JPH0737869A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0737869A
JPH0737869A JP20023393A JP20023393A JPH0737869A JP H0737869 A JPH0737869 A JP H0737869A JP 20023393 A JP20023393 A JP 20023393A JP 20023393 A JP20023393 A JP 20023393A JP H0737869 A JPH0737869 A JP H0737869A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
insulating film
opening
contact hole
substrate
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JP20023393A
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Inventor
Yasuhiro Suzuki
康浩 鈴木
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトホールのテーパー部の断面形状を
任意かつ微細に制御することができ、テーパー部の横方
向の拡がり及び基板に対するコンタクト開口の大きさが
過剰にならないようにする。 【構成】 第1の異方性エッチング16によって、レジ
ストパターン3の開口部とほぼ同一の寸法で、半導体基
板1上の絶縁膜2にその半導体基板1の表面が露出する
まで開孔部17を形成し、半導体基板1を回転させなが
ら、半導体基板1に対して斜め方向から、第2の異方性
エッチング18を行うことにより、開孔部17の表面近
傍にテーパー部19を形成して、コンタクトホール20
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特にULSI等の集積回路装置におけるコンタ
クトホールの形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置において、コ
ンタクトホールをテーパー状に形成する技術として、特
開平5−1977号に示された方法がある。以下に、こ
の従来の方法について、図4を参照しながら説明する。
【0003】まず、図4(a)に示すように、シリコン
基板1上に絶縁膜2を熱酸化法、CVD法、スパッタ法
などにより形成した後、絶縁膜2上のレジスト3をフォ
トリソグラフィー法によってパターンニングする。絶縁
膜2としては、一般に二酸化シリコンが用いられる。
【0004】次に、図4(b)に示すように、CF4
2 との混合ガスプラズマ4によって、レジスト3をマ
スクとして絶縁膜2を異方性エッチングし、所定深さの
開孔部5を形成する。この開孔部5のエッチング量によ
って、後のコンタクトホールのテーパー部の拡がりが制
御される。
【0005】次に、図4(c)に示すように、緩衝弗化
水素酸を用いて等方性エッチングを行い、さらに所望の
深さまで絶縁膜2をエッチングするとともに、アンダー
カットによってテーパー部6を形成する。
【0006】次に、図4(d)に示すように、再びCF
4 とH2 との混合ガスプラズマ4によって、絶縁膜2の
底に達するまで異方性エッチングを行い、開孔部7を形
成してシリコン基板1を露出させる。
【0007】最後に、図4(e)に示すように、レジス
ト3を除去すると所望のコンタクトホール8が得られ
る。このコンタクトホール8のテーパー部6により、こ
の後、絶縁膜2上に形成される配線用のアルミニウムな
どの金属薄膜(図示せず)のカバレッジを改善できる。
【0008】図5は、上述したテーパー部を有するコン
タクトホールを実際のデバイス(16MDRAM)に適
用した例である。10は半導体基板、11はゲート電
極、12及び14は絶縁膜、13及び15は配線を示し
ており、絶縁膜12及び14にテーパー部6と開孔部7
とを有するコンタクトホール8が形成されており、この
テーパー部6によって、絶縁膜14上の配線15のカバ
レッジが改善されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、コンタクトホール8のテーパー部6
を等方性エッチングにより形成するので、基板面内にお
けるエッチング速度のばらつき等によって、基板面内に
形成されたそれぞれのコンタクトホール8において、テ
ーパー部6の深さと拡がりが異なる危険性がある。
【0010】特に、図5に示すように実際のデバイスに
おいて、テーパー部6に隣接して配線13が存在する場
合、テーパー部6の横方向の拡がりが必要以上に大きく
なると、配線13と配線15とがショートする恐れがあ
る。このためコンタクトホール8と配線13との間隔を
