解消する
が、その場には、露光の位置合わせずれのために開口７
と８の相互間の位置精度が悪くなる問題がある。

そしてこれらの問題は、半導体装置の集積度を高める
ために必要なパターンの微細化を阻害するものである。

そこで本発明は、基体の表面に接して厚い領域と薄い
領域を有する膜に対して、厚い領域及び薄い領域のそれ
ぞれに基体を表出させる開口を形成するためのエッチン
グ方法において、各開口の精度及び開口相互間の位置精
度を正確になし得て然も基体の表出部分のダメージを少
なくすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、基体の表面に形成された層間絶縁膜の厚
い部分と薄い部分とのそれぞれに、該層間絶縁膜を貫い
て該基体表面を表出させる開口を形成するエッチング方
法であって、 該層間絶縁膜の上に第１レジスト膜を塗布し、該層間
絶縁膜の厚い部分上のエッチング窓孔のみが該層間絶縁
膜に達するように、該層間絶縁膜の厚い部分及び薄い部
分のそれぞれにエッチング窓孔を形成する工程と、 次いで、該エッチング窓孔をマスクとして該層間絶縁
膜の厚い部分の開口を基体が表出するまでエッチングす
る工程と、次いで、該第１レジスト膜上に第２レジスト
膜を塗布して、該エッチング窓孔を埋めるとともに、該
第２レジスト膜の、該層間絶縁膜の薄い部分のエッチン
グ窓孔上に該エッチング窓孔より直径の大きな開口を設
けて該エッチング窓孔内部の第２レジスト膜を取り去る
工程と、 次いで、該第１及び第２レジスト膜をマスクとして該
層間絶縁膜の薄い部分の 次いで、該第１及び第２レジスト膜をマスクとして該
層間絶縁膜の薄い部分の該開口を該基体が表出するまで
エッチングする工程とを含むように構成されたエッチン
グ方法によって解決される。

〔作 用〕

この方法によれば、第１レジスト膜の上記開口形成部
の厚さに厚薄があっても、上記の露光により一方のエッ
チング窓孔の大きさが従来例のように所定から外れて形
成されることがなくなり、且つ所要なエッチング窓孔を
形成する露光を第１レジスト膜に行うので、エッチング
窓孔相互間の位置精度を正確にすることができる。

また、第１レジスト膜と第２レジスト膜の組合せによ
り、上記膜の厚い領域の開口による基体の表出と薄い領
域の開口による基体の表出とが別工程になって、それぞ
れに合わせたエッチング停止が可能となる。

このことから、各開口の精度及び開口相互間の位置精
度を正確になし得て然も基体の表出部分のダメージを少
なくすることが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明による二つの実施例について第１図（ａ）
〜（ｆ）及び第２図（ａ）〜（ｆ）の工程順側断面図を
用いて説明する。全図を通し同一符合は同一機能対象物
を示す。

第１図（ａ）〜（ｆ）に示す第１実施例は、第３図
（ａ）の層間絶縁膜６に開口７及び８を形成する場合で
ある。

第１図において、先ず（ａ）を参照して、層間絶縁膜
６上にポジ型レジストを塗布して第４図のレジスト膜11
と同様な第１レジスト膜21を形成する。レジスト膜21の
表面が平坦になることから、レジスト膜21は、層間絶縁
膜６の開口８を形成する薄い領域6b上の厚さが開口７を
形成する厚い領域6a上の厚さよりも厚く形成される。具
体的には、厚い領域6a及び薄い領域6bの厚さがそれぞれ
1.2μｍ及び1.0μｍであり、レジスト膜21の厚さが厚い
領域6a上及び薄い領域6b上でそれぞれ1.1μｍ及び1.3μ
ｍである。

次いで（ｂ）を参照して、露光及び現像などの処理に
より、開口７形成のエッチング窓孔22と開口８形成のエ
ッチング窓孔23を同時にレジスト膜21に形成する。その
際、露光を薄い領域6bに合わせて、エッチング窓孔22は
層間絶縁膜６を表出させ、エッチング窓孔23は底部に厚
さ約0.2μｍのレジストが残るようにする。このように
すれば、エッチング窓孔22及び23の大きさが何れも適切
になり従来例のようにエッチング窓孔22が過大になるこ
とがない。

