JPH0855837A - マスクを用いた開口部形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
マスクを用いた開口部形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH0855837A JPH0855837A JP20814994A JP20814994A JPH0855837A JP H0855837 A JPH0855837 A JP H0855837A JP 20814994 A JP20814994 A JP 20814994A JP 20814994 A JP20814994 A JP 20814994A JP H0855837 A JPH0855837 A JP H0855837A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 開口部ないしは開口部をなす接続孔の形成に
ついて、テーパを付けて開口部の埋め込み性を良好に
し、あるいは接続材料のカバレッジを良好にするととも
に、しかも微細化を損なうことを抑制した開口部形成方
法、及び半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 開口1を有するマスク2を下地上に形成し
て、これを用いて下地に開口部4を形成する開口部形成
方法であって、上記マスク(単層膜または多層膜から成
る)の開口1はその特定方向の寸法を大きく形成するこ
とにより、開口部を該マスク形状を反映したテーパ状に
形成する。
ついて、テーパを付けて開口部の埋め込み性を良好に
し、あるいは接続材料のカバレッジを良好にするととも
に、しかも微細化を損なうことを抑制した開口部形成方
法、及び半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 開口1を有するマスク2を下地上に形成し
て、これを用いて下地に開口部4を形成する開口部形成
方法であって、上記マスク(単層膜または多層膜から成
る)の開口1はその特定方向の寸法を大きく形成するこ
とにより、開口部を該マスク形状を反映したテーパ状に
形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マスクを用いた開口部
形成方法、及び半導体装置の製造方法に関する。本発明
は、特に、微細な開口部を形成する場合に、また、微細
化集積化した半導体装置における接続孔(コンタクトホ
ールやヴィアホール)を製造する場合に好適に利用でき
るものである。
形成方法、及び半導体装置の製造方法に関する。本発明
は、特に、微細な開口部を形成する場合に、また、微細
化集積化した半導体装置における接続孔(コンタクトホ
ールやヴィアホール)を製造する場合に好適に利用でき
るものである。
【0002】
【従来の技術】各種の分野で小型化・集積化が進んでお
り、その構造加工について様々な要請がなされるに至っ
ている。
り、その構造加工について様々な要請がなされるに至っ
ている。
【0003】例えば、半導体装置の分野では、例えばU
LSIにおいて、その微細化・高集積化に伴い、複数の
配線層を層間絶縁膜を挟んで積層する多層配線構造が用
いられている。この場合、上層の配線構造と下層の配線
層との接続は、従来より、層間絶縁層にコンタクトホー
ルまたはヴィアホールと称される接続孔を形成すること
により行ってきた。具体的には、下層の配線層の上に層
間絶縁層を形成し、更に層間絶縁層上に上層配線層を敷
設した構造の場合、この層間絶縁層に接続孔を形成し、
上層配線層を該形成した接続孔に入り込ませることで、
下層配線層と上層配線層を電気的、機械的に接続する。
あるいは接続孔を、上層配線材料とは別の導電材で埋め
込んで接続をとることもできる。
LSIにおいて、その微細化・高集積化に伴い、複数の
配線層を層間絶縁膜を挟んで積層する多層配線構造が用
いられている。この場合、上層の配線構造と下層の配線
層との接続は、従来より、層間絶縁層にコンタクトホー
ルまたはヴィアホールと称される接続孔を形成すること
により行ってきた。具体的には、下層の配線層の上に層
間絶縁層を形成し、更に層間絶縁層上に上層配線層を敷
設した構造の場合、この層間絶縁層に接続孔を形成し、
上層配線層を該形成した接続孔に入り込ませることで、
下層配線層と上層配線層を電気的、機械的に接続する。
あるいは接続孔を、上層配線材料とは別の導電材で埋め
込んで接続をとることもできる。
【0004】ところで、層間絶縁層としては、この上下
の配線層同士が電気的に十分に絶縁されており、また耐
圧性に優れていることが必須である。そのためには絶縁
層も相当程度の厚さが必要となる。そのため、層間絶縁
層に形成する接続孔も相当に深いものであることを余儀
なくされている。かつ、LSIの集積化に伴い、接続孔
の開口径、配線幅、配線のピッチの縮小化が必要とされ
ている。これらの要因から、接続孔は高アスペクト比と
ならざるを得ない傾向にある。
の配線層同士が電気的に十分に絶縁されており、また耐
圧性に優れていることが必須である。そのためには絶縁
層も相当程度の厚さが必要となる。そのため、層間絶縁
層に形成する接続孔も相当に深いものであることを余儀
なくされている。かつ、LSIの集積化に伴い、接続孔
の開口径、配線幅、配線のピッチの縮小化が必要とされ
ている。これらの要因から、接続孔は高アスペクト比と
ならざるを得ない傾向にある。
【0005】上層配線層の形成手段としては、Alスパ
ッタ、タングステンCVDなどが一般的に行われている
が、接続孔の高アスペクト比化に伴い、Alスパッタに
おいてはカバレッジの向上、W−CVDにおいてはコン
タクト内の「す」(中空)を取り除くことが要求されて
いる。従来は接続孔入口にテーパを付けることで、これ
らの要求に対応していた。しかし、テーパ無しに比べテ
ーパ加工を施した場合、デザインルールの縮小化に対し
て、配線間ピッチを広げざるを得ない等の観点から、不
利であった。
ッタ、タングステンCVDなどが一般的に行われている
が、接続孔の高アスペクト比化に伴い、Alスパッタに
おいてはカバレッジの向上、W−CVDにおいてはコン
タクト内の「す」(中空)を取り除くことが要求されて
いる。従来は接続孔入口にテーパを付けることで、これ
らの要求に対応していた。しかし、テーパ無しに比べテ
ーパ加工を施した場合、デザインルールの縮小化に対し