余裕をもって設計しなければならず、その結果、半導体
装置の集積度を十分に高めることができないという問題
があった。
【0011】また、図4で説明したように、等方性エッ
チングによってテーパー部6を形成する従来の方法で
は、テーパー部6の拡がりを制御する開孔部5を基板表
面に直接コンタクトさせることはできず、テーパー部6
の底を基板表面に直接コンタクトさせることもできない
ので、テーパー部6を形成した後にさらに開孔部7を形
成する必要がある。従って、基板に対する開孔部7の開
口(即ちコンタクト面)が必要以上に大きくなる危険性
がある上に、最終的なコンタクトホール8を形成するた
めのエッチング工程として異方性、等方性、異方性の3
工程が必要となり複雑であった。
【0012】そこで、本発明の目的は、コンタクトホー
ルのテーパー部の断面形状を任意かつ微細に制御するこ
とができ、テーパー部の横方向の拡がり及び基板に対す
るコンタクト開口の大きさが過剰にならない半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に形成された絶縁膜上にレジストパターンを形成し、
このレジストパターンをマスクとして、前記半導体基板
表面が露出するまで前記絶縁膜に第1の異方性エッチン
グを施す第一の工程と、この第一の工程の後、前記レジ
ストパターンを前記絶縁膜上から除去し、前記半導体基
板を回転させ且つこの半導体基板に対して斜め方向か
ら、前記第一の工程において前記絶縁膜に形成された開
孔部の表面近傍に第2の異方性エッチングを施す第二の
工程とを有している。
【0014】
【作用】本発明においては、半導体基板上の絶縁膜上に
形成されたレジストパターンをマスクとして、半導体基
板表面が露出するまで前記絶縁膜に第1の異方性エッチ
ングを行った後、半導体基板を回転させ且つこの半導体
基板に対して斜め方向から第2の異方性エッチングを行
うことによって、絶縁膜に形成された開孔部の表面近傍
にテーパー部が設けられる。このテーパー部を形成する
ときに、半導体基板の傾斜角度を調整することにより、
テーパー部の断面形状を任意かつ微細に制御できるの
で、従来の等方性エッチングのようにテーパー部の横方
向の拡がりが必要以上に大きくなることはない。
【0015】また、テーパー部を形成する第2の異方性
エッチングは半導体基板に対して斜め方向から行うた
め、絶縁膜の開孔部の表面近傍のみがエッチングされる
ので、半導体基板表面近傍での開孔部の大きさは変わら
ない。従って、第1の異方性エッチングの時に、レジス
トパターンの開口部とほぼ同一の寸法で、半導体基板表
面が露出するまで絶縁膜に開孔部を形成でき、その結
果、半導体基板に対する開孔部のコンタクト面が必要以
上に大きくなることがない上に、最終的なコンタクトホ
ールを形成するためのエッチング工程を2工程で済ませ
ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図3を参照
しながら説明する。なお、図1及び図2の実施例におい
て図4及び図5の従来例と対応する部分には同一の符号
を付した。
【0017】図1は、実施例によるテーパー状コンタク
トホールの形成方法を工程順に示す断面図であり、図1
(a)に示すように、シリコン基板1上に絶縁膜2を熱
酸化法、CVD法、スパッタ法などにより形成した後、
絶縁膜2上のレジスト3をフォトリソグラフィー法によ
ってパターンニングする。絶縁膜2としては、一般に二
酸化シリコンが用いられる。
【0018】次に、図1(b)に示すように、例えば、
CF4 、CHF3 、Arの混合ガスをそれぞれ20sc
cm、20sccm、250sccm用いて、処理圧力
0.5Torr、RFパワー750Wの条件で、絶縁膜
2の第1の異方性エッチング16を行い、シリコン基板
1の表面が露出するまで開孔部17を形成する。
【0019】次に、図1(c)に示すように、レジスト
3を通常のO2 ガスを用いたアッシングによって除去す
る。
【0020】次に、図1(d)に示すように、斜め方向
から絶縁膜2の第2の異方性エッチング18を行い、開
孔部17の表面近傍にテーパー部19を形成し、これに
よって所望のテーパー断面を有するコンタクトホール2
0を形成する。
【0021】図3は、この第2の異方性エッチング18
を行う時に使用する電子サイクロトロン共鳴(以下EC
Rと略す)タイプのエッチング装置で、22は半導体基
板21を載せるための基板ステージ、23は基板ステー
ジ22の傾斜機構、23′は基板ステージ22の回転機
構、24は基板処理室、25はプラズマ処理室、26は
磁界をかけるマグネットコイル、27は導波管、28は
ガス排気管、29はガス導入管、30は冷却水配管であ
る。
【0022】このECR形エッチング装置の基板ステー
ジ22に半導体基板21をセットし、傾斜機構23によ
って基板ステージ22を任意の角度θ(0°<θ<90
