JPH0729886A - 半導体装置のコンタクトホール形成方法 - Google Patents
半導体装置のコンタクトホール形成方法Info
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- JPH0729886A JPH0729886A JP17155993A JP17155993A JPH0729886A JP H0729886 A JPH0729886 A JP H0729886A JP 17155993 A JP17155993 A JP 17155993A JP 17155993 A JP17155993 A JP 17155993A JP H0729886 A JPH0729886 A JP H0729886A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 下部配線または半導体拡散層１１上の第１の
ＳｉＯ2 膜１２にテーパ角を有するコンタクトホール１
６を形成することができ、しかもテーパ形状の再現性、
制御性および微細加工性が良好な半導体装置のコンタク
トホール形成方法を提供すること。 【構成】 上部配線と、下部配線または半導体拡散層１
１とを電気的に接続するために形成される半導体装置の
コンタクトホール形成方法において、下部配線または前
記半導体拡散層１１上に設けられた第１のＳｉＯ2 膜１
２の上にマスク材となる薄膜１３を形成し、マスク材に
コンタクトホールパターン１４を形成した後に第１のＳ
ｉＯ2 膜１２と同じ材料を用いて所定厚みの膜１５を形
成し、その後に異方性エッチングを施す半導体装置のコ
ンタクトホール形成方法。
ＳｉＯ2 膜１２にテーパ角を有するコンタクトホール１
６を形成することができ、しかもテーパ形状の再現性、
制御性および微細加工性が良好な半導体装置のコンタク
トホール形成方法を提供すること。 【構成】 上部配線と、下部配線または半導体拡散層１
１とを電気的に接続するために形成される半導体装置の
コンタクトホール形成方法において、下部配線または前
記半導体拡散層１１上に設けられた第１のＳｉＯ2 膜１
２の上にマスク材となる薄膜１３を形成し、マスク材に
コンタクトホールパターン１４を形成した後に第１のＳ
ｉＯ2 膜１２と同じ材料を用いて所定厚みの膜１５を形
成し、その後に異方性エッチングを施す半導体装置のコ
ンタクトホール形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のコンタクト
ホール形成方法に関し、より詳細には半導体集積回路製
造過程で形成される絶縁膜をエッチングしてコンタクト
ホールを形成する方法に関する。
ホール形成方法に関し、より詳細には半導体集積回路製
造過程で形成される絶縁膜をエッチングしてコンタクト
ホールを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置（半導体集積回路）の
製造において、半導体基板表面に積層された絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成するために、フォトリソグラフィ
とエッチングを組み合わせた技術が採用されている。フ
ォトリソグラフィ技術はレジストにマスクのパターンを
転写する技術であり、エッチング技術はパターン形成さ
れたレジストをマスクとして絶縁膜を加工する技術であ
る。
製造において、半導体基板表面に積層された絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成するために、フォトリソグラフィ
とエッチングを組み合わせた技術が採用されている。フ
ォトリソグラフィ技術はレジストにマスクのパターンを
転写する技術であり、エッチング技術はパターン形成さ
れたレジストをマスクとして絶縁膜を加工する技術であ
る。
【０００３】一般的なコンタクトホールを形成するため
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程を図４に基づ
いて説明する。まず、基板２１上に絶縁膜２２を形成
し、次いで感光性高分子から成るレジスト２３を塗布
し、この後プリベークを行なってレジスト２３中に含ま
れる有機溶剤を除去する（図４（ａ））。次に、マスク
パターン２４を露光によってレジスト２３上に転写し
（図４（ｂ））、その後レジスト２３を現像してマスク
パターン２４に対応するレジスト２３のパターンを形成
する。次に、ポストベークを行ない、レジスト２３中に
含まれる水分を飛ばしてレジスト２３を硬化させ、絶縁
膜２２との密着性を高めておく（図４（ｃ））。さら
に、レジスト２３をマスクとして絶縁膜２２にエッチン
グ処理を施し、コンタクトホール２５を形成する（図４
（ｄ））。次に、不要となったレジスト２３を溶かして
除去する（図４（ｅ））。以上のように、（図４（ａ）
〜（ｅ））に示したような５つの主な工程から一般的な
フォトリソグラフィ及びエッチング工程は構成されてい
る。
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程を図４に基づ
いて説明する。まず、基板２１上に絶縁膜２２を形成