て、配線間ピッチを広げざるを得ない等の観点から、不
利であった。
【0006】例えば、従来技術では、円形のコンタクト
ホールに等方的にテーパを加工するので、配線間のピッ
チを広くしなければならなくなり、配線幅の縮小に追い
ついていけない。図を用いて説明すると、コンタクトホ
ール4aがテーパ無しの場合、図22(a)(平面)及
び図23(a)(断面)に示すように、配線間ピッチは
L1で済んでいたのに対し、コンタクトホール4aがテ
ーパ付きの場合、図22(b)(平面)及び図23
(b)(断面)に示すように、これにより大きいL2
(L2>L1)のピッチを必要とすることになる。なお
図中、符号5は下層配線層、3は層間膜、7は上層配線
層である。
ホールに等方的にテーパを加工するので、配線間のピッ
チを広くしなければならなくなり、配線幅の縮小に追い
ついていけない。図を用いて説明すると、コンタクトホ
ール4aがテーパ無しの場合、図22(a)(平面)及
び図23(a)(断面)に示すように、配線間ピッチは
L1で済んでいたのに対し、コンタクトホール4aがテ
ーパ付きの場合、図22(b)(平面)及び図23
(b)(断面)に示すように、これにより大きいL2
(L2>L1)のピッチを必要とすることになる。なお
図中、符号5は下層配線層、3は層間膜、7は上層配線
層である。
【0007】例えば、層間絶縁層に開口部を形成する
際、層間絶縁層に高加熱流動性領域と低加熱流動性領域
を形成し、高加熱流動性領域に開口部を形成し、層間絶
縁層に加熱処理を施して、開口部の周辺の高加熱流動性
領域にテーパを付与する技術が提案されている(特開平
5−144952号)が、これはやはり等方的なテーパ
付与であり、テーパの分どの方向にもピッチを広げなく
てはならない。
際、層間絶縁層に高加熱流動性領域と低加熱流動性領域
を形成し、高加熱流動性領域に開口部を形成し、層間絶
縁層に加熱処理を施して、開口部の周辺の高加熱流動性
領域にテーパを付与する技術が提案されている(特開平
5−144952号)が、これはやはり等方的なテーパ
付与であり、テーパの分どの方向にもピッチを広げなく
てはならない。
【0008】また、層間配線用コンタクト形成におい
て、あらかじめコンタクトの開口部に開口部より小さい
径のマスクを形成し、さらに上部にコンタクトと同一径
のマスクを形成してドライエッチングする方法が提案さ
れているが、これも同様である。
て、あらかじめコンタクトの開口部に開口部より小さい
径のマスクを形成し、さらに上部にコンタクトと同一径
のマスクを形成してドライエッチングする方法が提案さ
れているが、これも同様である。
【0009】
【発明の目的】本発明は、開口部ないしは開口部をなす
接続孔の形成について、テーパを付けて開口部の埋め込
み性を良好にし、あるいは接続材料のカバレッジを良好
にするとともに、しかも微細化を損なうことを抑制した
開口部形成方法、及び半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
接続孔の形成について、テーパを付けて開口部の埋め込
み性を良好にし、あるいは接続材料のカバレッジを良好
にするとともに、しかも微細化を損なうことを抑制した
開口部形成方法、及び半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明
は、開口を有するマスクを下地上に形成して、これを用
いて下地に開口部を形成する開口部形成方法であって、
上記マスクの開口はその特定方向の寸法を大きく形成す
ることにより、開口部を該マスク形状を反映したテーパ
状に形成することを特徴とするマスクを用いた開口部形
成方法であって、これにより上記目的を達成するもので
ある。
は、開口を有するマスクを下地上に形成して、これを用
いて下地に開口部を形成する開口部形成方法であって、
上記マスクの開口はその特定方向の寸法を大きく形成す
ることにより、開口部を該マスク形状を反映したテーパ
状に形成することを特徴とするマスクを用いた開口部形
成方法であって、これにより上記目的を達成するもので
ある。
【0011】本出願の請求項2の発明は、マスクが単層
膜であり、該マスクの開口底面が円形もしくは多角形、
もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしく
は長多角形をなし、マスクの開口上面が同じ特定方向の
寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなして
いることを特徴とする請求項1に記載のマスクを用いた
開口部形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
膜であり、該マスクの開口底面が円形もしくは多角形、
もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしく
は長多角形をなし、マスクの開口上面が同じ特定方向の
寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなして
いることを特徴とする請求項1に記載のマスクを用いた
開口部形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0012】本出願の請求項3の発明は、マスクが2以
上の積層膜であり、下方側のマスクの開口が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし、上方側のマスクの開口が
同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長
多角形をなしていることを特徴とする請求項1に記載の
マスクを用いた開口部形成方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。
上の積層膜であり、下方側のマスクの開口が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし、上方側のマスクの開口が
同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長
多角形をなしていることを特徴とする請求項1に記載の
マスクを用いた開口部形成方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。