次いで（ｃ）を参照して、レジスト膜21をマスクにし
てレジスト膜21と層間絶縁膜６とのエッチングレート比
を例えばほぼ1:5にしたRIE（反応性イオンエッチング）
などのプラズマエッチングにより、エッチング窓孔22に
おいて基体５が表出するまで層間絶縁膜６をエッチング
して、開口７を形成する。エッチング窓孔23の方は基体
５が表出する前にエッチングが停止されて底部に層間絶
縁膜６の一部が残る。上記ほぼ1:5のエッチングレート
比は、例えば、CF₄＋CHF₃＝Heのガス中、パワーが500
W、圧力が2Torr、基板をガス冷却、の条件にしたRIEに
よって実現できる。

次いで（ｄ）を参照して、レジスト膜21上にレジスト
を塗布し露光及び現像などの処理を行って、エッチング
窓孔22を埋め且つエッチング窓孔23の全域を表出させた
窓孔25を設けた第２レジスト膜24を形成する。このレジ
ストはネガ型が望ましいがポジ型であっても良い。それ
はネが型にすることにより露光の際にエッチング窓孔23
部の光照射を避けることができるためであり、ポジ型に
した場合はレジスト膜21の現像後のベーキングによる感
光性喪失がエッチング窓孔23を保存させるためである。

レジスト膜24の厚さは、適宜で良くここでは１μｍ程
度である。窓孔25の大きさは、大きくとも支障がないが
どちらかといえば先のエッチングによるレジスト膜21の
目減りを考慮して小さくする方が望ましい。但し、エッ
チング窓孔23の内部の第２レジスト膜24を除去するため
に、少なくとも露光の際の位置合わせずれを吸収する分
だけ（例えば0.3μｍ程度）エッチング窓孔23よりも大
きくする必要がある。

次いで（ｅ）を参照して、レジスト膜24及び21をマス
クにしたRIEなどのプラズマエッチングにより、エッチ
ング窓孔23において基体５が表出するまで層間絶縁膜６
をエッチングして、開口８を形成する。

次いで（ｆ）を参照して、周知の方法によりレジスト
膜24及び21を除去して開口７及び８の形成を完了する。

従って、（ｂ）で形成されたエッチング窓孔22及び23
に倣って開口７及び８が形成されるので、開口７及び８
の個々の精度及び相互間の位置精度は正確なものとな
り、然も、（ｃ）の開口７による基体５の表出と（ｅ）
の開口８による基体５の表出が別工程になって、それぞ
れに合わせたエッチング停止がなされるので、基体５の
表出部分のダメージは極めて少ないものとなる。

次に説明する第２図（ａ）〜（ｆ）に示す第２実施例
は、第３図（ｂ）の層間絶縁膜６に開口７及び８を形成
する場合である。

第２図において、先ず（ａ）を参照して、第１実施例
と同様に層間絶縁膜６上にレジストを塗布して第１レジ
スト膜21を形成する。但しこのレジストはポジ型又はネ
ガ型の何れであっても良い。層間絶縁膜６の開口７を形
成する厚い領域6aと開口８を形成する薄い領域6bの表面
の高さがほぼ同じであり、レジスト膜21の表面が平坦に
なることから、レジスト膜21は、両領域6a及び6b上の厚
さがほぼ等しく形成される。その厚さは適宜にしここで
は１μｍである。

次いで（ｂ）を参照して、露光及び現像などの処理に
より、開口７形成のエッチング窓孔22と開口８形成のエ
ッチング窓孔23を同時にレジスト膜21に形成する。その
際、露光を厚い領域6a（即ち薄い領域6b）に合わせて、
エッチング窓孔22及び23に層間絶縁膜６を表出させる。
このようにすれば、エッチング窓孔22及び23の大きさが
何れも適正になる。

次いで（ｃ）を参照して、レジスト膜21をマスクにし
たRIEなどのプラズマエッチングにより、エッチング窓
孔23において基体５が表出するまで層間絶縁膜６をエッ
チングして、開口８を形成する。エッチング窓孔22の方
は基体５が表出する前にエッチングが停止されて底部に
層間絶縁膜６の一部が残る。

