JPH04196315A - Formation of fine contact hole of semiconductor device - Google Patents
Formation of fine contact hole of semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は半導体装置、特に半導体記憶装置における微
細コンタクトホールの形成方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for forming fine contact holes in semiconductor devices, particularly semiconductor memory devices.
(従来技術)
半導体記憶装置の高集積度化にはコンタクトホール径の
縮小が必要不可欠であり代表的な半導体記憶装置である
4メガビツトダイナミツクランダムアクセスメモリー(
4MbDRAM )では0.8μm程度、16 MbD
RAMでは0.5μm程度、さらに64MbDRAMで
は0.35μm程度のコンタクトホールが要求されてい
る。(Prior art) Reducing the contact hole diameter is essential for increasing the degree of integration of semiconductor storage devices, and 4 megabit dynamic random access memory (4 megabit dynamic random access memory), which is a typical semiconductor storage device, is essential.
4MbDRAM) is about 0.8μm, 16MbD
A contact hole of about 0.5 μm is required for a RAM, and a contact hole of about 0.35 μm is required for a 64 Mb DRAM.
従来のコンタクトホールの形成は第2図に示すように半
導体基板、例えばシリコン基板上のワード線1を覆うシ
リコン酸化膜2上にレノスト3を塗布しく第2図a)、
レジスト3を縮小投影型露光機(ステッパー)で露光し
た後、有機溶媒などで現像除去しく第2図b)、レジス
ト3をマスクにシリコン酸化膜をフルオロカーボンプラ
ズマなどにより異方的にエツチングしく第2図C)、レ
ジストを02プラズマなどにより除去する(第2図d)
ことによシ行われている。A conventional contact hole is formed by coating a silicon oxide film 2 covering a word line 1 on a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, with renost 3, as shown in FIG. 2.
After exposing the resist 3 using a reduction projection type exposure machine (stepper), the silicon oxide film is anisotropically etched using fluorocarbon plasma or the like using the resist 3 as a mask and removed by developing with an organic solvent (see Fig. 2b). Figure C), remove the resist with 02 plasma etc. (Figure 2 d)
This is especially true.
ここでコンタクトホール径は第2図(b)の工程でほぼ
決定されてしまうので、微細コンタクトホールの形成に
は、レジストを微小寸法に露光現像することが必要であ
る。つまりステッパーの解像度は要求されるコンタクト
ホール径と同程度であることが必要である。Here, since the diameter of the contact hole is almost determined by the process shown in FIG. 2(b), it is necessary to expose and develop the resist to a minute size in order to form a minute contact hole. In other words, the resolution of the stepper needs to be about the same as the required contact hole diameter.
チッパ−の解像度、λ:光源の波長、NA:レンズの開
口数、K:レノストプロセスにより決定される係数11
通常08)で表わされるので、0.5#1径のレジスト
パターンを形成するにはN A = 0.5程度の1M
ステッパー(波長365 urn )まだはN、h =
0.4 程にのKrFエキシマレーザ−ステッパー(
波長248 nm )が必要とされている。Chipper resolution, λ: wavelength of light source, NA: numerical aperture of lens, K: coefficient 11 determined by Rennost process
Normally, it is expressed as 08), so to form a resist pattern with a diameter of 0.5 #1, N A = 1M of about 0.5.
Stepper (wavelength 365 urn) still N, h =
0.4 KrF excimer laser stepper (
A wavelength of 248 nm) is required.
(発明が解決しようとする課題)
しかし以上述べた方法のうちiiミスチッパ−id 0
.35μm径程度のレジストパターンを形成することは
できないので、この目的とする微細コンタクトホールを
形成できない。(Problem to be solved by the invention) However, among the methods described above, ii mischipper-id 0
.. Since it is not possible to form a resist pattern with a diameter of approximately 35 μm, it is not possible to form the desired fine contact hole.