【0013】本出願の請求項4の発明は、開口を有する
マスクを下地絶縁層上に形成して、これを用いて下地絶
縁層に開口部をなす接続孔を形成する工程を有する半導
体装置の製造方法であって、マスクの開口はその特定方
向の寸法を大きく形成することにより、接続孔を該マス
ク形状を反映したテーパ状に形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
マスクを下地絶縁層上に形成して、これを用いて下地絶
縁層に開口部をなす接続孔を形成する工程を有する半導
体装置の製造方法であって、マスクの開口はその特定方
向の寸法を大きく形成することにより、接続孔を該マス
ク形状を反映したテーパ状に形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
【0014】本出願の請求項5の発明は、マスクが単層
膜であり、該マスクの開口底面が円形もしくは多角形、
もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしく
は長多角形をなし、マスクの開口上面が同じ特定方向の
寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなして
いることを特徴とする請求項4に記載のマスクを用いた
半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
膜であり、該マスクの開口底面が円形もしくは多角形、
もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしく
は長多角形をなし、マスクの開口上面が同じ特定方向の
寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなして
いることを特徴とする請求項4に記載のマスクを用いた
半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を
達成するものである。
【0015】本出願の請求項6の発明は、マスクが2以
上の積層膜であり、下方側のマスクの開口が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし、上方側のマスクの開口が
同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長
多角形をなしていることを特徴とする請求項1に記載の
マスクを用いた半導体装置の製造方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。
上の積層膜であり、下方側のマスクの開口が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし、上方側のマスクの開口が
同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長
多角形をなしていることを特徴とする請求項1に記載の
マスクを用いた半導体装置の製造方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。
【0016】本発明は、絶縁膜に開口部を形成する接続
孔(コンタクトホールもしくはヴィアホール)形成方法
において、フォトリソグラフィー時のマスクとするレジ
ストに形成する開口の形状を反映したエッチングを施す
ことにより、特定の方向にのみ特に大きくテーパを付し
た接続孔を得る態様で好ましく実施することができる。
孔(コンタクトホールもしくはヴィアホール)形成方法
において、フォトリソグラフィー時のマスクとするレジ
ストに形成する開口の形状を反映したエッチングを施す
ことにより、特定の方向にのみ特に大きくテーパを付し
た接続孔を得る態様で好ましく実施することができる。
【0017】あるいは本発明は、絶縁膜に開口部を形成
する接続孔(コンタクトホールもしくはヴィアホール)
形成方法において、フォトリソグラフィー時にレジスト
によりマスクを形成する際、あらかじめコンタクト開口
部該当位置に開口部より小さな形の楕円形もしくは長方
形の下方側マスクを形成し、さらにその上部に同軸のよ
り大きな楕円形もしくは長方形の上方側マスクを形成す
ることにより、特定の方向に特に大きくテーパを付した
接続孔を得る態様で好ましく実施することができる。
する接続孔(コンタクトホールもしくはヴィアホール)
形成方法において、フォトリソグラフィー時にレジスト
によりマスクを形成する際、あらかじめコンタクト開口
部該当位置に開口部より小さな形の楕円形もしくは長方
形の下方側マスクを形成し、さらにその上部に同軸のよ
り大きな楕円形もしくは長方形の上方側マスクを形成す
ることにより、特定の方向に特に大きくテーパを付した
接続孔を得る態様で好ましく実施することができる。
【0018】また、上記において、単層のレジストマス
クの開口底面と開口上面の双方の楕円形もしくは多角形
について、その長軸方向のみの大きさを変え短軸方向は
等しくすることにより、特定方向のみにテーパ付けをす
る態様で好ましく実施することができる。あるいは、下
方側マスクと上方側マスクに形成する各々の楕円形もし
くは多角形について、その長軸方向のみの大きさを変え
短軸方向は等しくすることにより、特定方向のみにテー
パ付けをする態様で好ましく実施することができる。
クの開口底面と開口上面の双方の楕円形もしくは多角形
について、その長軸方向のみの大きさを変え短軸方向は
等しくすることにより、特定方向のみにテーパ付けをす
る態様で好ましく実施することができる。あるいは、下
方側マスクと上方側マスクに形成する各々の楕円形もし
くは多角形について、その長軸方向のみの大きさを変え
短軸方向は等しくすることにより、特定方向のみにテー
パ付けをする態様で好ましく実施することができる。
【0019】また、上記において、形成した接続孔(コ
ンタクトホールやヴィアホール)に配線材料を埋め込む
態様で好ましく実施することができる。
ンタクトホールやヴィアホール)に配線材料を埋め込む
態様で好ましく実施することができる。
【0020】また、該配線材料の埋め込みに、スパッ
タ、もしくはCVDを用いる態様で好ましく実施するこ
とができる。
タ、もしくはCVDを用いる態様で好ましく実施するこ
とができる。
【0021】また、該配線材料として、Al合金、W合
