JPH09148270A - エッチング方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
エッチング方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH09148270A JPH09148270A JP30259895A JP30259895A JPH09148270A JP H09148270 A JPH09148270 A JP H09148270A JP 30259895 A JP30259895 A JP 30259895A JP 30259895 A JP30259895 A JP 30259895A JP H09148270 A JPH09148270 A JP H09148270A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なる膜厚部分を有する膜をエッチングする
場合など、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチン
グ膜をエッチングする際も、エッチング終了時間を等し
くできるか、あるいは可能な限り近似でき、下地に対す
る悪影響なども生じないようにできるエッチング方法及
び半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化膜等の被エッチング膜２１に開孔２
５，２６を加工するドライエッチング工程を備える場合
について、下地構造（段差等）に起因する被エッチング
膜２１の膜厚の違いに対応して、薄い膜に形成する開孔
２６と厚い酸化膜に形成する開孔２５のエッチング終了
時間を可能な限り等しくするべく、開孔２５，２６の深
さによらずエッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ
／接続孔の直径）が可能な限り近似するようにエッチン
グマスクを形成して、これを用いて開孔２５，２６（接
続孔）をドライエッチングで形成する。
場合など、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチン
グ膜をエッチングする際も、エッチング終了時間を等し
くできるか、あるいは可能な限り近似でき、下地に対す
る悪影響なども生じないようにできるエッチング方法及
び半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化膜等の被エッチング膜２１に開孔２
５，２６を加工するドライエッチング工程を備える場合
について、下地構造（段差等）に起因する被エッチング
膜２１の膜厚の違いに対応して、薄い膜に形成する開孔
２６と厚い酸化膜に形成する開孔２５のエッチング終了
時間を可能な限り等しくするべく、開孔２５，２６の深
さによらずエッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ
／接続孔の直径）が可能な限り近似するようにエッチン
グマスクを形成して、これを用いて開孔２５，２６（接
続孔）をドライエッチングで形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング方法及
びエッチング工程を有する半導体装置の製造方法に関す
る。本発明は、例えば、半導体装置における接続孔等の
開孔の形成に好ましく用いることができ、例えば、半導
体装置の形成工程における開孔の形成、特に酸化膜等の
絶縁膜を被エッチング膜としてここに接続孔を形成する
場合に適用することができる。
びエッチング工程を有する半導体装置の製造方法に関す
る。本発明は、例えば、半導体装置における接続孔等の
開孔の形成に好ましく用いることができ、例えば、半導
体装置の形成工程における開孔の形成、特に酸化膜等の
絶縁膜を被エッチング膜としてここに接続孔を形成する
場合に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】エッチング方法及び半導体装置の製造方
法の分野では、技術革新に伴って種々の要請がなされて
いる。例えば、近年のＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ等の半導体デ
バイスの高集積化に伴い、チップ面積が拡大して半導体
ウエーハが大口径化されるのと同時に、デザインルール
が高度に微細化されると、精密な寸法制御性、高選択
性、実用的なエッチング速度、堆積速度、低ダメージ
性、低汚染性、良好な再現性を同時に可能な限り実現す
ることが求められている。
法の分野では、技術革新に伴って種々の要請がなされて
いる。例えば、近年のＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ等の半導体デ
バイスの高集積化に伴い、チップ面積が拡大して半導体
ウエーハが大口径化されるのと同時に、デザインルール
が高度に微細化されると、精密な寸法制御性、高選択
性、実用的なエッチング速度、堆積速度、低ダメージ
