JPH07201994A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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- JPH07201994A JPH07201994A JP6000341A JP34194A JPH07201994A JP H07201994 A JPH07201994 A JP H07201994A JP 6000341 A JP6000341 A JP 6000341A JP 34194 A JP34194 A JP 34194A JP H07201994 A JPH07201994 A JP H07201994A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特にたとえば下層配線に臨む微細でアス
ペクト比の大きな接続孔を有する層間絶縁膜を含む半導
体装置およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device including an interlayer insulating film having a connection hole which is fine and has a large aspect ratio and faces a lower wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の半導体装置のデザインルール
がハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微
細化し、かつ多層配線構造が多用されるに伴い、フォト
リソグラフィやドライエッチング等の微細加工技術に対
する要求は一段と厳しさを増している。ドライエッチン
グの分野においては、例えば層間絶縁膜に開口する接続
孔の開口径が微細化し、しかも高アスペクト比化しつつ
あるため、接続孔の開口形状不良およびこれに起因する
コンタクト抵抗増加という新たな問題を引き起こしてい
る。2. Description of the Related Art As semiconductor device design rules such as LSI are miniaturized from a level of half micron to quarter micron, and a multi-layer wiring structure is frequently used, there is a demand for fine processing techniques such as photolithography and dry etching. It is getting more severe. In the field of dry etching, for example, since the opening diameter of a contact hole that opens in an interlayer insulating film is becoming finer and the aspect ratio is becoming higher, a new problem of a defective opening shape of the contact hole and an increase in contact resistance due to this Is causing.
【0003】従来、SiO2 系層間絶縁膜のドライエッ
チングにおいては、CF4 、CHF 3 等CF系ガスが多
用されてきた。これは、CF系ガスに含まれるCがSi
O2層の表面でC−O結合を生成し、Si−O結合を弱
めたり切断することにより、蒸気圧の高い反応生成物S
iF4 やCO、CO2 の形成によりエッチングを進行す
るのと競合して、エッチングガスおよびこれとレジスト
マスクとの副反応生成物であるCF系ポリマの堆積を側
壁保護膜の形成に利用して、異方性エッチングを行う機
構に基づくものである。CF系ポリマの堆積は、通常は
被エッチング材料層であるSiO2 系層間絶縁膜のエッ
チング時に放出される酸素原子による酸化反応により、
適度に除去されつつエッチングが進行するのである。Conventionally, SiO2Dry etch of the system interlayer insulation film
In ching, CFFour, CHF 3Many CF-based gases
It has been used. This is because the C contained in the CF-based gas is Si.
O2The C-O bond is generated on the surface of the layer and the Si-O bond is weakened.
Reaction product S with a high vapor pressure due to cleavage
iFFourAnd CO, CO2Etching progresses by forming
Etching gas and its resist
The deposition of CF type polymer which is a side reaction product with the mask
A machine for anisotropic etching that is used to form a wall protection film.
It is based on the structure. Deposition of CF-based polymers is usually
SiO that is the material layer to be etched2Etching of interlayer insulating film
Due to the oxidation reaction by oxygen atoms released during ching,
Etching proceeds while being appropriately removed.
【0004】ところで、近年接続孔の開口径が微細化す
るにつれ、被エッチング面積が減少し、放出される酸素
原子の量が減少する方向にある。このため、CF系ポリ
マの堆積と除去の競合反応のバランスが崩れ、CF系ポ
リマ過剰のエッチングチャンバ内雰囲気で接続孔エッチ
ングを行わざるを得ない。このことが、エッチングの再
現性や均一性を低下したり、極端な場合には高アスペク
ト比の接続孔のエッチングを中途で停止してしまう事態
を起こしかねない。また被エッチング基板やエッチング
チャンバ内部のパーティクル汚染にとっても好ましくな
い方向である。By the way, in recent years, as the opening diameter of the connection hole becomes finer, the area to be etched decreases, and the amount of released oxygen atoms tends to decrease. Therefore, the balance of the competitive reaction between the deposition and removal of the CF-based polymer is disturbed, and the connection hole etching has to be performed in the atmosphere in the etching chamber in which the CF-based polymer is excessive. This may reduce the reproducibility and uniformity of etching, or, in an extreme case, may stop etching of a high-aspect-ratio contact hole midway. In addition, this is also an unfavorable direction for particle contamination of the substrate to be etched and the inside of the etching chamber.