し、次いで感光性高分子から成るレジスト２３を塗布
し、この後プリベークを行なってレジスト２３中に含ま
れる有機溶剤を除去する（図４（ａ））。次に、マスク
パターン２４を露光によってレジスト２３上に転写し
（図４（ｂ））、その後レジスト２３を現像してマスク
パターン２４に対応するレジスト２３のパターンを形成
する。次に、ポストベークを行ない、レジスト２３中に
含まれる水分を飛ばしてレジスト２３を硬化させ、絶縁
膜２２との密着性を高めておく（図４（ｃ））。さら
に、レジスト２３をマスクとして絶縁膜２２にエッチン
グ処理を施し、コンタクトホール２５を形成する（図４
（ｄ））。次に、不要となったレジスト２３を溶かして
除去する（図４（ｅ））。以上のように、（図４（ａ）
〜（ｅ））に示したような５つの主な工程から一般的な
フォトリソグラフィ及びエッチング工程は構成されてい
る。
【０００４】上記したフォトリソグラフィ及びエッチン
グ工程により形成されるコンタクトホール２５の断面形
状は矩形形状をしているが、デバイスへの応用上、絶縁
膜２２のエッチング後、テーパ角のついた断面形状を得
ることが望ましい場合がある。例えば、多層配線におけ
る絶縁膜のコンタクトホールの断面形状をテーパ状とす
ることにより、上層配線における断線を防止したり、金
属材料の埋め込み特性を改善して導通不良を防止したり
する場合である。このようなテーパ形状を有するコンタ
クトホールを得る方法としては、ウエットエッチングと
ドライエッチングとを組み合わせた方法、重合物をレジ
ストパターンの側壁に堆積させながらドライエッチング
を行なう方法、エッチング時のマスク材として用いるレ
ジストにテーパ角を付けておく方法などがある。
グ工程により形成されるコンタクトホール２５の断面形
状は矩形形状をしているが、デバイスへの応用上、絶縁
膜２２のエッチング後、テーパ角のついた断面形状を得
ることが望ましい場合がある。例えば、多層配線におけ
る絶縁膜のコンタクトホールの断面形状をテーパ状とす
ることにより、上層配線における断線を防止したり、金
属材料の埋め込み特性を改善して導通不良を防止したり
する場合である。このようなテーパ形状を有するコンタ
クトホールを得る方法としては、ウエットエッチングと
ドライエッチングとを組み合わせた方法、重合物をレジ
ストパターンの側壁に堆積させながらドライエッチング
を行なう方法、エッチング時のマスク材として用いるレ
ジストにテーパ角を付けておく方法などがある。
【０００５】まず、図５に基づいてウエットエッチング
とドライエッチングとを組み合わせた方法について説明
する。この方法ではまず最初に、基板３１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2 膜３２を形成し、さらにＳｉＯ2 膜３２上
に感光性高分子から成るレジスト３３を塗布する。この
後、プリベークを行なってレジスト３３中に含まれる有
機溶剤を除去し、マスク上のパターン（図示せず）を露
光によってレジスト３３上に転写してから現像する。次
に、ポストベークを行なってレジスト３３を硬化させ、
下地との密着性を高めておく（図５（ａ））。さらに、
レジスト３３をマスクとし、例えば１０：１ＢＨＦ溶液
（ＨＦ、ＮＨ4 Ｆ、Ｈ2 Ｏの混合液）を用いたウエット
エッチングにより、ＳｉＯ2 膜３２の上部に等方的エッ
チングを施して面取りを行なう（図５（ｂ））。この
後、ドライエッチングにより異方的エッチングを施し、
ＳｉＯ2 膜３２に面取りされたパターンを形成する（図
５（ｃ））。次に、不要となったレジスト３３を溶かし
て除去する（図５（ｄ））。
とドライエッチングとを組み合わせた方法について説明
する。この方法ではまず最初に、基板３１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2 膜３２を形成し、さらにＳｉＯ2 膜３２上
に感光性高分子から成るレジスト３３を塗布する。この
後、プリベークを行なってレジスト３３中に含まれる有
機溶剤を除去し、マスク上のパターン（図示せず）を露
光によってレジスト３３上に転写してから現像する。次
に、ポストベークを行なってレジスト３３を硬化させ、
下地との密着性を高めておく（図５（ａ））。さらに、
レジスト３３をマスクとし、例えば１０：１ＢＨＦ溶液
（ＨＦ、ＮＨ4 Ｆ、Ｈ2 Ｏの混合液）を用いたウエット
エッチングにより、ＳｉＯ2 膜３２の上部に等方的エッ
チングを施して面取りを行なう（図５（ｂ））。この
後、ドライエッチングにより異方的エッチングを施し、
ＳｉＯ2 膜３２に面取りされたパターンを形成する（図
５（ｃ））。次に、不要となったレジスト３３を溶かし
て除去する（図５（ｄ））。
【０００６】次に、重合物をレジストパターンの側壁に
堆積させながらドライエッチングを行なう方法を図６に
基づいて説明する。まず、基板４１上にＳｉＯ2 膜４２
を形成し、次にレジスト４３を塗布する。この後プリベ
ークを行なってレジスト４３中に含まれる有機溶剤を除
去し、マスクパターン（図示せず）を露光によってレジ
スト４３上に転写してから現像をする（図６（ａ））。
さらにレジスト４３をマスクとし、ＣＣｌ2 Ｆ2 ／Ｃ2