’1 タKrFエキシマレーザ−ステッパーでは、NA
=O855程度のレンズを用いることによシ0.35μ
m程度のパターンを形成することは可能だがKrFエキ
シマレーザ−の寿命が106シヨソト程度と短いので量
産には不向きであり、またエキシマレーザ−ステツノe
−の位置合わせ精度がコンタクトホール径と同程度の0
.3μmであるのでパターンずれの危険性が高い。'1 For the KrF excimer laser stepper, the NA
=0.35μ by using a lens of about O855
Although it is possible to form a pattern with a length of approximately 10 mm, the lifespan of the KrF excimer laser is as short as 106 cm, making it unsuitable for mass production.
– positioning accuracy is about the same as the contact hole diameter.
.. Since it is 3 μm, there is a high risk of pattern displacement.
この発明は例えば16 MbDRAM以降の半導体記憶
装置で必要とされる05μm以下のコンタクトホール形
成方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method for forming a contact hole of 05 μm or less, which is required in a semiconductor memory device of 16 Mb DRAM or later, for example.
(課題を解決するための手段)
この発明は微細コンタクトホール形成方法においてシリ
コン酸化膜上にポリシリコンを堆積してから目標とする
コンタクトホール径よりも大きな寸法をもつレジス)
ノPターンを形成しこのレジストをマスクとしてポリシ
リコンをテーパー状にエツチングし、かつシリコン酸化
膜を異方的にエツチングし、このテーパーを用いてコン
タクトホールのエツチングを行なうようにしたものであ
る。(Means for Solving the Problems) This invention provides a micro contact hole forming method in which polysilicon is deposited on a silicon oxide film and then a resist having a size larger than the target contact hole diameter is formed.
The polysilicon is etched into a tapered shape using the resist as a mask, and the silicon oxide film is etched anisotropically. This taper is used to etch a contact hole.
(作用)
この方法によればポリシリコン膜厚とエツチング条件を
組合せることにより0.5ミクロン以下の直径をもつコ
ンタクトホールを既存のi線ステッパーを利用しても形
成出来る。(Function) According to this method, by combining the polysilicon film thickness and etching conditions, contact holes having a diameter of 0.5 microns or less can be formed even when using an existing i-line stepper.
(実施例)
第1図はこの発明の方法の一実施例を示す工程図である
。(Example) FIG. 1 is a process diagram showing an example of the method of the present invention.
第1図において例えばシリコン基板であるウェハ上の配
線1例えばワード線1を覆うシリコン酸化膜2上にポリ
シリコン3を堆積する(第1図a)。In FIG. 1, polysilicon 3 is deposited on a silicon oxide film 2 covering wiring 1, for example, word line 1, on a wafer, which is a silicon substrate, for example (FIG. 1a).
次にレジスト4をポリシリコン層3の上に形成しそれを
適当なマスクを用いて露光し現像する(第1図b)。次
にポリシリコン層3をテーパーエンチングする(第1図
C)。次にこのポリシリコン層3のチー・ぐ−を利用し
てシリコン酸化膜2を異方的にエツチングする(第1図
d)。そしてレジスト4を02プラズマなどで除去する
(第1図e)。Next, a resist 4 is formed on the polysilicon layer 3, exposed using a suitable mask, and developed (FIG. 1b). Next, polysilicon layer 3 is taper-etched (FIG. 1C). Next, the silicon oxide film 2 is anisotropically etched using the silicone groove of the polysilicon layer 3 (FIG. 1d). Then, the resist 4 is removed using 02 plasma or the like (FIG. 1e).
から構成されている。なお第1図Cと第1図dの工程は
フルオロカーデンプラズマを用いた同一エツチング条件
で連続的に実行される。It consists of Note that the steps shown in FIG. 1C and FIG. 1D are performed continuously under the same etching conditions using fluorocarbon plasma.