【0005】そこで、通常はCF系ガスにO2 ガスを少
量添加し、過剰なCF系ポリマを酸化除去して競合反応
のバランスを保ち、側壁保護膜堆積量の適正化を図って
いた。この方法によると、被エッチング基板の種類が変
わるたびに、レジストマスクの開口率、開口面積にあわ
せてO2 ガスの添加量を調整することが原理的に必要で
あった。また、酸化性のガスを添加するのであるから、
レジストマスクとのエッチング選択比が低下し、レジス
ト膜減り、レジスト後退による接続孔開口径の制御性の
問題も残されていた。Therefore, a small amount of O 2 gas is usually added to the CF-based gas to oxidize and remove the excess CF-based polymer to keep the balance of the competitive reaction and to optimize the deposition amount of the side wall protective film. According to this method, it is necessary in principle to adjust the added amount of O 2 gas according to the opening ratio and the opening area of the resist mask each time the type of the substrate to be etched changes. Also, since an oxidizing gas is added,
The etching selectivity with respect to the resist mask is reduced, the resist film is reduced, and the problem of controllability of the connection hole opening diameter due to resist receding remains.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、微細かつ高アスペクト比の接続孔を層間絶縁膜に開
口するに際し、過剰なCF系ポリマの堆積を防止し、均
一性、再現性の高いドライエッチングを実現しうる半導
体装置およびその製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to prevent excessive CF-based polymer from being deposited when opening fine and high aspect ratio contact holes in an interlayer insulating film, and to improve uniformity and reproducibility. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of realizing high dry etching and a manufacturing method thereof.
【0007】本発明の別の課題は、レジストマスクとの
選択比が高く、かつレジストマスクの開口率、開口面積
にあわせたエッチングガスの複雑な流量比制御の必要の
ないドライエッチングを実現しうる、微細かつ高アスペ
クト比の接続孔を有する半導体装置およびその製造方法
を提供することである。Another object of the present invention is to realize dry etching which has a high selection ratio with respect to a resist mask and which does not require complicated flow rate ratio control of etching gas according to the aperture ratio and opening area of the resist mask. The present invention provides a semiconductor device having fine and high aspect ratio contact holes and a method of manufacturing the same.
【0008】本発明のさらに別の課題は、CF系ポリマ
の過剰な堆積を防止し、パーティクル汚染の懸念のない
清浄なドライエッチングを実現できる、微細で高アスペ
クト比の接続孔を有する半導体装置およびその製造方法
を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device having fine and high aspect ratio contact holes, which can prevent excessive deposition of CF type polymer and realize clean dry etching without fear of particle contamination. It is to provide the manufacturing method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
上述の課題を解決するために提案するものであり、下層
配線層に臨んだ接続孔を有する層間絶縁膜を含む半導体
装置において、接続孔形成領域以外には、層間絶縁膜の
厚さ方向の一部にエッチングストッパ層を設けた構造を
採用したものである。層間絶縁膜としてはSiO2 系材
料層、すなわちSiO2 、またはPSG、BSG、BP
SG、AsSG等、酸素を含む材料を選択し、かつ接続
孔の開口径が0.5μm以下の場合に本発明の効果が顕
著に発揮される。エッチングストッパ層としては、Si
O2 系材料層とのエッチング選択比がとれる材料から選
択すればよく、例えばSi3 N4 等が好ましい。The semiconductor device of the present invention comprises:
In order to solve the above-mentioned problems, in a semiconductor device including an interlayer insulating film having a connection hole facing a lower wiring layer, in a semiconductor device including a connection hole forming region, one portion in the thickness direction of the interlayer insulating film is provided. This structure employs a structure in which an etching stopper layer is provided in the part. As the interlayer insulating film, a SiO 2 material layer, that is, SiO 2 , or PSG, BSG, BP
The effect of the present invention is remarkably exhibited when a material containing oxygen such as SG or AsSG is selected and the opening diameter of the connection hole is 0.5 μm or less. As the etching stopper layer, Si
It may be selected from materials having an etching selection ratio with respect to the O 2 based material layer, and for example, Si 3 N 4 or the like is preferable.