次いで（ｄ）を参照して、第１実施例と同様にレジス
ト膜21上にレジストを塗布し露光及び現像などの処理を
行って、エッチング窓孔23を埋め且つエッチング窓孔23
の全域を表出させた窓孔25有する第２レジスト膜24を形
成する。このレジストは第１実施例で説明したようにネ
ガ型が望ましいがポジ型であっても良い。レジスト膜24
の厚さ及び窓孔25の大きさは、第１実施例の場合と同様
にする。

次いで（ｅ）を参照して、レジスト膜24及び21をマス
クにしたRIEなどのプラズマエッチングにより、エッチ
ング窓孔22において基体５が表出するまで層間絶縁膜６
をエッチングして、開口７を形成する。

次いで（ｆ）を参照して、周知の方法によりレジスト
膜24及び21を除去して開口７及び８の形成を完了する。

従って、第１実施例の場合と同様に、（ｂ）で形成さ
れたエッチング窓孔22及び23に倣って開口７及び８が形
成されるので、開口７及び８の個々の精度及び相互間の
位置精度は正確なものとなり、然も、（ｃ）の開口８に
よる基体５の表出と（ｅ）の開口７による基体５の表出
が別工程になって、それぞれに合わせたエッチング停止
がなされるので、基体５の表出部分のダメージは極めて
少ないものとなる。

なお、上述の説明から理解されるように本発明のエッ
チング方法は、上記実施例の場合に限られず、基体の表
面に接して厚い領域と薄い領域を有する膜に対して、厚
い領域及び薄い領域のそれぞれに基体を表出させる開口
を形成する場合に共通して適用し得て、実施例と同様な
効果を得ることができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、基体の表
面に接して厚い領域と薄い領域を有する膜に対して、厚
い領域及び薄い領域のそれぞれに基体を表出させる開口
を形成するためのエッチング方法において、各開口の精
度及び開口相互間の位置精度を正確になし得て然も基体
の表出部分のダメージを少なくすることが可能となり、
例えば、半導体装置の製造において集積度を高めるため
に必要なパターンの微細化を容易にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は第１実施例の工程順側断面図、 第２図（ａ）〜（ｆ）は第２実施例の工程順側断面図、 第３図（ａ）（ｂ）は開口形成の膜に厚い領域と薄い領
域を有する例を示す側断面図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は従来例の工程順側断面図、 である。 図において、 １はSi基板、 ２はフィールド絶縁膜、 ３は拡散領域、 ４はゲート電極、 ５は基体、 ６は層間絶縁膜（膜）、 6aは厚い領域、 6bは薄い領域、 ７、８は開口、 11はレジスト膜、 12、13はエッチング窓孔、 21は第１レジスト膜、 22、23はエッチング窓孔、 24は第２レジスト膜、 25は窓孔、 である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体の表面に形成された層間絶縁膜の厚い
   部分と薄い部分とのそれぞれに、該層間絶縁膜を貫いて
   該基体表面を表出させる開口を形成するエッチング方法
   であって、 該層間絶縁膜の上に第１レジスト膜を塗布し、該層間絶
   縁膜の厚い部分上のエッチング窓孔のみが該層間絶縁膜
   に達するように、該層間絶縁膜の厚い部分及び薄い部分
   のそれぞれにエッチング窓孔を形成する工程と、 次いで、該エッチング窓孔をマスクとして該層間絶縁膜
   の厚い部分の開口を基体が表出するまでエッチングする
   工程と、 次いで、該第１レジスト膜上に第２レジスト膜を塗布し
   て、該エッチング窓孔を埋めるとともに、該第２レジス
   ト膜の、該層間絶縁膜の薄い部分のエッチング窓孔上に
   該エッチング窓孔より直径の大きな開口を設けて該エッ
   チング窓孔内部の第２レジスト膜を取り去る工程と、 次いで、該第１及び第２レジスト膜をマスクとして該層
   間絶縁膜の薄い部分の該開口を該基体が表出するまでエ
   ッチングする工程と を含むことを特徴とするエッチング方法。