性、低汚染性、良好な再現性を同時に可能な限り実現す
ることが求められている。
【０００３】このような背景により、素子の構造につい
ても、新たな提案や過去においてはアイデアに過ぎなか
ったものが、次第に実際の商品として実用化されつつあ
る。
ても、新たな提案や過去においてはアイデアに過ぎなか
ったものが、次第に実際の商品として実用化されつつあ
る。
【０００４】例えば近年になって平坦化技術として注目
されているＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉ
ｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）技術が導入され、これにより例
えば積層配線間の層間絶縁膜の平坦化は大幅に進歩して
いる。
されているＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉ
ｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）技術が導入され、これにより例
えば積層配線間の層間絶縁膜の平坦化は大幅に進歩して
いる。
【０００５】従来は平坦化技術としては、例えばＳｉＯ
2 等の酸化膜の平坦化については、酸化膜の堆積とエッ
チバックを組み合わせた、酸化膜エッチバックによる平
坦化が用いられていた。この方法では、例えば酸化膜の
堆積と全面エッチングによるエッチバックという２工程
の加工均一性が良好であっても、層間酸化膜の膜厚が厚
くなるとエッチバック量も増加し、結果的に酸化膜膜厚
のバラツキの絶対値は大きくならざるを得なかった。従
って、平坦化を有効なものとするためには層間絶縁膜の
膜厚をある一定以上には厚くすることができなかった。
2 等の酸化膜の平坦化については、酸化膜の堆積とエッ
チバックを組み合わせた、酸化膜エッチバックによる平
坦化が用いられていた。この方法では、例えば酸化膜の
堆積と全面エッチングによるエッチバックという２工程
の加工均一性が良好であっても、層間酸化膜の膜厚が厚
くなるとエッチバック量も増加し、結果的に酸化膜膜厚
のバラツキの絶対値は大きくならざるを得なかった。従
って、平坦化を有効なものとするためには層間絶縁膜の
膜厚をある一定以上には厚くすることができなかった。
【０００６】ところが、前記ＣＭＰ技術の登場により、
層間絶縁膜が厚くとも十分な平坦化が可能となった。こ
のように新たな技術によって層間絶縁膜の膜厚に自由度
が増すと、一方で半導体素子の構造は複雑となり、新た
な問題が表面化しつつある。
層間絶縁膜が厚くとも十分な平坦化が可能となった。こ
のように新たな技術によって層間絶縁膜の膜厚に自由度
が増すと、一方で半導体素子の構造は複雑となり、新た
な問題が表面化しつつある。
【０００７】具体的な問題点を図面を参照して説明する
と、次のとおりである。図３には従来技術の問題点を示
した。図３（ａ）に示すように、下地材料層１０は金
属、シリサイド、ポリシリコン、単結晶シリコンまたは
窒化膜等のエッチングを停止させる材料から成るもので
構成される。この下地材料層１０は段差を有する。符号
１０ａで段差下部（低い部分）を示し、１０ｂで段差上
部（高い部分）を示す。この下地材料層１０上に代表的
には二酸化シリコンにより層間絶縁膜１１を成膜し、化
学的機械研磨（ＣＭＰ）装置によりこの層間絶縁膜１１
を平坦に研磨した後、レジストパターン１２を形成し
た。接続孔をパターニングするためのエッチングマスク
とするレジストマスク１２に形成する開孔パターン１
３，１４の大きさについては、下地材料層１０の段差に
関連することなく、段差上部１０ｂの接続孔１６と段差
下部１０ａの接続孔１５とについて、その直径は同一で
ある。
と、次のとおりである。図３には従来技術の問題点を示
した。図３（ａ）に示すように、下地材料層１０は金
属、シリサイド、ポリシリコン、単結晶シリコンまたは
窒化膜等のエッチングを停止させる材料から成るもので
構成される。この下地材料層１０は段差を有する。符号
１０ａで段差下部（低い部分）を示し、１０ｂで段差上
部（高い部分）を示す。この下地材料層１０上に代表的
には二酸化シリコンにより層間絶縁膜１１を成膜し、化
学的機械研磨（ＣＭＰ）装置によりこの層間絶縁膜１１
を平坦に研磨した後、レジストパターン１２を形成し
た。接続孔をパターニングするためのエッチングマスク
とするレジストマスク１２に形成する開孔パターン１
３，１４の大きさについては、下地材料層１０の段差に
関連することなく、段差上部１０ｂの接続孔１６と段差
下部１０ａの接続孔１５とについて、その直径は同一で
ある。
【０００８】プラズマを利用する酸化膜エッチング装置
で上記半導体ウエーハをエッチングすると、段差下部１
０ａの接続孔１５は段差上部１０ｂの接続孔１６のエッ
チングが下地材料層１０まで到達しても終了しない（図
３（ｂ）参照）。このように段差下部１０ａの接続孔１
５はエッチングが完了していないので、その間、段差上
部１０ｂにおける接続孔１６については、下地材料層１
０のエッチングが徐々に進行する。従って、ウエーハ全