金、Ti,Ni合金を用いる態様で好ましく実施するこ
とができる。
金、Ti,Ni合金を用いる態様で好ましく実施するこ
とができる。
【0022】また上記において、上部配線層の進行方向
にのみテーパ付けを行うことで、テーパを施した方向の
開口径を配線幅よりさらに大きい径で形成することもで
きる。
にのみテーパ付けを行うことで、テーパを施した方向の
開口径を配線幅よりさらに大きい径で形成することもで
きる。
【0023】
【作用】本発明によれば、開口を有するマスクを下地上
に形成して、これを用いて下地に開口部(接続孔等)を
形成する際に、マスクの開口はその特定方向の寸法を大
きく形成することにより、開口部(接続孔等)を該マス
ク形状を反映したテーパ状に形成するものであるので、
テーパを付したい特定の所望方向(例えば上層配線の長
手方向に沿う方向)にのみテーパを付した開口部(接続
孔)を形成できる。この結果、テーパを付さなくてもよ
い方向について微細化が損なわれない。よって、開口部
の埋め込み性や配線材料のカバレージを確保しつつ、微
細化を損なわないで済むという作用がもたらされる。
に形成して、これを用いて下地に開口部(接続孔等)を
形成する際に、マスクの開口はその特定方向の寸法を大
きく形成することにより、開口部(接続孔等)を該マス
ク形状を反映したテーパ状に形成するものであるので、
テーパを付したい特定の所望方向(例えば上層配線の長
手方向に沿う方向)にのみテーパを付した開口部(接続
孔)を形成できる。この結果、テーパを付さなくてもよ
い方向について微細化が損なわれない。よって、開口部
の埋め込み性や配線材料のカバレージを確保しつつ、微
細化を損なわないで済むという作用がもたらされる。
【0024】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に示す実施例により限定を受けるものではない。
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に示す実施例により限定を受けるものではない。
【0025】実施例1 この実施例は、本発明を微細化・集積化した半導体集積
回路装置について、特にその接続孔及びこれを埋め込ん
で配線を形成する配線形成方法について、適用したもの
である。
回路装置について、特にその接続孔及びこれを埋め込ん
で配線を形成する配線形成方法について、適用したもの
である。
【0026】図1ないし図4は、開口部である接続孔を
形成するため、下地上にマスクパターンを形成した段階
の構造を示すもので、図1は平面図、図2は図1におけ
るI−I′方向断面図、図3は同じくII−II′方向
断面図、図4は破断斜視図である。図5及び図6は、開
口部(接続孔)形成中(ここではRIE中)の状態を示
す各々I−I′方向断面、II−II′方向断面に対応
する図である。図7ないし図9は、開口部(接続孔)形
成後の状態を示す図で、各々図1ないし図3に対応して
いる。
形成するため、下地上にマスクパターンを形成した段階
の構造を示すもので、図1は平面図、図2は図1におけ
るI−I′方向断面図、図3は同じくII−II′方向
断面図、図4は破断斜視図である。図5及び図6は、開
口部(接続孔)形成中(ここではRIE中)の状態を示
す各々I−I′方向断面、II−II′方向断面に対応
する図である。図7ないし図9は、開口部(接続孔)形
成後の状態を示す図で、各々図1ないし図3に対応して
いる。
【0027】本実施例は、開口1を有するマスク2を下
地3上に形成して、このマスク2を用いて下地3に開口
部を形成する開口部形成方法であり、特にここでは、開
口1を有するマスクを下地3である絶縁層上に形成し
て、これを用いて下地3(絶縁層である層間膜)に開口
部4をなす接続孔を形成する工程を有する半導体装置の
製造方法であって、図1ないし図4に示すように、マス
ク2の開口1は、その特定方向の寸法(図ではI−I′
方向の寸法)を大きく形成することにより、開口部4
(接続孔)を該マスク2の形状を反映したテーパ状に形
成するものである。特に本実施例におけるマスク2は、
単層膜であり、該マスク2の開口底面11が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし(ここでは長径/短径の比
の小さい楕円形をなしている)、マスク2の開口上面1
2が同じ特定方向(I−I′方向)の寸法を大きく形成
した楕円形もしくは長多角形をなしている(ここでは長
径/短径の比の大きい楕円形をなしている)構成とし
た。
地3上に形成して、このマスク2を用いて下地3に開口
部を形成する開口部形成方法であり、特にここでは、開
口1を有するマスクを下地3である絶縁層上に形成し
て、これを用いて下地3(絶縁層である層間膜)に開口
部4をなす接続孔を形成する工程を有する半導体装置の
製造方法であって、図1ないし図4に示すように、マス
ク2の開口1は、その特定方向の寸法(図ではI−I′
方向の寸法)を大きく形成することにより、開口部4
(接続孔)を該マスク2の形状を反映したテーパ状に形
成するものである。特に本実施例におけるマスク2は、
単層膜であり、該マスク2の開口底面11が円形もしく
は多角形、もしくは特定方向の寸法を大きく形成した楕
円形もしくは長多角形をなし(ここでは長径/短径の比
の小さい楕円形をなしている)、マスク2の開口上面1
2が同じ特定方向(I−I′方向)の寸法を大きく形成
した楕円形もしくは長多角形をなしている(ここでは長
径/短径の比の大きい楕円形をなしている)構成とし
た。
【0028】本実施例では具体的には、各図に示すよう
に、半導体基板6上に形成された下層配線層5上の層間
膜を下地3とし、この下地3(層間膜)に上層配線層
(図示せず)とのコンタクトをとるための接続孔とし
て、開口部4(図7ないし図9参照)を形成する。
に、半導体基板6上に形成された下層配線層5上の層間
膜を下地3とし、この下地3(層間膜)に上層配線層
(図示せず)とのコンタクトをとるための接続孔とし
て、開口部4(図7ないし図9参照)を形成する。
【0029】本実施例では、接続孔のテーパを特定の方
向のみに選択的に加工することにより、配線間のピッチ
を広げることなしに、接続孔における配線材料のカバレ
ッジを向上させることができるようにした。
向のみに選択的に加工することにより、配線間のピッチ
を広げることなしに、接続孔における配線材料のカバレ