【0010】また本発明の半導体装置の製造方法は、下
層配線層上に第1の層間絶縁膜とエッチングストッパ層
を形成する工程、接続孔形成領域のエッチングストッパ
層を除去する工程、第2の層間絶縁膜を形成する工程、
第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜を貫通して下層配
線層に臨む接続孔を形成すると同時に、エッチングスト
ッパ上の前記第2の層間絶縁膜の1部を除去する工程、
とを含んでなることを特徴とするものである。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming the first interlayer insulating film and the etching stopper layer on the lower wiring layer, the step of removing the etching stopper layer in the connection hole forming region, and the second step. A step of forming an interlayer insulating film,
A step of forming a connection hole penetrating the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film and facing the lower wiring layer, and at the same time removing a part of the second interlayer insulating film on the etching stopper;
It is characterized by including and.
【0011】ここで言うところの接続孔形成領域とは、
接続孔の形成位置と、その周辺すなわち接続孔より若干
広い領域を含んだ領域のことを言う。この領域は、レジ
ストパターン形成のアライメント余裕を見込んで、例え
ば実際の接続孔の2倍程度の領域を見込んでおけば充分
である。The term "connection hole forming region" as used herein means
It refers to the formation position of the connection hole and the periphery thereof, that is, the region including a region slightly wider than the connection hole. It is sufficient to allow for the alignment margin for forming the resist pattern, for example, to allow for this area to be about twice as large as the actual connection hole.
【0012】なお、本明細書中で言う下層配線層とは、
下層配線パターンはもとより、能動層等の形成された半
導体基板をも含めるものとする。したがって、本明細書
中で言う接続孔は、コンタクトホールとビアホールの両
方を含むものである。The lower wiring layer referred to in this specification means
Not only the lower layer wiring pattern but also a semiconductor substrate on which an active layer and the like are formed are included. Therefore, the connection hole in this specification includes both a contact hole and a via hole.
【0013】[0013]
【作用】本発明のポイントは、接続孔をエッチングする
際に、エッチングストッパ上の第2の層間絶縁膜を同時
にエッチングする点にあり、これを実現しうる半導体装
置の構造および製造方法を採用する点にある。エッチン
グストッパ上の第2の層間絶縁膜のエッチングは、特に
半導体装置のデバイス特性に関与するものではないの
で、以下においてはこれをダミー領域のエッチングと称
することとする。The point of the present invention is that the second interlayer insulating film on the etching stopper is etched at the same time when the connection hole is etched, and a semiconductor device structure and a manufacturing method which can realize this are adopted. In point. Since the etching of the second interlayer insulating film on the etching stopper does not particularly relate to the device characteristics of the semiconductor device, it will be referred to as dummy region etching hereinafter.
【0014】ダミー領域の総面積は、微細な接続孔の総
面積よりはるかに大きいので、この領域のエッチングに
伴って大量の酸素を発生する。この酸素は、副反応生成
物であるCF系ポリマの堆積を制御し、接続孔エッチン
グ部における過剰な側壁保護膜形成を阻止するので、再
現性に優れた均一なエッチングが可能となる。また過剰
なCF系ポリマの堆積がないので、パーティクルレベル
の悪化の懸念がない。Since the total area of the dummy region is much larger than the total area of the fine connection holes, a large amount of oxygen is generated with the etching of this region. This oxygen controls the deposition of CF-based polymer, which is a by-product of reaction, and prevents the formation of an excessive side wall protective film in the etching portion of the contact hole, so that uniform etching with excellent reproducibility becomes possible. Further, since there is no excessive CF-based polymer deposition, there is no concern that the particle level will deteriorate.