面のエッチング均一性及び、エッチングマージンを加え
ると、長時間に渡り、段差上部１０ｂにおける下地材料
層１０はエッチングされるため、段差下部１０ａにおけ
る接続孔１５底部の下地材料層１０に比べて、図３
（ｃ）に符号１０ｃで示すように、下地材料層１０のエ
ッチング量は著しく多くなる。
で上記半導体ウエーハをエッチングすると、段差下部１
０ａの接続孔１５は段差上部１０ｂの接続孔１６のエッ
チングが下地材料層１０まで到達しても終了しない（図
３（ｂ）参照）。このように段差下部１０ａの接続孔１
５はエッチングが完了していないので、その間、段差上
部１０ｂにおける接続孔１６については、下地材料層１
０のエッチングが徐々に進行する。従って、ウエーハ全
面のエッチング均一性及び、エッチングマージンを加え
ると、長時間に渡り、段差上部１０ｂにおける下地材料
層１０はエッチングされるため、段差下部１０ａにおけ
る接続孔１５底部の下地材料層１０に比べて、図３
（ｃ）に符号１０ｃで示すように、下地材料層１０のエ
ッチング量は著しく多くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように新しい平
坦化技術により例えば層間絶縁膜を厚くすることが可能
となったわけであるが、このように層間絶縁膜が厚くな
り、かつ下地構造が複雑化するのに伴って、層間絶縁膜
に形成する接続孔の深さが大きく異なる場合が発生する
ようになった。即ち同一セル、同一チップ内でも、下地
構造によっては層間絶縁膜が厚い所と薄い所ができて、
上記層間絶縁膜の厚膜化と相俟って、形成すべき開孔の
深さが大きく異なる場合が発生している。よって例え
ば、アスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直径）に大
きく依存する酸化膜のエッチングにおいてはアスペクト
比の違う接続孔毎に下地エッチングストッパー層と酸化
膜のエッチング選択性、エッチング速度が大きく異なる
現象が生じている。
坦化技術により例えば層間絶縁膜を厚くすることが可能
となったわけであるが、このように層間絶縁膜が厚くな
り、かつ下地構造が複雑化するのに伴って、層間絶縁膜
に形成する接続孔の深さが大きく異なる場合が発生する
ようになった。即ち同一セル、同一チップ内でも、下地
構造によっては層間絶縁膜が厚い所と薄い所ができて、
上記層間絶縁膜の厚膜化と相俟って、形成すべき開孔の
深さが大きく異なる場合が発生している。よって例え
ば、アスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直径）に大
きく依存する酸化膜のエッチングにおいてはアスペクト
比の違う接続孔毎に下地エッチングストッパー層と酸化
膜のエッチング選択性、エッチング速度が大きく異なる
現象が生じている。
【００１０】一般に、接続孔等の開孔のアスペクト比が
小さくなる（接続孔の深さが浅い）ほど、エッチング速
度は速くなり、下地ストッパー層との選択性は低下す
る。これに対してアスペクト比が大きくなるほど、エッ
チング速度は遅くなり、下地ストッパー層との選択性は
高くなる。
小さくなる（接続孔の深さが浅い）ほど、エッチング速
度は速くなり、下地ストッパー層との選択性は低下す
る。これに対してアスペクト比が大きくなるほど、エッ
チング速度は遅くなり、下地ストッパー層との選択性は
高くなる。
【００１１】ところが実際の半導体装置に接続孔を形成
する際には、接続孔の深さが深く、アスペクト比が大き
い接続孔に加工時間を調整し、かつエッチング残りの無
いようにオーバーエッチング時間などのマージンを見込
んでエッチングを行う。従って、図３を用いて上記説明
したように、浅い接続孔においては過大な時間のエッチ
ングが施されることになり、下地ストッパー層のエッチ
ングが進行してしまうなどの問題が起こる。
する際には、接続孔の深さが深く、アスペクト比が大き
い接続孔に加工時間を調整し、かつエッチング残りの無
いようにオーバーエッチング時間などのマージンを見込
んでエッチングを行う。従って、図３を用いて上記説明
したように、浅い接続孔においては過大な時間のエッチ
ングが施されることになり、下地ストッパー層のエッチ
ングが進行してしまうなどの問題が起こる。
【００１２】このことは、同質の材料から成り膜厚の異
なる被エッチング膜をエッチングマスクを用いて同時に
エッチングする場合においては、常に問題となることで
ある。かつ、上述した開孔のアスペクト比が大きくなる
ほどエッチング速度が遅くなるというのは一般論であっ
て、実際には被エッチング材の特性やエッチング条件、
更にエッチング装置によって、エッチング速度は様々な
相関をもって変化し、一律に論ずることはできない（後
記するマイクロローディング効果参照）。よってこのこ
とが、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜
をエッチングマスクを用いて同時にエッチングする場合
についての問題を、更に困難にしている。
なる被エッチング膜をエッチングマスクを用いて同時に