ッジを向上させることができるようにした。
【0030】テーパを付ける方向としては、図24のI
−I′方向、つまり上層配線層7の走行方向に付けるこ
とが望ましいので、この実施例ではその構造とした。以
下に具体的な開口部4(接続孔)形成方法を記述する。
−I′方向、つまり上層配線層7の走行方向に付けるこ
とが望ましいので、この実施例ではその構造とした。以
下に具体的な開口部4(接続孔)形成方法を記述する。
【0031】まず図1ないし図4に示すように、マスク
2とするフォトレジストの形成時に、レジストの開口1
についてその上層配線の走行方向(I−I′方向)のみ
にテーパを形成する。この例では楕円形を開口形状と
し、また、エッチング方法としてRIEをとりあげた
が、開口形状は長方形や他の長多角形であっても構わな
いし、エッチング方法も他の手段でも構わない。
2とするフォトレジストの形成時に、レジストの開口1
についてその上層配線の走行方向(I−I′方向)のみ
にテーパを形成する。この例では楕円形を開口形状と
し、また、エッチング方法としてRIEをとりあげた
が、開口形状は長方形や他の長多角形であっても構わな
いし、エッチング方法も他の手段でも構わない。
【0032】例として、上記のように図1ないし図4の
とおりパターニングしたマスク2を用いて、下地3を下
記条件でエッチングした。
とおりパターニングしたマスク2を用いて、下地3を下
記条件でエッチングした。
【0033】ガス系 CH4 /CHF3 /Ar=4
/25/80sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
/25/80sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
【0034】このとき、下地3である層間膜をなすここ
では酸化膜(例えばBPSG)は、マスク2の形状を反
映した形で、I−I′方向にのみテーパを持つ形状で形
成される。図5及び図6にRIE中の状態を示し(形成
途上の開口部(接続孔)を符号4′で示す)、図7ない
し図9にRIE後の状態(開口部4の形成終了状態)を
示すとおりである。この結果、コンタクトパッドを配線
幅より無意味に大きくする必要がなくなり、即ち図25
に示すような等方性テーパ型パッドの如く配線間ピッチ
を広いL1にする必要なく、図26に示す如く上方配線
層7の配線間ピッチは、より小さいL2でよく(L1>
L2)、従って、配線幅のピッチを広げなくて済むこと
になる。なお図25、図26において、それぞれ開口部
(接続孔)を符号4b,4で示す。
では酸化膜(例えばBPSG)は、マスク2の形状を反
映した形で、I−I′方向にのみテーパを持つ形状で形
成される。図5及び図6にRIE中の状態を示し(形成
途上の開口部(接続孔)を符号4′で示す)、図7ない
し図9にRIE後の状態(開口部4の形成終了状態)を
示すとおりである。この結果、コンタクトパッドを配線
幅より無意味に大きくする必要がなくなり、即ち図25
に示すような等方性テーパ型パッドの如く配線間ピッチ
を広いL1にする必要なく、図26に示す如く上方配線
層7の配線間ピッチは、より小さいL2でよく(L1>
L2)、従って、配線幅のピッチを広げなくて済むこと
になる。なお図25、図26において、それぞれ開口部
(接続孔)を符号4b,4で示す。
【0035】本実施例においては、特定方向についてテ
ーパをつけてカバレッジを良好にし、かつそれ以外の方
向については細密にするわけであるが、この両者の調整
は、マスク2上のテーパ角を変化させることで、形成さ
れる開口部4(接続孔)のテーパ角を変化させることに
より行うことができる。具体的には、マスク2の開口1
の上面12の長軸/短軸と、開口下面11の長軸/短軸
の比を変化させて調整することで可能となる。
ーパをつけてカバレッジを良好にし、かつそれ以外の方
向については細密にするわけであるが、この両者の調整
は、マスク2上のテーパ角を変化させることで、形成さ
れる開口部4(接続孔)のテーパ角を変化させることに
より行うことができる。具体的には、マスク2の開口1
の上面12の長軸/短軸と、開口下面11の長軸/短軸
の比を変化させて調整することで可能となる。
【0036】本実施例においては、上層配線層の走行方
向に長軸をもつ楕円構造の開口1を有するマスク2を用
いたので、接続孔4のテーパは該長軸方向に対応する方
向のみに付く。短軸方向に対応する方向では、基板と垂
直に接続孔4が形成されることになる(図8と図9との
対比参照)。
向に長軸をもつ楕円構造の開口1を有するマスク2を用
いたので、接続孔4のテーパは該長軸方向に対応する方
向のみに付く。短軸方向に対応する方向では、基板と垂
直に接続孔4が形成されることになる(図8と図9との
対比参照)。
【0037】本実施例における配線構造は、下層配線層
及び上層配線層について、以下のとおりとした。また、
下地である層間膜、及びマスクの構造についても、以下
に示す。
及び上層配線層について、以下のとおりとした。また、
下地である層間膜、及びマスクの構造についても、以下
に示す。
【0038】配線材料(下層Al) Ti/TiN/A
l−0.5%Cu/Ti/TiN 配線材料(上層Al) Ti/TiN/Al−0.5%
Cu/Ti/TiN (但し、Ti30nm/TiN10nm/Al−Cu5
00nm/Ti及びTiN10nmの各膜厚とした。) 層間膜 P−TEOS 500nm マスク膜厚 1μm マスクの開口径 開口底部で 0.5μm 開口上面長軸 1.0μm 開口上面短軸 0.5μm 開口底面長軸 0.7μm 開口底面短軸 0.5μm
l−0.5%Cu/Ti/TiN 配線材料(上層Al) Ti/TiN/Al−0.5%
Cu/Ti/TiN (但し、Ti30nm/TiN10nm/Al−Cu5
00nm/Ti及びTiN10nmの各膜厚とした。) 層間膜 P−TEOS 500nm マスク膜厚 1μm マスクの開口径 開口底部で 0.5μm 開口上面長軸 1.0μm 開口上面短軸 0.5μm 開口底面長軸 0.7μm 開口底面短軸 0.5μm
【0039】開口部(接続孔)形成のRIE条件は下記
のとおりとした。
のとおりとした。
【0040】RIE条件 ガス系 CH4 /CHF3 /Ar=4/25/80
sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