【0015】ダミー領域のエッチングは、接続孔エッチ
ングとの同時処理であるので、特にエッチングプロセス
が複雑化する懸念はない。しかし、下層の配線層が露出
しないように、層間絶縁膜とのエッチング選択性の高い
エッチングストッパ層を設けるのである。Since the etching of the dummy region is performed simultaneously with the etching of the connection hole, there is no concern that the etching process will be complicated. However, an etching stopper layer having a high etching selectivity with respect to the interlayer insulating film is provided so that the underlying wiring layer is not exposed.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき説明す
る。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.
【0017】実施例1 本実施例は、Si基板の層間絶縁膜へのコンタクトホー
ル形成工程に本発明を適用した例であり、これを図1を
参照しながら説明する。Example 1 This example is an example in which the present invention is applied to a step of forming a contact hole in an interlayer insulating film of a Si substrate, which will be described with reference to FIG.
【0018】まず、図1(a)に示すように、下層配線
層1としてSi等の半導体基板に、O3 /TEOSを用
いた減圧CVD法によりSiO2 からなる第1の層間絶
縁膜2と、SiH4 /NH3 を用いたプラズマCVD法
によりSi3 N4 からなるエッチングストッパ層3を順
次形成する。第1の層間絶縁膜2とエッチングストッパ
層3は、一例として、各々500nmと100nmの厚
さを選ぶ。なお、半導体基板に形成された拡散層等は図
示を省略する。First, as shown in FIG. 1 (a), a first interlayer insulating film 2 made of SiO 2 is formed as a lower wiring layer 1 on a semiconductor substrate such as Si by a low pressure CVD method using O 3 / TEOS. , The etching stopper layer 3 made of Si 3 N 4 is sequentially formed by the plasma CVD method using SiH 4 / NH 3 . The thicknesses of the first interlayer insulating film 2 and the etching stopper layer 3 are, for example, 500 nm and 100 nm, respectively. Illustration of the diffusion layer and the like formed on the semiconductor substrate is omitted.
【0019】次に、コンタクトホール形成予定領域を含
んで、コンタクトホールパターンよりも大きな開口径の
レジストパターン4を形成する。レジストパターン4の
開口径は、一例として700nmである。Next, a resist pattern 4 having an opening diameter larger than that of the contact hole pattern, including the contact hole formation planned region, is formed. The opening diameter of the resist pattern 4 is 700 nm, for example.
【0020】レジストパターン4をマスクとして、エッ
チングストッパ層3をパターニングする。このエッチン
グには、例えば本願発明者が先に出願した特開昭62−
102530号公報で開示したように、CH2 F2 、C
H3 F等C/F比の小さなCF系ガスに、NF3 を添加
した混合ガスにより、SiO2 からなる下地と選択比の
とれるエッチング条件を選べばよいが、これに限定され
るものではない。The etching stopper layer 3 is patterned using the resist pattern 4 as a mask. For this etching, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-
As disclosed in Japanese Patent No. 102530, CH 2 F 2 , C
A mixed gas of NF 3 added to a CF-based gas having a small C / F ratio such as H 3 F may be used to select an etching condition having a selection ratio with the underlying layer made of SiO 2 , but the present invention is not limited to this. .
【0021】この結果、コンタクトホール形成予定領域
を除いて、エッチングストッパ層パターン3aが第1の
層間絶縁膜2上全面に残される。続けて、レジスト剥離
後、図1(b)に示すように第2の層間絶縁膜5を、一
例として600nmの厚さに全面に形成する。第2の層
間絶縁膜5も、例えばO3 /TEOSを用いた減圧CV
D法によりSiO2 で形成する。As a result, the etching stopper layer pattern 3a is left on the entire surface of the first interlayer insulating film 2 except for the contact hole formation planned region. Subsequently, after removing the resist, as shown in FIG. 1B, a second interlayer insulating film 5 is formed on the entire surface to a thickness of 600 nm as an example. The second interlayer insulating film 5 is also a low pressure CV using, for example, O 3 / TEOS.
It is formed of SiO 2 by the D method.