エッチングする場合においては、常に問題となることで
ある。かつ、上述した開孔のアスペクト比が大きくなる
ほどエッチング速度が遅くなるというのは一般論であっ
て、実際には被エッチング材の特性やエッチング条件、
更にエッチング装置によって、エッチング速度は様々な
相関をもって変化し、一律に論ずることはできない（後
記するマイクロローディング効果参照）。よってこのこ
とが、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜
をエッチングマスクを用いて同時にエッチングする場合
についての問題を、更に困難にしている。
【００１３】本発明は、上記の問題点を解決して、異な
る膜厚部分を有する被エッチング膜をエッチングする場
合など、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング
膜をエッチングする際も、エッチング終了時間を等しく
できるか、あるいは可能な限り近似でき、下地に対する
悪影響なども生じないようにできるエッチング方法及び
半導体装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。
る膜厚部分を有する被エッチング膜をエッチングする場
合など、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング
膜をエッチングする際も、エッチング終了時間を等しく
できるか、あるいは可能な限り近似でき、下地に対する
悪影響なども生じないようにできるエッチング方法及び
半導体装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜を
エッチングマスクを用いて同時にエッチングするエッチ
ング方法において、上記エッチングマスクの形状を、膜
厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等
しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構成
としたものである。ここで「同質の材料」とは、エッチ
ングに対して同様の挙動を示すことを言う。
は、同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜を
エッチングマスクを用いて同時にエッチングするエッチ
ング方法において、上記エッチングマスクの形状を、膜
厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等
しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構成
としたものである。ここで「同質の材料」とは、エッチ
ングに対して同様の挙動を示すことを言う。
【００１５】本発明の半導体装置の製造方法は、同質の
材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜をエッチング
マスクを用いて同時にエッチングする工程を含む半導体
装置の製造方法において、上記エッチングマスクの形状
を、膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時
間が等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似す
る構成とする。
材料から成り膜厚の異なる被エッチング膜をエッチング
マスクを用いて同時にエッチングする工程を含む半導体
装置の製造方法において、上記エッチングマスクの形状
を、膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時
間が等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似す
る構成とする。
【００１６】本発明によれば、同質の材料から成り膜厚
の異なる被エッチング膜をエッチングする場合も、エッ
チングマククの形状を、膜厚の異なる被エッチング膜の
各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各エッチン
グ終了時間が近似する構成で形成したので、被エッチン
グ膜に形成する接続孔等の開孔の深さが異なるとして
も、これらを形成するためのマスクの開孔パターンの形
状を工夫することにより、エッチング終点を等しくまた
は近似できる。例えば、被エッチング膜に形成する開孔
はマスクに設けた開孔パターンを用いて形成し、該開孔
パターンの大きさを制御することによって、例えば薄い
被エッチング膜の開孔を形成するためのマスクの開口パ
ターンの直径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するた
めのマスクの開口パターンの直径よりも小さくしてエッ
チングすることにより、膜厚の異なる被エッチング膜の
各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各エッチン