°)傾斜させる。ガス導入管29より例えばArガス3
0sccmをプラズマ処理室25内に導入し、処理圧力
0.5mTorr、マイクロ波パワー700Wの条件
で、回転機構23′によって基板ステージ22を回転さ
せながら、半導体基板21上に形成された絶縁膜(図示
せず)に第2の異方性エッチングを行う。
【0023】上記の方法によれば、半導体基板の傾斜角
度を調整して第2の異方性エッチング18を行うことに
よって、テーパー部19の断面形状を任意かつ微細に制
御できるので、等方性エッチングのようにテーパー部1
9の横方向の拡がりが必要以上に大きくなることはな
い。
【0024】また、第2の異方性エッチング18によっ
て開孔部17の表面近傍のみがエッチングされ、開孔部
17のコンタクト開口の大きさは変わらないので、第1
の異方性エッチング16の際に基板表面に達する開孔部
17を高精度に形成することができ、このコンタクト面
が必要以上に大きくなることもない。
【0025】図2は実際の16MDRAM相当のデバイ
スに上記コンタクトホールを適用した例であり、10は
半導体基板、11はゲート電極、12及び14は絶縁
膜、13及び15は配線を示しており、絶縁膜12及び
14にテーパー部19と開孔部17とを有するコンタク
トホール20が形成されている。
【0026】この構造において、コンタクトホール20
がテーパー部19を有することで配線15のカバレッジ
が改善されているが、特にテーパー部19の形成時に、
ウエットエッチングと比べ横方向のテーパー形状の任意
かつ微細な制御ができるため、テーパー部19に隣接し
て配線13が存在する場合でも、配線13と配線15と
のショートが発生する恐れはない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンタクトホールのテーパー部の断面形状を任意かつ微
細に制御することができ、また、テーパー部の横方向の
拡がり及び基板に対するコンタクト開口の大きさが過剰
になることなく、所望の寸法及び形状のコンタクトホー
ルを形成することができる。その結果、配線形成時の断
線又はカバレッジ不良がなくなり、さらに、コンタクト
ホールによる配線とこれに近接する配線との間隔をショ
ートの心配なく必要最小限の寸法で設計できるので、半
導体装置の集積度と信頼性とを共に著しく向上させるこ
とができる。しかも、最終的なコンタクトホールを形成
するまでの工程数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるテーパー状コンタクトホ
ールの形成方法を工程順に示す断面図である。
【図2】本発明の実施例によるコンタクトホールを適用
したDRAMの模式構造を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例において第2の異方性エッチン
グを行う装置の概略断面図である。
【図4】従来のテーパー状コンタクトホールの形成方法
を工程順に示す断面図である。
【図5】従来のコンタクトホールを適用したDRAMの
模式構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1、10 シリコン基板 2、12、14 絶縁膜 3 レジスト 11 ゲート電極 13、15 配線 16 第1の異方性エッチング 17 開孔部 18 第2の異方性エッチング 19 テーパー部 20 コンタクトホール 21 半導体基板 22 基板ステージ 23 傾斜機構 23′ 回転機構 24 基板処理室 25 プラズマ処理室 26 マグネットコイル 27 導波管 28 ガス排気管 29 ガス導入管 30 冷却水配管
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/88 F

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された絶縁膜上にレ
    ジストパターンを形成し、このレジストパターンをマス
    クとして、前記半導体基板表面が露出するまで前記絶縁
    膜に第1の異方性エッチングを施す第一の工程と、 この第一の工程の後、前記レジストパターンを前記絶縁
    膜上から除去し、前記半導体基板を回転させ且つこの半
    導体基板に対して斜め方向から、前記第一の工程におい
    て前記絶縁膜に形成された開孔部の表面近傍に第2の異
    方性エッチングを施す第二の工程とを有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
JP20023393A 1993-07-20 1993-07-20 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0737869A (ja)

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