Ｈ6 混合ガス系を用い、反応性ドライエッチングにより
異方的エッチングを行なう。この場合、ＳｉＯ2 膜４２
がエッチングされると同時に重合物がレジスト４３のパ
ターン側壁に堆積して重合膜４４が形成され、ＳｉＯ2
膜４２にテーパ角を有するパターンを形成することがで
きる（図６（ｂ））。次に、不要となったレジスト４３
を溶かして除去する（図６（ｃ））。
堆積させながらドライエッチングを行なう方法を図６に
基づいて説明する。まず、基板４１上にＳｉＯ2 膜４２
を形成し、次にレジスト４３を塗布する。この後プリベ
ークを行なってレジスト４３中に含まれる有機溶剤を除
去し、マスクパターン（図示せず）を露光によってレジ
スト４３上に転写してから現像をする（図６（ａ））。
さらにレジスト４３をマスクとし、ＣＣｌ2 Ｆ2 ／Ｃ2
Ｈ6 混合ガス系を用い、反応性ドライエッチングにより
異方的エッチングを行なう。この場合、ＳｉＯ2 膜４２
がエッチングされると同時に重合物がレジスト４３のパ
ターン側壁に堆積して重合膜４４が形成され、ＳｉＯ2
膜４２にテーパ角を有するパターンを形成することがで
きる（図６（ｂ））。次に、不要となったレジスト４３
を溶かして除去する（図６（ｃ））。
【０００７】エッチング時のマスク材として用いられる
レジストにテーパ角を付けておく方法は、現像後のレジ
ストに熱処理を加えることにより、レジストにテーパ角
を付けておき、その後エッチングを施してテーパ角を有
するＳｉＯ2 膜を形成するというものである。
レジストにテーパ角を付けておく方法は、現像後のレジ
ストに熱処理を加えることにより、レジストにテーパ角
を付けておき、その後エッチングを施してテーパ角を有
するＳｉＯ2 膜を形成するというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したウエットエッ
チングとドライエッチングとを併用する方法の場合、レ
ジスト３３とＳｉＯ2 膜３２との密着性が悪いと、レジ
スト３３とＳｉＯ2 膜３２との界面から水平方向にエッ
チング液が染み込み、横方向にエッチングが拡がってし
まう。したがって、再現性、制御性が悪くなるとともに
微細加工上も不利になるという問題があった。
チングとドライエッチングとを併用する方法の場合、レ
ジスト３３とＳｉＯ2 膜３２との密着性が悪いと、レジ
スト３３とＳｉＯ2 膜３２との界面から水平方向にエッ
チング液が染み込み、横方向にエッチングが拡がってし
まう。したがって、再現性、制御性が悪くなるとともに
微細加工上も不利になるという問題があった。
【０００９】また、重合物をレジストパターンの側壁に
堆積させながらドライエッチングを行なう方法の場合、
レジスト４３のパターン側壁に形成される重合膜４４を
利用してＳｉＯ2 膜４２にテーパ角を形成するため、エ
ッチング処理枚数が増加するにつれて、重合膜４４の影
響でエッチングレートの低下が生じ、各パターンにおけ
る制御性、再現性が悪いという課題があった。
堆積させながらドライエッチングを行なう方法の場合、
レジスト４３のパターン側壁に形成される重合膜４４を
利用してＳｉＯ2 膜４２にテーパ角を形成するため、エ
ッチング処理枚数が増加するにつれて、重合膜４４の影
響でエッチングレートの低下が生じ、各パターンにおけ
る制御性、再現性が悪いという課題があった。
【００１０】さらに、エッチングの際のマスク材として
用いられるレジストにテーパ角を付けておく方法の場
合、レジストに熱処理を施したときに生じる伸縮がパタ
ーン幅、パターン密度の相違に起因して一様に起こら
ず、レジストのテーパ形状に差が生じてしまい、再現
性、制御性が悪いという課題があった。
用いられるレジストにテーパ角を付けておく方法の場
合、レジストに熱処理を施したときに生じる伸縮がパタ
ーン幅、パターン密度の相違に起因して一様に起こら
ず、レジストのテーパ形状に差が生じてしまい、再現
性、制御性が悪いという課題があった。
【００１１】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、下部配線または半導体拡散層上の絶縁膜
にテーパ角を有するコンタクトホールを形成することが
でき、しかもテーパ形状の再現性、制御性および微細加
工性が良好な半導体装置のコンタクトホール形成方法を
提供することを目的としている。
ものであって、下部配線または半導体拡散層上の絶縁膜
にテーパ角を有するコンタクトホールを形成することが
でき、しかもテーパ形状の再現性、制御性および微細加
工性が良好な半導体装置のコンタクトホール形成方法を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る半導体装置のコンタクトホール形成方法
は、上部配線と、下部配線または半導体拡散層とを電気
的に接続するために形成される半導体装置のコンタクト
ホール形成方法において、前記下部配線または前記半導
体拡散層上に設けられた絶縁膜の上にマスク材となる薄
膜を形成し、該マスク材にコンタクトホールパターンを
形成した後に前記絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの
膜を形成し、その後に異方性エッチングを施すことを特