【0041】以上によって、カバレッジと微細化を両立
した配線を得られる接続構造が形成できた。
した配線を得られる接続構造が形成できた。
【0042】この開口部(接続孔)形成後は、通常の手
法に従って、上層配線層を形成して配線構造を構成し、
必要に応じ各種処理を施し、半導体装置とする。
法に従って、上層配線層を形成して配線構造を構成し、
必要に応じ各種処理を施し、半導体装置とする。
【0043】本実施例によれば、任意の方向にのみテー
パを施すことが可能となったことから、配線間のピッチ
を広げる必要がなくなり、しかも上層配線層との接触面
積を拡大し配線材料のカバレッジを向上させ、コンタク
トの信頼性を高めることが可能となる。また本実施例
は、このメリットを、従来プロセスの適用で実現可能で
ある。
パを施すことが可能となったことから、配線間のピッチ
を広げる必要がなくなり、しかも上層配線層との接触面
積を拡大し配線材料のカバレッジを向上させ、コンタク
トの信頼性を高めることが可能となる。また本実施例
は、このメリットを、従来プロセスの適用で実現可能で
ある。
【0044】実施例2 この実施例は、マスクを2以上の多層、特に2層とした
場合である。即ちここでは、特定方向へのテーパの形成
のため、フォトレジスト工程で2度マスクを形成する2
重マスク法を利用した。ここで使用するマスクはやはり
楕円形でも長方形(ないし他の長多角形)でも構わない
が、説明を簡略化する意味で、楕円形のマスクの使用を
とりあげる。
場合である。即ちここでは、特定方向へのテーパの形成
のため、フォトレジスト工程で2度マスクを形成する2
重マスク法を利用した。ここで使用するマスクはやはり
楕円形でも長方形(ないし他の長多角形)でも構わない
が、説明を簡略化する意味で、楕円形のマスクの使用を
とりあげる。
【0045】図10ないし図12は、開口部である接続
孔を形成するため、下地上に第1のマスクパターン(下
方側のマスク21)を形成した段階を示すもので、図1
0は平面図、図11は図10におけるI−I′方向断面
図、図12は同じくII−II′方向断面図である。図
13ないし図16は、第2のマスクパターンを形成した
段階を示すもので、図13ないし図15は各々図10な
いし図12に対応し、図16は破断斜視図である。図1
7及び図18は、開口部(接続孔)形成中(ここではR
IE中)の状態を示す各々I−I′方向断面図、II−
II′方向断面に対応する図である。図19ないし図2
1は、開口部(接続孔)形成後の状態を示す図で、各々
図10ないし図12に対応している。
孔を形成するため、下地上に第1のマスクパターン(下
方側のマスク21)を形成した段階を示すもので、図1
0は平面図、図11は図10におけるI−I′方向断面
図、図12は同じくII−II′方向断面図である。図
13ないし図16は、第2のマスクパターンを形成した
段階を示すもので、図13ないし図15は各々図10な
いし図12に対応し、図16は破断斜視図である。図1
7及び図18は、開口部(接続孔)形成中(ここではR
IE中)の状態を示す各々I−I′方向断面図、II−
II′方向断面に対応する図である。図19ないし図2
1は、開口部(接続孔)形成後の状態を示す図で、各々
図10ないし図12に対応している。
【0046】本実施例では、各図に示すように、マスク
が2以上の積層膜21,22であり、下方側のマスク2
1の開口1aが円形もしくは多角形、もしくは特定方向
の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をな
し、上方側のマスク22の開口1bが同じ特定方向の寸
法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなしてい
る。
が2以上の積層膜21,22であり、下方側のマスク2
1の開口1aが円形もしくは多角形、もしくは特定方向
の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をな
し、上方側のマスク22の開口1bが同じ特定方向の寸
法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をなしてい
る。
【0047】本実施例では、下地3である層間膜を形成
した半導体基板6上に、下方側マスク21形成のためレ
ジストを80nm厚で塗布し、このレジストを露光、現
像、除去し、パターニングを行う(図10ないし図1
2)。得られた下方側マスク21の形状は、楕円形をし
ており、長軸方向は上層配線層の走行方向と平行方向で
ある。長軸/短軸の比は1.2程度が適当である。レジ
ストに全面UV照射を行い、180℃で熱硬化させる。
した半導体基板6上に、下方側マスク21形成のためレ
ジストを80nm厚で塗布し、このレジストを露光、現
像、除去し、パターニングを行う(図10ないし図1
2)。得られた下方側マスク21の形状は、楕円形をし
ており、長軸方向は上層配線層の走行方向と平行方向で
ある。長軸/短軸の比は1.2程度が適当である。レジ
ストに全面UV照射を行い、180℃で熱硬化させる。
【0048】次に熱硬化させたレジスト(マスク21)
上にさらにレジストを1μm塗布し、上方側マスク22
を形成する(図13ないし図16)。本実施例における
上方側マスク22は、以下のような形状を有する。
上にさらにレジストを1μm塗布し、上方側マスク22
を形成する(図13ないし図16)。本実施例における
上方側マスク22は、以下のような形状を有する。
【0049】その開口1bが楕円形であり、その中心
はマスク21の開口1aの中心と位置的に重なる。 開口1bの長軸方向は、マスク21の開口1aと同様
に、上層配線層の走行方向と平行方向である。 開口1bの短軸は、マスク21の開口1aの短軸と同
長、同方向である。 開口1bの長軸は、マスク21の開口1aの長軸の
1.5倍程度の長さが望ましい。
はマスク21の開口1aの中心と位置的に重なる。 開口1bの長軸方向は、マスク21の開口1aと同様
に、上層配線層の走行方向と平行方向である。 開口1bの短軸は、マスク21の開口1aの短軸と同
長、同方向である。 開口1bの長軸は、マスク21の開口1aの長軸の
1.5倍程度の長さが望ましい。
【0050】本実施例においては、このような2重に形
成したマスクを用いることにより、特定方向にテーパを
施すことが可能となる。
成したマスクを用いることにより、特定方向にテーパを