グ終了時間が近似するようにできる。これにより、それ
ぞれの形成すべき接続孔等の開孔のアスペクト比を近似
させることができて、浅い開孔と深い開孔のエッチング
終了時間を等しくまたは近似させることがきるわけであ
る。これによって、エッチング終了時間及び下地ストッ
パー層との選択性の相違を抑制できる。
の異なる被エッチング膜をエッチングする場合も、エッ
チングマククの形状を、膜厚の異なる被エッチング膜の
各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各エッチン
グ終了時間が近似する構成で形成したので、被エッチン
グ膜に形成する接続孔等の開孔の深さが異なるとして
も、これらを形成するためのマスクの開孔パターンの形
状を工夫することにより、エッチング終点を等しくまた
は近似できる。例えば、被エッチング膜に形成する開孔
はマスクに設けた開孔パターンを用いて形成し、該開孔
パターンの大きさを制御することによって、例えば薄い
被エッチング膜の開孔を形成するためのマスクの開口パ
ターンの直径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するた
めのマスクの開口パターンの直径よりも小さくしてエッ
チングすることにより、膜厚の異なる被エッチング膜の
各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各エッチン
グ終了時間が近似するようにできる。これにより、それ
ぞれの形成すべき接続孔等の開孔のアスペクト比を近似
させることができて、浅い開孔と深い開孔のエッチング
終了時間を等しくまたは近似させることがきるわけであ
る。これによって、エッチング終了時間及び下地ストッ
パー層との選択性の相違を抑制できる。
【００１７】一般的に、例えば酸化膜エッチング装置の
エッチング速度は、接続孔等形成すべき開孔の直径、ア
スペクト比に対応したエッチング速度を持ち、これはマ
イクロローディング効果と呼ばれている。本発明では、
例えばこのマイクロローディング効果を積極的に利用し
て、下地材料層の段差等に起因する被エッチング膜のエ
ッチング終了時間の相違を抑制できる。
エッチング速度は、接続孔等形成すべき開孔の直径、ア
スペクト比に対応したエッチング速度を持ち、これはマ
イクロローディング効果と呼ばれている。本発明では、
例えばこのマイクロローディング効果を積極的に利用し
て、下地材料層の段差等に起因する被エッチング膜のエ
ッチング終了時間の相違を抑制できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態について説明し、更に、本発明の具体的な実施例を説
明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下の実
施例により限定を受けるものではない。
態について説明し、更に、本発明の具体的な実施例を説
明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下の実
施例により限定を受けるものではない。
【００１９】本発明においては、同質の材料から成り膜
厚の異なる被エッチング膜をエッチングマスクを用いて
同時にエッチングする場合に、上記エッチングマスクの
形状を、膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終
了時間が等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近
似する構成とするが、この場合、被エッチング膜には開
孔を形成するとともに、開孔のパラメータ（開孔径、開
孔密度、その他）及び／またはエッチング条件とエッチ
ング速度との相関を求め、該相関に基づき、被エッチン
グ膜の厚膜部を、被エッチング膜の薄膜部よりエッチン
グ速度の大きい構成でエッチングすることによって膜厚
の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等し
くなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構成と
することができる。また、被エッチング膜には開孔を形
成するとともに、該開孔はマスクに設けた開孔パターン
を用いて形成し、該開孔パターンの大きさを制御するこ
とによって膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング
終了時間が等しくなるもしくは近似する構成とすること
ができる。
厚の異なる被エッチング膜をエッチングマスクを用いて
同時にエッチングする場合に、上記エッチングマスクの
形状を、膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終
了時間が等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近
似する構成とするが、この場合、被エッチング膜には開
孔を形成するとともに、開孔のパラメータ（開孔径、開