徴としている。
に本発明に係る半導体装置のコンタクトホール形成方法
は、上部配線と、下部配線または半導体拡散層とを電気
的に接続するために形成される半導体装置のコンタクト
ホール形成方法において、前記下部配線または前記半導
体拡散層上に設けられた絶縁膜の上にマスク材となる薄
膜を形成し、該マスク材にコンタクトホールパターンを
形成した後に前記絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの
膜を形成し、その後に異方性エッチングを施すことを特
徴としている。
【００１３】
【作用】前記下部配線または前記半導体拡散層上に設け
られた絶縁膜の上にマスク材となる薄膜を形成し、該マ
スク材にコンタクトホールパターンを形成した後に前記
絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの膜を形成すると、
前記コンタクトホールパターンの形状の影響により、前
記所定厚みの膜が角部に丸みを帯びたホールを有して形
成される。その後に異方性エッチングを施すと、前記マ
スク材上にあった前記所定厚みの膜がエッチングされた
時点で、前記コンタクトホールパターン内壁に所望の幅
を有する前記絶縁膜と同じ材料からなる側壁膜が形成さ
れる。さらに、異方性エッチングを続けると、該側壁膜
が形成されていない部分の前記絶縁膜からエッチングさ
れ、該絶縁膜に、前記コンタクトホールパターンの径と
略同じ寸法の上部径を有し、かつ前記側壁膜の下部内径
と略同じ寸法の下部径を有する、つまりテーパ角を有す
るコンタクトホールが形成される。
られた絶縁膜の上にマスク材となる薄膜を形成し、該マ
スク材にコンタクトホールパターンを形成した後に前記
絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの膜を形成すると、
前記コンタクトホールパターンの形状の影響により、前
記所定厚みの膜が角部に丸みを帯びたホールを有して形
成される。その後に異方性エッチングを施すと、前記マ
スク材上にあった前記所定厚みの膜がエッチングされた
時点で、前記コンタクトホールパターン内壁に所望の幅
を有する前記絶縁膜と同じ材料からなる側壁膜が形成さ
れる。さらに、異方性エッチングを続けると、該側壁膜
が形成されていない部分の前記絶縁膜からエッチングさ
れ、該絶縁膜に、前記コンタクトホールパターンの径と
略同じ寸法の上部径を有し、かつ前記側壁膜の下部内径
と略同じ寸法の下部径を有する、つまりテーパ角を有す
るコンタクトホールが形成される。
【００１４】すなわち、前記所定厚みの膜の膜厚を調整
することにより、前記側壁膜の幅を所望の寸法にコント
ロールすることが可能となる。また、前記コンタクトホ
ール下部の径はコンタクトホールパターンの径−（側壁
膜の幅×２）から算出され、前記コンタクトホール下部
の径を前記マスク寸法と前記所定厚みの膜の膜厚とによ
り制御することが可能となる。また、前記コンタクトホ
ールのテーパ角はｔａｎ-1（絶縁膜の膜厚／側壁膜の
幅）から算出されるため、前記コンタクトホールのテー
パ角を前記絶縁膜の膜厚と前記所定厚みの膜の膜厚とに
より制御することが可能となる。したがって、前記コン
タクトホールの制御性及び再現性が良好となる。
することにより、前記側壁膜の幅を所望の寸法にコント
ロールすることが可能となる。また、前記コンタクトホ
ール下部の径はコンタクトホールパターンの径−（側壁
膜の幅×２）から算出され、前記コンタクトホール下部
の径を前記マスク寸法と前記所定厚みの膜の膜厚とによ
り制御することが可能となる。また、前記コンタクトホ
ールのテーパ角はｔａｎ-1（絶縁膜の膜厚／側壁膜の
幅）から算出されるため、前記コンタクトホールのテー
パ角を前記絶縁膜の膜厚と前記所定厚みの膜の膜厚とに
より制御することが可能となる。したがって、前記コン
タクトホールの制御性及び再現性が良好となる。
【００１５】さらに、異方性エッチング中に前記側壁膜
が形成されることにより、前記コンタクトホール下部径
を前記マスク寸法よりも小さくすることが可能となり、
フォトリソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が
可能となるため、前記コンタクトホールの微細加工性が
良好となる。
が形成されることにより、前記コンタクトホール下部径
を前記マスク寸法よりも小さくすることが可能となり、
フォトリソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が
可能となるため、前記コンタクトホールの微細加工性が
良好となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る半導体装置のコンタクト
ホール形成方法の実施例を図面に基づいて説明する。
ホール形成方法の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】図１（ａ）〜（ｆ）は実施例に係る半導体
装置のコンタクトホール形成方法を説明するための各工
程を模式的に示した断面図である。まず、下部配線また
は半導体拡散層１１上に絶縁膜として厚みが１．０μｍ