堆積ポリシリコン層3(第1図a)の膜厚d1およびレ
ジスト4(第1図b)の寸法11は、レジスト除去後の
ポリシリコンを除去する必要がある場合には、シリコン
基板やシリコン酸化膜に対する選択比が良好な条件で処
理すればよい。このようなエツチングは、例えば圧力3
50 m Torr 、エツチングガスHBr/He
= 100 / 1008CCM 、高周波電源周波数
13.56 MHz高周波電源力250W、上部電極冷
媒温度40℃、下部電極冷媒温度40℃に設定した平行
平板型エツチング装置で可能である。The thickness d1 of the deposited polysilicon layer 3 (FIG. 1a) and the dimension 11 of the resist 4 (FIG. 1b) are determined by the thickness d1 of the deposited polysilicon layer 3 (FIG. 1a) and the dimension 11 of the resist 4 (FIG. 1b). The treatment may be carried out under conditions that provide a good selectivity to the membrane. Such etching can be performed, for example, at a pressure of 3
50 m Torr, etching gas HBr/He
= 100/1008 CCM, a high frequency power supply frequency of 13.56 MHz, a high frequency power supply power of 250 W, an upper electrode coolant temperature of 40°C, and a lower electrode coolant temperature of 40°C.
目標とするコンタクトホール径12(第1図d)はエツ
チング条件に依存するし、11=12+2φ1/lan
θを満足する。但し、11はレノストマスクの径、dl
はポリシリコン層3の膜厚、θはテーパー角である。The target contact hole diameter 12 (Fig. 1d) depends on the etching conditions, and is 11=12+2φ1/lan.
Satisfies θ. However, 11 is the diameter of the Lennost mask, dl
is the film thickness of the polysilicon layer 3, and θ is the taper angle.
例えば12=0.351tmのとき平行平板型のエツチ
ング装置でエツチング条件を圧力0.6 Torr 、
エツチングガスAr/CHF、、/CF4= 800/
20/20 SCCM 。For example, when 12 = 0.351 tm, the etching conditions are set to a pressure of 0.6 Torr using a parallel plate type etching device.
Etching gas Ar/CHF, /CF4=800/
20/20 SCCM.
高周波電源周波数380 kHz 、高周波電源室カフ
50W、電極間隔9 mm 、上部電極冷媒温度20℃
、下部電極冷媒温度−20℃とすると、ポリシリコンの
チー/F−角θが45°となるのでd1=0.1μmな
らば’1−CL 55 μm、 dl−0,2μm
、ならばl 1=0.75μmと設定すればよい。High frequency power supply frequency 380 kHz, high frequency power supply room cuff 50W, electrode spacing 9 mm, upper electrode refrigerant temperature 20°C
, if the lower electrode coolant temperature is -20°C, the Chi/F-angle θ of polysilicon is 45°, so if d1 = 0.1 μm, '1-CL 55 μm, dl-0.2 μm
, then it is sufficient to set l1=0.75 μm.
同様にt2= 0.35μmのとき平行平板型のエツチ
ング装置でエツチング条件を圧力1. OTorr 、
エツチングガスAr/CHF″3/C’F4= 800
/80/80.高周波電源周波数380 kHz 、高
周波電源型カフ50W。Similarly, when t2 = 0.35 μm, the etching conditions were set to 1.5 μm using a parallel plate type etching device. OTorr,
Etching gas Ar/CHF″3/C’F4=800
/80/80. High frequency power supply frequency 380 kHz, high frequency power supply type cuff 50W.
電極間隔91II11、上部電極冷媒温度20℃、下部
電極冷媒温度−20℃とすると、ポリシリコンのテーパ
ー角θが55°となるのでd1= 0.1μmならば1
= 0.481”rn −62−0,2amならばz
1= 0.62 μmと設定すればよい。Assuming that the electrode spacing is 91II11, the upper electrode coolant temperature is 20°C, and the lower electrode coolant temperature is -20°C, the taper angle θ of polysilicon is 55°, so if d1 = 0.1 μm, then 1
= 0.481"rn -62-0.2am then z
It is sufficient to set 1=0.62 μm.