孔密度、その他）及び／またはエッチング条件とエッチ
ング速度との相関を求め、該相関に基づき、被エッチン
グ膜の厚膜部を、被エッチング膜の薄膜部よりエッチン
グ速度の大きい構成でエッチングすることによって膜厚
の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等し
くなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構成と
することができる。また、被エッチング膜には開孔を形
成するとともに、該開孔はマスクに設けた開孔パターン
を用いて形成し、該開孔パターンの大きさを制御するこ
とによって膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング
終了時間が等しくなるもしくは近似する構成とすること
ができる。
【００２０】例えば、形成すべき開孔の深さによらずエ
ッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直
径）が等しくなるもしくはエッチング後のアスペクト比
が近似するマスクを用いて開孔をエッチングする態様を
とることができる。
ッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直
径）が等しくなるもしくはエッチング後のアスペクト比
が近似するマスクを用いて開孔をエッチングする態様を
とることができる。
【００２１】また、薄い被エッチング膜の開孔を形成す
るためのマスクの開孔パターンの直径を厚い被エッチン
グ膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの直
径よりも小さくしてエッチングすることができる。ある
いは、エッチングの挙動によっては、逆に薄い被エッチ
ング膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの
直径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するためのマス
クの開孔パターンの直径よりも大きくしてエッチングす
ることにより、所期の目的を達成させることができる。
るためのマスクの開孔パターンの直径を厚い被エッチン
グ膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの直
径よりも小さくしてエッチングすることができる。ある
いは、エッチングの挙動によっては、逆に薄い被エッチ
ング膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの
直径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するためのマス
クの開孔パターンの直径よりも大きくしてエッチングす
ることにより、所期の目的を達成させることができる。
【００２２】本発明は、例えば、酸化膜に開孔（接続
孔）を加工するドライエッチングの際、例えば下地構造
に起因する酸化膜膜厚の違いに対応して、薄い酸化膜上
に形成する開孔（接続孔）と厚い酸化膜上に形成する開
孔（接続孔）のエッチング終了時間を可能な限り等しく
するべく開孔（接続孔）の深さによらずエッチング後の
アスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直径）が可能な
限り近似するエッチングマスクで開孔（接続孔）をドラ
イエッチングする態様で構成することができる。
孔）を加工するドライエッチングの際、例えば下地構造
に起因する酸化膜膜厚の違いに対応して、薄い酸化膜上
に形成する開孔（接続孔）と厚い酸化膜上に形成する開
孔（接続孔）のエッチング終了時間を可能な限り等しく
するべく開孔（接続孔）の深さによらずエッチング後の
アスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直径）が可能な
限り近似するエッチングマスクで開孔（接続孔）をドラ
イエッチングする態様で構成することができる。
【００２３】この場合、段差上の薄い酸化膜の開孔（接
続孔）の直径を厚い酸化膜上の開孔（接続孔）の直径よ
りも小さなエッチングマスクでエッチングすることがで
きる。
続孔）の直径を厚い酸化膜上の開孔（接続孔）の直径よ
りも小さなエッチングマスクでエッチングすることがで
きる。
【００２４】このとき開孔（接続孔）を形成する位置の
層間絶縁膜の膜厚に対応して接続孔のアスペクト比がそ
れぞれ近似するように接続孔の直径が異なるエッチング
マスクによって接続孔をエッチングする構成にすること
ができる。
層間絶縁膜の膜厚に対応して接続孔のアスペクト比がそ
れぞれ近似するように接続孔の直径が異なるエッチング
マスクによって接続孔をエッチングする構成にすること
ができる。
【００２５】以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２６】実施例１ この実施例は本発明を、微細な半導体装置の製造に適用