の第１のＳｉＯ2 膜１２をプラズマＣＶＤ法等により形
成し、この第１のＳｉＯ2 膜１２上にマスク材として厚
みが０．４μｍのＳｉＮ薄膜１３をプラズマＣＶＤ法等
により形成する（図１（ａ））。このＳｉＮ薄膜１３の
膜厚は、第１のＳｉＯ2 膜１２のエッチングマスクとし
て十分機能するように設定した値である。
装置のコンタクトホール形成方法を説明するための各工
程を模式的に示した断面図である。まず、下部配線また
は半導体拡散層１１上に絶縁膜として厚みが１．０μｍ
の第１のＳｉＯ2 膜１２をプラズマＣＶＤ法等により形
成し、この第１のＳｉＯ2 膜１２上にマスク材として厚
みが０．４μｍのＳｉＮ薄膜１３をプラズマＣＶＤ法等
により形成する（図１（ａ））。このＳｉＮ薄膜１３の
膜厚は、第１のＳｉＯ2 膜１２のエッチングマスクとし
て十分機能するように設定した値である。
【００１８】次に、一般的なフォトリソグラフィ技術を
用いてＳｉＮ薄膜１３にコンタクトホールのレジストパ
ターン（図示せず）を転写した後、例えばＣＦ4 ＋Ｏ2
あるいはＮＦ3 等のガスを用いてドライエッチングを行
ない、その後不要なレジスト（図示せず）を除去し、コ
ンタクトホールパターン１４を形成する（図１
（ｂ））。
用いてＳｉＮ薄膜１３にコンタクトホールのレジストパ
ターン（図示せず）を転写した後、例えばＣＦ4 ＋Ｏ2
あるいはＮＦ3 等のガスを用いてドライエッチングを行
ない、その後不要なレジスト（図示せず）を除去し、コ
ンタクトホールパターン１４を形成する（図１
（ｂ））。
【００１９】続いて、コンタクトホールパターン１４が
形成されたＳｉＮ薄膜１３上に、第１のＳｉＯ2 膜１２
と同じ材料からなる厚みが０．２５μｍの第２のＳｉＯ
2 膜１５をプラズマＣＶＤ法等により形成する（図１
（ｃ））。なお第２のＳｉＯ2膜１５の膜厚は、ＳｉＮ
薄膜１３上にある第２のＳｉＯ2 膜１５がエッチングさ
れた時点で所望の幅を有する第２のＳｉＯ2 膜１５によ
る側壁膜１５ａ（図１（ｄ））が形成されるように設定
する。ここでは側壁膜１５ａの幅が０．２μｍとなるよ
うに、また側壁膜１５ａが第１のＳｉＯ2 膜１２のエッ
チング終了直前に消滅するように０．２５μｍに設定し
た。
形成されたＳｉＮ薄膜１３上に、第１のＳｉＯ2 膜１２
と同じ材料からなる厚みが０．２５μｍの第２のＳｉＯ
2 膜１５をプラズマＣＶＤ法等により形成する（図１
（ｃ））。なお第２のＳｉＯ2膜１５の膜厚は、ＳｉＮ
薄膜１３上にある第２のＳｉＯ2 膜１５がエッチングさ
れた時点で所望の幅を有する第２のＳｉＯ2 膜１５によ
る側壁膜１５ａ（図１（ｄ））が形成されるように設定
する。ここでは側壁膜１５ａの幅が０．２μｍとなるよ
うに、また側壁膜１５ａが第１のＳｉＯ2 膜１２のエッ
チング終了直前に消滅するように０．２５μｍに設定し
た。
【００２０】次に、ＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 混合ガスを用い、
第２のＳｉＯ2 膜１５と第１のＳｉＯ2 膜１２とに連続
して異方性を有する反応性イオンエッチングを施す。エ
ッチングが異方性を有するため、ＳｉＮ薄膜１３上にあ
る第２のＳｉＯ2 膜１５がエッチングされた時点で、Ｓ
ｉＮ薄膜１３のコンタクトホールパターン１４内壁に第
２のＳｉＯ2 膜１５が残り、幅０．２μｍの側壁膜１５
ａが形成される（図１（ｄ））。
第２のＳｉＯ2 膜１５と第１のＳｉＯ2 膜１２とに連続
して異方性を有する反応性イオンエッチングを施す。エ
ッチングが異方性を有するため、ＳｉＮ薄膜１３上にあ
る第２のＳｉＯ2 膜１５がエッチングされた時点で、Ｓ
ｉＮ薄膜１３のコンタクトホールパターン１４内壁に第
２のＳｉＯ2 膜１５が残り、幅０．２μｍの側壁膜１５
ａが形成される（図１（ｄ））。
【００２１】ｋｏ さらに、反応性イオンエッチングを
続けると、第１のＳｉＯ2 膜１２は側壁膜１５ａが形成
されていない部分１２ａからエッチングが始まり、エッ
チングの進行に伴い側壁膜１５ａもエッチングされて減
少する（図１（ｅ））。この際のエッチングは、第１の
ＳｉＯ2 膜１２だけがエッチングされ、ＳｉＮ薄膜１３
はエッチングされない選択的エッチングとなっている。
続けると、第１のＳｉＯ2 膜１２は側壁膜１５ａが形成
されていない部分１２ａからエッチングが始まり、エッ
チングの進行に伴い側壁膜１５ａもエッチングされて減
少する（図１（ｅ））。この際のエッチングは、第１の
ＳｉＯ2 膜１２だけがエッチングされ、ＳｉＮ薄膜１３
はエッチングされない選択的エッチングとなっている。
【００２２】さらに異方性エッチングを続けると、第１
のＳｉＯ2 膜１２のエッチング終了直前に側壁膜１５ａ
が消滅し、第１のＳｉＯ2 膜１２にはコンタクトホール
パターン１４と略同じ寸法の上部径を有し、かつ側壁膜
１５ａの下部内径と略同じ寸法の下部径を有する、すな
わちテーパ角を有するコンタクトホール１６が形成され
る（図１（ｆ））。
のＳｉＯ2 膜１２のエッチング終了直前に側壁膜１５ａ
が消滅し、第１のＳｉＯ2 膜１２にはコンタクトホール
パターン１４と略同じ寸法の上部径を有し、かつ側壁膜
１５ａの下部内径と略同じ寸法の下部径を有する、すな