【0022】次に、図1(c)に示すように、第2の層
間絶縁膜5上に、実際のコンタクトホールパターンと、
ダミー領域とを開口したレジストパターン6を新たに形
成する。ダミー領域の開口パターンは、先に残されたエ
ッチングストッパ層パターン3aの領域内に形成する。
コンタクトホールの開口パターン径は一例として0.3
5nm径とする。ダミー領域の開口パターンは特に制限
のあるものではないが、例えば2〜3μmとし、先に述
べたように酸素を充分に放出しうる面積を開口するもの
とする。Next, as shown in FIG. 1C, an actual contact hole pattern is formed on the second interlayer insulating film 5.
A resist pattern 6 having a dummy region and an opening is newly formed. The opening pattern of the dummy area is formed in the area of the etching stopper layer pattern 3a left previously.
The opening pattern diameter of the contact hole is 0.3 as an example.
The diameter is 5 nm. The opening pattern of the dummy region is not particularly limited, but is, for example, 2 to 3 μm, and as described above, an area capable of sufficiently releasing oxygen is opened.
【0023】ここまで加工した被処理基板をRFバイア
ス印加型ECRプラズマエッチング装置にセットし、一
例として下記条件でエッチングした。 C6 F6 30 sccm ガス圧力 1.3 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 250 W(800kHz) 基板温度 0 ℃ このエッチング条件は、本願発明者が先に出願した特願
平5−60755号明細書で提案したものであるが、C
6 F6 ガスを用いることによりSi3 N4 に対して30
以上、Siに対して50以上の選択比がそれぞれ得られ
るものである。したがって、コンタクトホールパターン
部分ではSi基板である下層配線層1上面で、またダミ
ー領域のパターン部分ではSi3 N4 であるエッチング
ストッパ層パターン3a上面でエッチングがストップ
し、接続孔7およびダミー領域5aが形成される。The processed substrate processed up to this point was set in an RF bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, it was etched under the following conditions. C 6 F 6 30 sccm Gas pressure 1.3 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 250 W (800 kHz) Substrate temperature 0 ° C. As proposed in the specification of 5-60755, C
By using 6 F 6 gas, 30 for Si 3 N 4
As described above, a selection ratio of 50 or more with respect to Si is obtained. Therefore, etching stops at the upper surface of the lower wiring layer 1 which is the Si substrate in the contact hole pattern portion and at the upper surface of the etching stopper layer pattern 3a which is Si 3 N 4 in the pattern portion of the dummy region, and the connection hole 7 and the dummy region 5a are formed. Is formed.
【0024】本エッチング工程では、従来なら被エッチ
ング面積の狭小化のため、層間絶縁膜からの酸素放出が
足りず、エッチング処理の経過とともに、あるいはエッ
チング処理枚数を重ねると、接続孔の形状が悪化する
か、もしくはエッチングが中途で停止してしまう虞れが
あった。しかし、本実施例ではダミーエッチング領域5
aを同時にエッチングすることにより、酸素放出量が増
えるため、過剰のCF系ポリマからなる副反応生成物の
堆積は制御され、このような懸念もなく良好な接続孔の
開口が実現できる。In this etching process, since the area to be etched is conventionally narrowed, oxygen is not released from the interlayer insulating film, and the shape of the connection hole deteriorates as the etching process progresses or as the number of etching processes increases. However, there is a risk that the etching may stop halfway. However, in this embodiment, the dummy etching region 5
By etching a at the same time, the amount of oxygen released increases, so that the deposition of excess side reaction products of CF-based polymer is controlled, and good opening of contact holes can be realized without such a concern.
【0025】実施例2 本実施例は、下層配線層1としてAl合金配線層上のビ
アホール加工に本発明を適用した例であり、同じく図1
を参照して説明する。Example 2 This example is an example in which the present invention is applied to processing a via hole on an Al alloy wiring layer as the lower wiring layer 1, and FIG.
Will be described with reference to.