したものである。特に、下地材料層２０が図１に示すよ
うに段状になって段差下部２０ａと段差上部２０ｂとが
生じている場合に、本発明の開孔の形成方法を具体化し
たものである。
したものである。特に、下地材料層２０が図１に示すよ
うに段状になって段差下部２０ａと段差上部２０ｂとが
生じている場合に、本発明の開孔の形成方法を具体化し
たものである。
【００２７】即ちこの実施例では、被エッチング膜２１
である酸化膜（ＳｉＯ2 膜）に開孔（接続孔。図１
（ｃ）に符号２５，２６で示す）を加工するドライエッ
チング工程を備える場合について、下地構造（ここでは
下地段差）に起因する被エッチング膜２１（酸化膜）の
膜厚の違い（段差下部２０ａ上は膜厚が大きく、段差上
部２０ｂ上は膜厚が小さい）に対応して、薄い酸化膜に
形成する開孔２６（接続孔）と厚い酸化膜に形成する開
孔２５（接続孔）のエッチング終了時間を可能な限り等
しくするべく、開孔２５，２６（接続孔）の深さによら
ずエッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ／接続孔
の直径）が可能な限り近似するようにエッチングマスク
を形成して、このマスクを用いて開孔２５，２６（接続
孔）をドライエッチングで形成する。
である酸化膜（ＳｉＯ2 膜）に開孔（接続孔。図１
（ｃ）に符号２５，２６で示す）を加工するドライエッ
チング工程を備える場合について、下地構造（ここでは
下地段差）に起因する被エッチング膜２１（酸化膜）の
膜厚の違い（段差下部２０ａ上は膜厚が大きく、段差上
部２０ｂ上は膜厚が小さい）に対応して、薄い酸化膜に
形成する開孔２６（接続孔）と厚い酸化膜に形成する開
孔２５（接続孔）のエッチング終了時間を可能な限り等
しくするべく、開孔２５，２６（接続孔）の深さによら
ずエッチング後のアスペクト比（接続孔の深さ／接続孔
の直径）が可能な限り近似するようにエッチングマスク
を形成して、このマスクを用いて開孔２５，２６（接続
孔）をドライエッチングで形成する。
【００２８】本実施例においては図１に示すように、段
差を有する下地材料層２０上に形成した被エッチング平
坦化層間絶縁膜２１に、開孔である接続孔２５，２６を
形成する。即ち、層間絶縁膜２１上にレジストマスク２
２を形成し、このレジストマスク２２をパターニングし
て形成した開孔パターン２３，２４を用いて、段差下部
２０ａの位置の開孔（接続孔）２５と段差上部２０ｂの
位置の開孔（接続孔）２６とを形成する。ここでは図１
（ａ）に示すように、段差上部２０ｂの位置に開孔すべ
き開孔（接続孔）２６を形成するためのレジストマスク
２２の開孔パターン２４を、段差下部２０ａの位置に開
孔すべき開孔（接続孔）２６のレジストマスク２２の開
口パターン２３に対して半分以下の直径にした。この結
果、段差上部２０ｂのエッチング速度は段差下部２０ａ
の開孔（接続孔）２５のエッチング速度よりも低下し、
下地材料層２０の表面にエッチングが到達する時間の相
違を大幅に抑制できた。従って、従来技術のように段差
上部の接続孔底部の下地材料の過剰なエッチングも抑制
された。
差を有する下地材料層２０上に形成した被エッチング平
坦化層間絶縁膜２１に、開孔である接続孔２５，２６を
形成する。即ち、層間絶縁膜２１上にレジストマスク２
２を形成し、このレジストマスク２２をパターニングし
て形成した開孔パターン２３，２４を用いて、段差下部
２０ａの位置の開孔（接続孔）２５と段差上部２０ｂの
位置の開孔（接続孔）２６とを形成する。ここでは図１
（ａ）に示すように、段差上部２０ｂの位置に開孔すべ
き開孔（接続孔）２６を形成するためのレジストマスク
２２の開孔パターン２４を、段差下部２０ａの位置に開
孔すべき開孔（接続孔）２６のレジストマスク２２の開
口パターン２３に対して半分以下の直径にした。この結
果、段差上部２０ｂのエッチング速度は段差下部２０ａ
の開孔（接続孔）２５のエッチング速度よりも低下し、
下地材料層２０の表面にエッチングが到達する時間の相
違を大幅に抑制できた。従って、従来技術のように段差
上部の接続孔底部の下地材料の過剰なエッチングも抑制
された。
【００２９】なお本実施例においては段差上部２０ｂの
開孔パターン２４の直径を０．２５μｍとして、段差下
部２０ａの開孔パターン２３の直径を１．０μｍとし
た。この値は、本実施例に用いたエッチング装置の特性
である図４に示すような接続孔の直径とエッチング速度
の関係、いわゆるマイクロローディング効果により求め
た最適値である。本実施例で用いたエッチング装置のマ
イクロローディング効果特性は、図４に示すように、
１．０μｍ径直後でエッチング速度のピークを持つ。よ
って本実施例においては、厚膜部分のエッチングを、こ
のエッチング速度のピークにおいて行うことにより、エ
ッチング終了直後においてのエッチング速度が可能な限
り近似するようにしたものである。このように、エッチ
ングの挙動に応じた範囲で求めた最適値を用いて、実施
したものである。
開孔パターン２４の直径を０．２５μｍとして、段差下
部２０ａの開孔パターン２３の直径を１．０μｍとし
た。この値は、本実施例に用いたエッチング装置の特性