わちテーパ角を有するコンタクトホール１６が形成され
る（図１（ｆ））。
【００２３】上記反応性イオンエッチング処理はＣＦ4
＋ＣＨＦ3 混合ガスを用い、図２の装置を使用してＲＦ
パワー：８５０Ｗ、電極間距離：１ｃｍ、試料温度：−
３０℃で行なった。
＋ＣＨＦ3 混合ガスを用い、図２の装置を使用してＲＦ
パワー：８５０Ｗ、電極間距離：１ｃｍ、試料温度：−
３０℃で行なった。
【００２４】図中１７は上部電極を、１８は下部電極
を、１９は高周波電源を、２０はガス導入口を、Ｓは試
料をそれぞれ示している。
を、１９は高周波電源を、２０はガス導入口を、Ｓは試
料をそれぞれ示している。
【００２５】図３は本実施例で形成したコンタクトホー
ル１６とその周囲の各部分とを示した模式的断面図であ
る。
ル１６とその周囲の各部分とを示した模式的断面図であ
る。
【００２６】図３から明らかなように、コンタクトホー
ル１６はテーパ角を有して形成された。また、図中ｄは
第１のＳｉＯ2 膜１２の膜厚を、ｗは側壁膜１５ａの幅
を、ｈはコンタクトホールパターン１４の径すなわちマ
スク寸法を、θはテーパ角をそれぞれ示しており、ｄ、
ｗおよびｈから下記のようにテーパ角、コンタクトホー
ル１６上部の径およびコンタクトホール１６下部の径を
導き出すことができる。
ル１６はテーパ角を有して形成された。また、図中ｄは
第１のＳｉＯ2 膜１２の膜厚を、ｗは側壁膜１５ａの幅
を、ｈはコンタクトホールパターン１４の径すなわちマ
スク寸法を、θはテーパ角をそれぞれ示しており、ｄ、
ｗおよびｈから下記のようにテーパ角、コンタクトホー
ル１６上部の径およびコンタクトホール１６下部の径を
導き出すことができる。
【００２７】 テーパ角 ： θ＝ｔａｎ-1（ｄ／
ｗ） コンタクトホール上部の径 ： ｈ コンタクトホール下部の径 ： ｈ−２ｗ 例えばマスク寸法ｈが１．０μｍである場合、側壁膜１
５ａの幅が０．２μｍに設定されているため、 テーパ角 ： θ＝ｔａｎ-1（１／
０．２）＝７８．７° コンタクトホール１６上部の径： ｈ＝１．０μｍ コンタクトホール１６下部の径： ｈ−２ｗ＝１．０−
２×０．２＝０．６μｍ となる。このようにテーパ角、コンタクトホール１６上
部の径およびコンタクトホール１６下部の径を、側壁膜
１５ａの幅ｗ、前記マスク寸法ｈおよび第１のＳｉＯ2
膜１２の膜厚ｄから決定することができる。しかも、側
壁膜１５ａの幅ｗを第２のＳｉＯ2 膜１５の膜厚により
制御することができるため、第２のＳｉＯ2 膜１５およ
びマスク寸法ｈとを選択することにより、テーパ形状を
制御することができ、また前記テーパ形状の再現性を良
好にすることができる。
ｗ） コンタクトホール上部の径 ： ｈ コンタクトホール下部の径 ： ｈ−２ｗ 例えばマスク寸法ｈが１．０μｍである場合、側壁膜１
５ａの幅が０．２μｍに設定されているため、 テーパ角 ： θ＝ｔａｎ-1（１／
０．２）＝７８．７° コンタクトホール１６上部の径： ｈ＝１．０μｍ コンタクトホール１６下部の径： ｈ−２ｗ＝１．０−
２×０．２＝０．６μｍ となる。このようにテーパ角、コンタクトホール１６上
部の径およびコンタクトホール１６下部の径を、側壁膜
１５ａの幅ｗ、前記マスク寸法ｈおよび第１のＳｉＯ2
膜１２の膜厚ｄから決定することができる。しかも、側
壁膜１５ａの幅ｗを第２のＳｉＯ2 膜１５の膜厚により
制御することができるため、第２のＳｉＯ2 膜１５およ
びマスク寸法ｈとを選択することにより、テーパ形状を
制御することができ、また前記テーパ形状の再現性を良
好にすることができる。
【００２８】以上説明したように実施例に係る半導体装
置のコンタクトホール形成方法にあっては、下部配線ま
たは半導体拡散層１１上の第１のＳｉＯ2 膜１２にテー
パ角を有するコンタクトホール１６を形成することがで
き、しかもテーパ形状の再現性および制御性を高めるこ
とができる。したがって、コンタクトホール部での配線
の断線や埋め込み不良による導通不良を防止することが
できる。
置のコンタクトホール形成方法にあっては、下部配線ま
たは半導体拡散層１１上の第１のＳｉＯ2 膜１２にテー
パ角を有するコンタクトホール１６を形成することがで
き、しかもテーパ形状の再現性および制御性を高めるこ
とができる。したがって、コンタクトホール部での配線
の断線や埋め込み不良による導通不良を防止することが
できる。
【００２９】また、異方性エッチング中に側壁膜１５ａ
が形成されることにより、コンタクトホール１６下部径
をマスク寸法ｈよりも小さくすることができ、フォトリ
ソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が可能とな
り、コンタクトホール１６の微細加工性を高めることが
できる。
が形成されることにより、コンタクトホール１６下部径
をマスク寸法ｈよりも小さくすることができ、フォトリ
ソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が可能とな
り、コンタクトホール１６の微細加工性を高めることが
できる。
【００３０】さらに、第１のＳｉＯ2 膜１２と同じ材料
を用いて第２のＳｉＯ2 膜１５を形成するので、選択的