【0026】図1(a)に示すように、Al−1%Si
からなる下層配線層1を図示せざる下地絶縁膜上にスパ
ッタリングで例えば600nmの厚さに形成し、所望の
配線形状に加工する。続けて、例えばO3 /TEOS/
PH3 を用いた減圧CVD法によりPSGからなる第1
の層間絶縁膜2、プラズマCVD法によるSi3 N4か
らなるエッチングストッパ層3およびレジストパターン
4を形成する。レジストパターン4の開口径は、ビアホ
ール形成予定領域に、ビアホールパターンよりも大きな
径に、一例として500nm径に形成する。第1の層間
絶縁膜2およびエッチングストッパ層3の厚さは一例と
してそれぞれ400nmおよび80nmとする。As shown in FIG. 1 (a), Al-1% Si
The lower wiring layer 1 made of is formed by sputtering to have a thickness of, for example, 600 nm on a base insulating film (not shown), and processed into a desired wiring shape. Then, for example, O 3 / TEOS /
First of PSG by low pressure CVD method using PH 3
The inter-layer insulating film 2, the etching stopper layer 3 made of Si 3 N 4 and the resist pattern 4 are formed by the plasma CVD method. The opening diameter of the resist pattern 4 is formed to be larger than that of the via hole pattern, for example, to be 500 nm in the via hole formation planned region. As an example, the thicknesses of the first interlayer insulating film 2 and the etching stopper layer 3 are 400 nm and 80 nm, respectively.
【0027】レジストパターン4をマスクとして、エッ
チングストッパ層3をパターニングする。この結果、コ
ンタクトホール形成予定領域を除いて、エッチングスト
ッパ層パターン3aが第1の層間絶縁膜2上全面に残さ
れる。続けて、レジスト剥離後、図1(b)に示すよう
に第2の層間絶縁膜5を、一例として500nmの厚さ
に全面に形成する。第2の層間絶縁膜5も、例えばO3
/TEOS/PH3 を用いた減圧CVD法によりPSG
で形成する。The etching stopper layer 3 is patterned using the resist pattern 4 as a mask. As a result, the etching stopper layer pattern 3a is left on the entire surface of the first interlayer insulating film 2 except for the contact hole formation planned region. Subsequently, after removing the resist, a second interlayer insulating film 5 is formed on the entire surface to a thickness of 500 nm as an example, as shown in FIG. The second interlayer insulating film 5 is also made of, for example, O 3
PSG by low pressure CVD method using / TEOS / PH 3
To form.
【0028】次に、図1(c)に示すように、第2の層
間絶縁膜5上に、実際のコンタクトホールパターンと、
ダミー領域を開口したレジストパターン6を新たに形成
する。ダミー領域のパターンは、先に残されたエッチン
グストッパ層パターン3aの領域上に形成する。コンタ
クトホールの開口パターンは例えば0.25μm、ダミ
ー領域の開口パターンはここでも特に制限はないが、一
例として2〜3μmとする。Next, as shown in FIG. 1C, an actual contact hole pattern is formed on the second interlayer insulating film 5.
A resist pattern 6 having a dummy area opened is newly formed. The pattern of the dummy area is formed on the area of the etching stopper layer pattern 3a left previously. The opening pattern of the contact hole is, for example, 0.25 μm, and the opening pattern of the dummy region is not particularly limited here as well, but is, for example, 2 to 3 μm.
【0029】ここまで加工した被処理基板をRFバイア
ス印加型ECRプラズマエッチング装置にセットし、一
例として下記条件でエッチングした。 C6 F6 30 sccm ガス圧力 1.3 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(800kHz) 基板温度 0 ℃ このエッチング条件により、実施例1と同様の機構によ
りエッチングが進行し、図1(d)に示すように良好な
形状のビアホール7とダミーエッチング領域5aが形成
された。The substrate to be processed processed up to this point was set in an RF bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, it was etched under the following conditions. C 6 F 6 30 sccm Gas pressure 1.3 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (800 kHz) Substrate temperature 0 ° C. Under these etching conditions, etching proceeds by the same mechanism as in Example 1. Then, as shown in FIG. 1D, the via hole 7 and the dummy etching region 5a having a good shape were formed.