施すことが可能となる。
【0051】本実施例における具体的な構造及び条件
は、下記に説明するとおりである。
は、下記に説明するとおりである。
【0052】まず、本実施例における配線構造、及び層
間膜、下方側及び上方側マスクの構造は、以下のとおり
とした。
間膜、下方側及び上方側マスクの構造は、以下のとおり
とした。
【0053】配線材料 下層Al Ti/TiN/Al−Cu/Ti/TiN (但し、Ti30nm/TiN10nm/Al−Cu5
00nm/Ti及びTiN10nmの各膜厚とした。) 層間膜(酸化膜) P−TEOS 500nm 下方側マスク21 80nm 上方側マスク22 1μm ねらいコンタクト径 0.5μm
00nm/Ti及びTiN10nmの各膜厚とした。) 層間膜(酸化膜) P−TEOS 500nm 下方側マスク21 80nm 上方側マスク22 1μm ねらいコンタクト径 0.5μm
【0054】詳しくは、本実施例では下層AlをRIE
して下層配線層5を形成し、後処理を行った後、P−T
EOSを500nm敷いて層間膜3を形成する。下方側
マスク21の形成用材料として80nmのレジストを敷
く。このレジストをパターニングして開口1aを形成
し、全面UV照射で180℃加熱して熱硬化させて、マ
スク21を得る。その後、上方側マスク22の形成用材
料としてレジストを1μm敷く。テーパを付ける方向
は、上層配線の走行方向となる。本実施例では、開口1
a,1bを下記の寸法とした。即ちテーパを付ける方向
の軸のみ、マスク21、マスク22の各開口1a,1b
の径を変える。
して下層配線層5を形成し、後処理を行った後、P−T
EOSを500nm敷いて層間膜3を形成する。下方側
マスク21の形成用材料として80nmのレジストを敷
く。このレジストをパターニングして開口1aを形成
し、全面UV照射で180℃加熱して熱硬化させて、マ
スク21を得る。その後、上方側マスク22の形成用材
料としてレジストを1μm敷く。テーパを付ける方向
は、上層配線の走行方向となる。本実施例では、開口1
a,1bを下記の寸法とした。即ちテーパを付ける方向
の軸のみ、マスク21、マスク22の各開口1a,1b
の径を変える。
【0055】開口径 底部で0.5μm マスク21長軸の開口1a:0.7μm マスク21短軸の開口1a:0.5μm マスク22長軸の開口1b:1.0μm マスク22短軸の開口1b:0.5μm
【0056】その後、開口部(接続孔)形成のためのR
IEを、下記の条件で行う。
IEを、下記の条件で行う。
【0057】RIE条件 ガス系 CH4 /CHF3 /Ar=4/25/80
sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
sccm 磁束密度 60Gauss(6mT) 圧力 128mTorr(17Pa) 電力 600W
【0058】実施例1同様、テーパ角は下方側マスク2
1、上方側マスク22の開口径に依存することになる。
つまり、マスク21の開口1aの径を相対的に大きくす
ればテーパ角は増加し、上層マスク22の開口1bの径
をマスク21の開口1aの径に近くすれば、テーパ角は
小さくなる。
1、上方側マスク22の開口径に依存することになる。
つまり、マスク21の開口1aの径を相対的に大きくす
ればテーパ角は増加し、上層マスク22の開口1bの径
をマスク21の開口1aの径に近くすれば、テーパ角は
小さくなる。
【0059】この実施例も、実施例1と同様の効果を奏
することができた。
することができた。
【0060】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
テーパを付けて開口部の埋め込み性を良好にし、あるい
は接続最良のカバレッジを良好にするとともに、しかも
微細化を損なうことを抑制した開口部形成方法、及び半
導体装置の製造方法を提供することができた。
テーパを付けて開口部の埋め込み性を良好にし、あるい
は接続最良のカバレッジを良好にするとともに、しかも
微細化を損なうことを抑制した開口部形成方法、及び半
導体装置の製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のマスク形成段階を示す平面図であ
る。
る。
【図2】実施例1のマスク形成段階を示す図1における
I−I′断面図である。
I−I′断面図である。
【図3】実施例1のマスク形成段階を示す図1における
II−II′断面図である。
II−II′断面図である。
【図4】実施例1のマスク形成段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図5】実施例1のRIE中の状態を示す図である(I
−I′断面図)。
−I′断面図)。
【図6】実施例1のRIE中の状態を示す図である(I
I−II′断面図)。
I−II′断面図)。
【図7】実施例1の開口部(接続孔)形成後の平面図で
ある。
ある。
【図8】実施例1の開口部(接続孔)形成後の図7にお
けるI−I′断面図である。
けるI−I′断面図である。
【図9】実施例1の開口部(接続孔)形成後の図7にお
けるII−II′断面図である。
けるII−II′断面図である。
【図10】実施例2の下方側マスク形成段階を示す平面
図である。
図である。
【図11】実施例2の下方側マスク形成段階を示す図1
0におけるI−I′断面図である。
0におけるI−I′断面図である。
【図12】実施例2の下方側マスク形成段階を示す図1
0におけるII−II′断面図である。
0におけるII−II′断面図である。
【図13】実施例2の上方側マスク形成段階を示す平面
図である。
図である。
【図14】実施例2の上方側マスク形成段階を示す図1
3におけるI−I′断面図である。
3におけるI−I′断面図である。
【図15】実施例2の上方側マスク形成段階を示す図1
3におけるII−II′断面図である。
3におけるII−II′断面図である。
【図16】実施例2の上方側マスク形成段階を示す斜視
図である。
図である。
【図17】実施例2のRIE中の状態を示す図である
(I−I′断面)。
(I−I′断面)。
【図18】実施例2のRIE中の状態を示す図である
(II−II′断面)。
(II−II′断面)。
【図19】実施例2の開口部(接続孔)形成後の平面図
である。
である。
【図20】実施例2の開口部(接続孔)形成後の図19
におけるI−I′断面図である。