な反応性エッチングを行なうことによりＳｉＮ薄膜１３
をエッチングせずに第１のＳｉＯ2 膜１２だけをエッチ
ングすることができる。
を用いて第２のＳｉＯ2 膜１５を形成するので、選択的
な反応性エッチングを行なうことによりＳｉＮ薄膜１３
をエッチングせずに第１のＳｉＯ2 膜１２だけをエッチ
ングすることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る半導体
装置のコンタクトホール形成方法においては、上部配線
と、下部配線または半導体拡散層とを電気的に接続する
ために形成される半導体装置のコンタクトホール形成方
法において、前記下部配線または前記半導体拡散層上に
設けられた絶縁膜の上にマスク材となる薄膜を形成し、
該マスク材にコンタクトホールパターンを形成した後に
前記絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの膜を形成する
ので、前記コンタクトホールパターンの形状の影響によ
り、角部に丸みを帯びたホールを有する前記所定厚みの
膜を形成することができる。このため、その後に異方性
エッチングを施すことにより、前記マスク材上にあった
前記所定厚みの膜がエッチングされた時点で、前記コン
タクトホールパターン内壁に所望の幅を有する前記絶縁
膜と同じ材料からなる側壁膜を形成することができる。
さらに異方性エッチングを続けることにより、該側壁膜
が形成されていない部分の前記絶縁膜からエッチングす
ることができ、該絶縁膜に、前記コンタクトホールパタ
ーンの径と略同じ寸法の上部径を有し、かつ前記側壁膜
の下部内径と略同じ寸法の下部径を有する、すなわちテ
ーパ角を有するコンタクトホールを形成することができ
る。
装置のコンタクトホール形成方法においては、上部配線
と、下部配線または半導体拡散層とを電気的に接続する
ために形成される半導体装置のコンタクトホール形成方
法において、前記下部配線または前記半導体拡散層上に
設けられた絶縁膜の上にマスク材となる薄膜を形成し、
該マスク材にコンタクトホールパターンを形成した後に
前記絶縁膜と同じ材料を用いて所定厚みの膜を形成する
ので、前記コンタクトホールパターンの形状の影響によ
り、角部に丸みを帯びたホールを有する前記所定厚みの
膜を形成することができる。このため、その後に異方性
エッチングを施すことにより、前記マスク材上にあった
前記所定厚みの膜がエッチングされた時点で、前記コン
タクトホールパターン内壁に所望の幅を有する前記絶縁
膜と同じ材料からなる側壁膜を形成することができる。
さらに異方性エッチングを続けることにより、該側壁膜
が形成されていない部分の前記絶縁膜からエッチングす
ることができ、該絶縁膜に、前記コンタクトホールパタ
ーンの径と略同じ寸法の上部径を有し、かつ前記側壁膜
の下部内径と略同じ寸法の下部径を有する、すなわちテ
ーパ角を有するコンタクトホールを形成することができ
る。
【００３２】すなわち、前記所定厚みの膜の膜厚を調整
することにより、前記側壁膜の幅を所望の寸法にコント
ロールすることができる。また、前記コンタクトホール
下部の径をコンタクトホールパターンの径−（側壁膜の
幅×２）から算出することができ、前記コンタクトホー
ル下部の径を前記マスク寸法と前記所定厚みの膜の膜厚
とにより制御することができる。また、前記コンタクト
ホールのテーパ角をｔａｎ-1（絶縁膜の膜厚／側壁膜の
幅）から算出することができ、前記コンタクトホールの
テーパ角を前記絶縁膜及び前記所定厚みの膜の膜厚とに
より制御することができる。したがって、前記コンタク
トホールの制御性及び再現性を高めることができる。
することにより、前記側壁膜の幅を所望の寸法にコント
ロールすることができる。また、前記コンタクトホール
下部の径をコンタクトホールパターンの径−（側壁膜の
幅×２）から算出することができ、前記コンタクトホー
ル下部の径を前記マスク寸法と前記所定厚みの膜の膜厚
とにより制御することができる。また、前記コンタクト
ホールのテーパ角をｔａｎ-1（絶縁膜の膜厚／側壁膜の
幅）から算出することができ、前記コンタクトホールの
テーパ角を前記絶縁膜及び前記所定厚みの膜の膜厚とに
より制御することができる。したがって、前記コンタク
トホールの制御性及び再現性を高めることができる。
【００３３】したがって、コンタクトホール部での配線
の断線や埋め込み不良による導通不良を防止することが
できる。
の断線や埋め込み不良による導通不良を防止することが
できる。
【００３４】また、異方性エッチング中に前記側壁膜が
形成されることにより、前記コンタクトホール下部径を
前記マスク寸法よりも小さくすることができ、フォトリ
ソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が可能とな
り、前記コンタクトホールの微細加工性を高めることが
できる。
形成されることにより、前記コンタクトホール下部径を
前記マスク寸法よりも小さくすることができ、フォトリ
ソグラフィ技術による限界を越えた微細加工が可能とな
り、前記コンタクトホールの微細加工性を高めることが
できる。
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例に係る半導体