【0030】以上、本発明を2例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。Although the present invention has been described with reference to the two examples, the present invention is not limited to these examples.
【0031】例えば、エッチングストッパ層の材料とし
てSi3 N4 を選んだが、これに限らずSiO2 系層間
絶縁膜との選択比がとれる任意の材料を選んでよい。こ
のエッチングストッパ層は、SiO2 系層間絶縁膜の厚
さ方向の任意の位置に設けてよい。しかし、本発明の趣
旨からして、接続孔7のエッチング経過中の大部分にお
いて、ダミー領域からの酸素の供給を受けた方が効果が
大きい。したがって、層間絶縁膜の下半分に設ければ好
ましい。すなわち、第2の層間絶縁膜の厚さを、第1の
層間絶縁膜の厚さより大きく選ぶことがより望ましい
が、必ずしもこのような位置を選択しなくても、本発明
の効果は得られるものである。For example, although Si 3 N 4 is selected as the material of the etching stopper layer, the material is not limited to this, and any material having a selective ratio with the SiO 2 -based interlayer insulating film may be selected. This etching stopper layer may be provided at any position in the thickness direction of the SiO 2 -based interlayer insulating film. However, for the purpose of the present invention, it is more effective to receive the supply of oxygen from the dummy region during most of the etching of the connection hole 7. Therefore, it is preferable to provide it in the lower half of the interlayer insulating film. That is, it is more preferable to select the thickness of the second interlayer insulating film to be larger than the thickness of the first interlayer insulating film, but the effect of the present invention can be obtained without necessarily selecting such a position. Is.
【0032】またエッチングストッパ層の厚さは本実施
例では100nmまたは80nmとしたが、これより薄
くてもよい。接続孔7のエッチングが完了するまでエッ
チングマスクとして残存すればよいのであって、エッチ
ング条件等により適宜厚さを選択することが可能であ
る。The thickness of the etching stopper layer is 100 nm or 80 nm in this embodiment, but it may be thinner than this. It only has to remain as an etching mask until the etching of the connection hole 7 is completed, and the thickness can be appropriately selected depending on the etching conditions and the like.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では微細でアスペクト比の大きな接続孔のエッチングに
おいて、本来の接続孔の他にダミー領域のエッチングを
も同時に行うことにより、過剰なCF系反応生成物の堆
積を制御し、側壁保護膜の形成を最適化でき、形状の優
れた接続孔エッチングが再現性よく、かつ均一性よく形
成可能となる。As is apparent from the above description, in the present invention, in the etching of the fine connection hole having a large aspect ratio, the dummy region is simultaneously etched in addition to the original connection hole, so that the excess CF is removed. It is possible to control the deposition of the system reaction product and optimize the formation of the sidewall protective film, and it is possible to form the contact hole etching having an excellent shape with good reproducibility and uniformity.
【0034】ダミー領域には、層間絶縁膜の厚さ方向の
一部にエッチングストッパ層を予め形成しておく構造を
採用することにより、ここでエッチングを停止でき、下
層配線が露出するような事態は確実に防止できる。By adopting a structure in which an etching stopper layer is previously formed on a part of the dummy region in the thickness direction of the interlayer insulating film, the etching can be stopped here and the lower layer wiring is exposed. Can be reliably prevented.
【0035】また、エッチングガスに酸素ガスを添加す
る必要は特にないので、被エッチング基板に合わせた複
雑な流量比制御から解放された、安定したドライエッチ
ングプロセスを実現できる。Further, since it is not particularly necessary to add oxygen gas to the etching gas, it is possible to realize a stable dry etching process free from the complicated flow rate ratio control according to the substrate to be etched.
【0036】さらに、過剰な反応生成物の発生がないの
で、被エッチング基板のパーティクル汚染はもとよりエ
ッチングチャンバの汚染も防止でき、クリーンなプロセ
スの実現にも寄与できる。Furthermore, since excessive reaction products are not generated, it is possible to prevent contamination of particles in the substrate to be etched as well as contamination of the etching chamber, which contributes to the realization of a clean process.