本実施例ではポリシリコンを堆積した後に第1図(b)
以降の一連の工程を実行して(・るが、ポリシリコンに
リン(P)などの不純物をドーピングした後に第1図(
b)以降の一連の工程を実行しても同様の効果を実現す
ることが可能である。In this example, after depositing polysilicon, as shown in FIG.
After performing the following series of steps (see Figure 1), after doping polysilicon with impurities such as phosphorus (P),
b) It is possible to achieve the same effect by performing the following series of steps.
(発明の効果) 以上詳細に説明したようにこの発明によれば。(Effect of the invention) According to the present invention as described in detail above.
シリコン酸化膜上にポリシリコンを堆積した後目標とす
るコンタクト径より大きな寸法のレジストパターンを形
成し、ポリシリコンをテーパー状にエツチングし、かつ
シリコン酸化膜を異方的にエツチングする条件でコンタ
クトホールのエツチングを行なうようにしたので、ポリ
シリコン膜厚とエツチング条件を組合わせることによシ
、64MbDRAMなどの半導体記憶装置で要求される
・・−フミクロン以下の径をもつコンタクトホールを既
存のi線ステン・そ−を利用して形成することができる
。After depositing polysilicon on the silicon oxide film, a resist pattern with dimensions larger than the target contact diameter is formed, and the polysilicon is etched into a tapered shape, and the contact hole is etched under the conditions that the silicon oxide film is etched anisotropically. By combining the polysilicon film thickness and etching conditions, contact holes with a diameter of less than a micron, which is required for semiconductor memory devices such as 64 Mb DRAM, can be formed using existing i-line etching methods. It can be formed using stainless steel.
これによりKrFエキシマレーザ−ステツノクーすどに
付随する実用上の問題点を解決して、実用性ノ高いコン
タクトホール形成プロセスを確立j ルことか期待でき
る。It is hoped that this will solve the practical problems associated with the KrF excimer laser process and establish a highly practical contact hole forming process.
第2図は従来のコンタクトホール形成方法を示す工程図
第1図は本発明の方法を示す工程図である。
1・・・配線、2・・・シリコン酸化膜、3・・・ポリ
シリコン層、4・・・レノスト。
−/−2
f−2
第1図(彷1)
3ポリシリコン
41ノシ゛°スト
第1図(拍2)FIG. 2 is a process diagram showing a conventional contact hole forming method. FIG. 1 is a process diagram showing a method of the present invention. 1... Wiring, 2... Silicon oxide film, 3... Polysilicon layer, 4... Renost. -/-2 f-2 Figure 1 (Beat 1) 3 Polysilicon 41 Nose Shock Figure 1 (Beat 2)
Claims (1)
にポリシリコン層を堆積し、目標とするコンタクト径よ
りも大きな寸法のレジストパターンをこのポリシリコン
層の上に形成し、それを用いて上記ポリシリコン層をテ
ーパー状にエッチングし、このテーパーを用いてシリコ
ン酸化膜を異方的にエッチングしてコンタクトホールを
形成することを特徴とする半導体装置の微細コンタクト
ホールの形成方法。A polysilicon layer is deposited on a silicon oxide film for interlayer insulation formed on a semiconductor substrate, a resist pattern with a dimension larger than the target contact diameter is formed on this polysilicon layer, and this is used to deposit the polysilicon layer. 1. A method for forming a fine contact hole in a semiconductor device, which comprises etching a silicon layer into a tapered shape and using this taper to anisotropically etch a silicon oxide film to form a contact hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2323324A JPH04196315A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Formation of fine contact hole of semiconductor device |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100376978B1 (en) * | 2000-12-26 | 2003-03-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | A method for forming a contact hole of a semiconductor device |
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US7041602B2 (en) | 2003-01-31 | 2006-05-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
US7169682B2 (en) | 2004-01-29 | 2007-01-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2323324A patent/JPH04196315A/en active Pending
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