装置のコンタクトホール形成方法を説明するための各工
程を模式的に示した断面図である。
装置のコンタクトホール形成方法を説明するための各工
程を模式的に示した断面図である。
【図２】実施例におけるエッチング処理工程で使用した
エッチング装置を示した概略断面図である。
エッチング装置を示した概略断面図である。
【図３】実施例に係るコンタクトホールとその周囲の各
部分とを示した模式的断面図である。
部分とを示した模式的断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は従来のレジストパターンを用
いたコンタクトホール形成工程を順に示した模式的断面
図である。
いたコンタクトホール形成工程を順に示した模式的断面
図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は従来のテーパ角の付いたコン
タクトホールを形成する際の各工程を順に示した模式的
断面図である。
タクトホールを形成する際の各工程を順に示した模式的
断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は別の従来のテーパ角の付いた
コンタクトホールを形成する際の各工程を順に示した模
式的断面図である。
コンタクトホールを形成する際の各工程を順に示した模
式的断面図である。
１１ 下部配線または半導体拡散層 １２ 第１のＳｉＯ2 膜（絶縁膜） １３ ＳｉＮ膜（マスク材となる薄膜） １４ コンタクトホールパターン １５ 第２のＳｉＯ2 膜 １６ コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8826−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】 上部配線と、下部配線または半導体拡散
層とを電気的に接続するために形成される半導体装置の
コンタクトホール形成方法において、前記下部配線また
は前記半導体拡散層上に設けられた絶縁膜の上にマスク
材となる薄膜を形成し、該マスク材にコンタクトホール
パターンを形成した後に前記絶縁膜と同じ材料を用いて
所定厚みの膜を形成し、その後に異方性エッチングを施
すことを特徴とする半導体装置のコンタクトホール形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17155993A JPH0729886A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体装置のコンタクトホール形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17155993A JPH0729886A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体装置のコンタクトホール形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729886A true JPH0729886A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15925387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17155993A Pending JPH0729886A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 半導体装置のコンタクトホール形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729886A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053034A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| CN113363157A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 华邦电子股份有限公司 | 半导体装置的制造方法 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP17155993A patent/JPH0729886A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053034A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| CN113363157A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 华邦电子股份有限公司 | 半导体装置的制造方法 |
| CN113363157B (zh) * | 2020-03-06 | 2023-12-08 | 华邦电子股份有限公司 | 半导体装置的制造方法 |
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