【0037】上記効果により、ディープ・サブミクロン
クラスの微細なデザインルールに基づく、コンタクトホ
ールやビアホール等接続孔のエッチング工程を有する半
導体装置およびその製造方法に寄与するところ大であ
り、産業上の利用価値は高い。Due to the above effects, it greatly contributes to a semiconductor device having an etching process for contact holes such as contact holes and via holes based on a fine design rule of the deep submicron class, and a manufacturing method thereof, and is industrially used. High value.
【図1】本発明を適用した実施例1、2をその工程順に
説明する概略断面図であり、(a)は下層配線上に第1
の層間絶縁膜とエッチングストッパ層を形成し、接続孔
形成領域を含む開口を持つレジストパターンを形成した
状態、(b)は接続孔形成領域を含んでエッチングスト
ッパ層を除去した上に、第2の層間絶縁膜を形成した状
態、(c)は接続孔およびダミー領域を開口したレジス
トパターンを形成した状態、(d)は接続孔が開口され
ると同時にダミー領域がエッチングされた状態である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining Embodiments 1 and 2 to which the present invention is applied, in the order of steps, in which (a) shows a first wiring on a lower layer wiring.
(B) shows a state in which the interlayer insulating film and the etching stopper layer have been formed and a resist pattern having an opening including a connection hole forming region has been formed, and the etching stopper layer including the connection hole forming region has been removed. 2C is a state in which the interlayer insulating film is formed, FIG. 7C is a state in which a resist pattern is formed by opening the connection hole and the dummy region, and FIG. 9D is a state in which the connection region is opened and the dummy region is etched at the same time.
1 下層配線層 2 第1の層間絶縁膜 3 エッチングストッパ層 4、6 レジストパターン 5 第2の層間絶縁膜 5a ダミーエッチング領域 7 接続孔 1 Lower wiring layer 2 First interlayer insulating film 3 Etching stopper layers 4, 6 Resist pattern 5 Second interlayer insulating film 5a Dummy etching region 7 Connection hole
Claims (4)
縁膜を含む半導体装置において、 該接続孔形成領域以外には、該層間絶縁膜の厚さ方向の
一部にエッチングストッパ層を具備してなることを特徴
とする半導体装置。1. A semiconductor device including an interlayer insulating film having a connection hole facing a lower wiring layer, wherein an etching stopper layer is provided in a part of a thickness direction of the interlayer insulating film except the connection hole forming region. A semiconductor device characterized by the following.
なることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is made of a SiO 2 -based material layer.
であることを特徴とする、請求項1記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the connection hole has an opening diameter of 0.5 μm or less.
チングストッパ層を形成する工程、 接続孔形成領域の該エッチングストッパ層を除去する工
程、 第2の層間絶縁膜を形成する工程、 前記第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜を貫通して前
記下層配線層に臨む接続孔を形成すると同時に、該エッ
チングストッパ層上の前記第2の層間絶縁膜を除去する
工程、 とを具備してなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。4. A step of forming a first interlayer insulating film and an etching stopper layer on a lower wiring layer, a step of removing the etching stopper layer in a connection hole forming region, a step of forming a second interlayer insulating film, Forming a connection hole that penetrates the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film and faces the lower wiring layer, and simultaneously removes the second interlayer insulating film on the etching stopper layer; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20000044955A (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-15 | 김영환 | Method for fabricating contact hole |
KR100268952B1 (en) * | 1997-07-25 | 2000-10-16 | 김영환 | Method for forming metal line of semiconductor device |
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FR3003962A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-03 | St Microelectronics Rousset | METHOD FOR PRODUCING A PHOTOLITOGRAPHY MASK FOR THE FORMATION OF CORRESPONDING CONTACTS, MASK AND INTEGRATED CIRCUIT |
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-
1994
- 1994-01-06 JP JP00034194A patent/JP3348322B2/en not_active Expired - Fee Related
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US10418322B2 (en) | 2013-03-29 | 2019-09-17 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Method for making a photolithography mask intended for the formation of contacts, mask and integrated circuit corresponding thereto |
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