におけるI−I′断面図である。
【図21】実施例2の開口部(接続孔)形成後の図19
におけるII−II′断面図である。
におけるII−II′断面図である。
【図22】従来の技術を示す図である。
【図23】従来の技術を示す図である。
【図24】テーパ方向を示す図である。
【図25】等方性テーパ型パッド(従来技術)を示す図
である。
である。
【図26】特定方向テーパ型パッド(本発明)を示す図
である。
である。
【符号の説明】 1 開口 11 開口底面 12 開口上面 2 マスク 21 下方側のマスク 22 上方側のマスク 1a 下方側のマスクの開口 1b 上方側のマスクの開口 3 下地(層間膜) 4 開口部(接続孔) 5 下地配線層 6 基板 7 上層配線層
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 21/768 H01L 21/90 B D
Claims (6)
- 【請求項1】開口を有するマスクを下地上に形成して、
これを用いて下地に開口部を形成する開口部形成方法で
あって、 上記マスクの開口はその特定方向の寸法を大きく形成す
ることにより、 開口部を該マスク形状を反映したテーパ状に形成するこ
とを特徴とするマスクを用いた開口部形成方法。 - 【請求項2】マスクが単層膜であり、該マスクの開口底
面が円形もしくは多角形、もしくは特定方向の寸法を大
きく形成した楕円形もしくは長多角形をなし、マスクの
開口上面が同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形
もしくは長多角形をなしていることを特徴とする請求項
1に記載のマスクを用いた開口部形成方法。 - 【請求項3】マスクが2以上の積層膜であり、下方側の
マスクの開口が円形もしくは多角形、もしくは特定方向
の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をな
し、上方側のマスクの開口が同じ特定方向の寸法を大き
く形成した楕円形もしくは長多角形をなしていることを
特徴とする請求項1に記載のマスクを用いた開口部形成
方法。 - 【請求項4】開口を有するマスクを下地絶縁層上に形成
して、これを用いて下地絶縁層に開口部をなす接続孔を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、 マスクの開口はその特定方向の寸法を大きく形成するこ
とにより、 接続孔を該マスク形状を反映したテーパ状に形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】マスクが単層膜であり、該マスクの開口底
面が円形もしくは多角形、もしくは特定方向の寸法を大
きく形成した楕円形もしくは長多角形をなし、マスクの
開口上面が同じ特定方向の寸法を大きく形成した楕円形
もしくは長多角形をなしていることを特徴とする請求項
4に記載のマスクを用いた半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】マスクが2以上の積層膜であり、下方側の
マスクの開口が円形もしくは多角形、もしくは特定方向
の寸法を大きく形成した楕円形もしくは長多角形をな
し、上方側のマスクの開口が同じ特定方向の寸法を大き
く形成した楕円形もしくは長多角形をなしていることを
特徴とする請求項1に記載のマスクを用いた半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20814994A JPH0855837A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | マスクを用いた開口部形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20814994A JPH0855837A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | マスクを用いた開口部形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0855837A true JPH0855837A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16551459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20814994A Pending JPH0855837A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | マスクを用いた開口部形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0855837A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115790A1 (ja) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | 半導体装置及びその製造方法 |
CN108336022A (zh) * | 2013-01-29 | 2018-07-27 | 三星电子株式会社 | 半导体器件的互连结构 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP20814994A patent/JPH0855837A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115790A1 (ja) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | 半導体装置及びその製造方法 |
US10128149B2 (en) | 2013-01-24 | 2018-11-13 | Longitude Licensing Limited | Semiconductor device and method for manufacturing same |
CN108336022A (zh) * | 2013-01-29 | 2018-07-27 | 三星电子株式会社 | 半导体器件的互连结构 |
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