である図４に示すような接続孔の直径とエッチング速度
の関係、いわゆるマイクロローディング効果により求め
た最適値である。本実施例で用いたエッチング装置のマ
イクロローディング効果特性は、図４に示すように、
１．０μｍ径直後でエッチング速度のピークを持つ。よ
って本実施例においては、厚膜部分のエッチングを、こ
のエッチング速度のピークにおいて行うことにより、エ
ッチング終了直後においてのエッチング速度が可能な限
り近似するようにしたものである。このように、エッチ
ングの挙動に応じた範囲で求めた最適値を用いて、実施
したものである。
【００３０】なお本実施例において、下地材料層２０は
前記した従来技術の説明の場合と同様、金属、シリサイ
ド、ポリシリコン、単結晶シリコンまたは窒化膜等のエ
ッチングを停止させる材料から成るもので構成される。
この下地材料層２０上の被エッチング膜である層間絶縁
膜２１は、二酸化シリコンにより成膜し、化学的機械研
磨（ＣＭＰ）装置によりこの層間絶縁膜２１を平坦に研
磨した。これにより、極めて平坦で、かつ必要な膜厚を
確保したＳｉＯ2 膜が得られた。その後エッチングマス
クとするレジストマスク２２をパターニングして形成し
たもので、以上までは従来技術と同様の手法を用いてい
る。
前記した従来技術の説明の場合と同様、金属、シリサイ
ド、ポリシリコン、単結晶シリコンまたは窒化膜等のエ
ッチングを停止させる材料から成るもので構成される。
この下地材料層２０上の被エッチング膜である層間絶縁
膜２１は、二酸化シリコンにより成膜し、化学的機械研
磨（ＣＭＰ）装置によりこの層間絶縁膜２１を平坦に研
磨した。これにより、極めて平坦で、かつ必要な膜厚を
確保したＳｉＯ2 膜が得られた。その後エッチングマス
クとするレジストマスク２２をパターニングして形成し
たもので、以上までは従来技術と同様の手法を用いてい
る。
【００３１】本実施例によれば、下記具体的な代表的効
果が得られる。 過剰なオーバーエッチングによる下地材料層のエッチ
ングを抑制できる。 加工マージンを少なく見積もることができる。
果が得られる。 過剰なオーバーエッチングによる下地材料層のエッチ
ングを抑制できる。 加工マージンを少なく見積もることができる。
【００３２】上記のように、本実施例によれば、被エッ
チング膜（ここでは酸化膜）に形成する接続孔等の開孔
の深さがそれぞれ異なるとしても、それぞれの接続孔の
アスペクト比を近似させることににより、浅い接続孔と
深い接続孔のエッチング終了時間及び下地ストッパー層
との選択性の相違を抑制できた。よって膜厚差（ここで
は下地材料層の段差に起因する膜厚差）によるエッチン
グ終了時間の相違を抑制することができた。
チング膜（ここでは酸化膜）に形成する接続孔等の開孔
の深さがそれぞれ異なるとしても、それぞれの接続孔の
アスペクト比を近似させることににより、浅い接続孔と
深い接続孔のエッチング終了時間及び下地ストッパー層
との選択性の相違を抑制できた。よって膜厚差（ここで
は下地材料層の段差に起因する膜厚差）によるエッチン
グ終了時間の相違を抑制することができた。
【００３３】実施例２ この実施例では、段差上の薄い酸化膜の開孔（接続孔）
の直径を厚い酸化膜上の開孔（接続孔）の直径よりも大
きくするエッチングマスクでエッチングする。
の直径を厚い酸化膜上の開孔（接続孔）の直径よりも大
きくするエッチングマスクでエッチングする。
【００３４】本実施例においては、図２に示すように段
差上部３０ｂの開孔（接続孔）３６のレジストマスク３
２の開孔パターン３４を、段差下部３０ａの開孔（接続
孔）３５のレジストマスク３２の開孔パターン３３の２
倍以上の大きさに開口した。この結果段差上部の接続孔
３６のエッチング速度は大幅に低下し、下地材料層３０
の表面にエッチングが到達する時間がほぼ等しくなっ
た。従って、従来技術のように段差上部の接続孔底部の
下地材料層の過剰なエッチングも抑制された。
差上部３０ｂの開孔（接続孔）３６のレジストマスク３
２の開孔パターン３４を、段差下部３０ａの開孔（接続
孔）３５のレジストマスク３２の開孔パターン３３の２
倍以上の大きさに開口した。この結果段差上部の接続孔
３６のエッチング速度は大幅に低下し、下地材料層３０
の表面にエッチングが到達する時間がほぼ等しくなっ
た。従って、従来技術のように段差上部の接続孔底部の
下地材料層の過剰なエッチングも抑制された。
【００３５】なお、本実施例においては段差上部３０ｂ
のレジストマスク３２の開孔パターン３４の直径を２．
０μｍとして、段差下部３０ａのレジストマスク３２の
開孔パターン３３の直径を１．０μｍとした。本実施例
に用いたエッチング装置のマイクロローディング効果特
性は、図４に示すように、１．０μｍ径直後でエッチン
グ速度のピークを持つ。よって本実施例においては、こ
のエッチング速度のピークにおいて厚膜部分をエッチン
グして、エッチング速度が可能な限り近似するように、
最適値を用いて実施したものである。
のレジストマスク３２の開孔パターン３４の直径を２．
０μｍとして、段差下部３０ａのレジストマスク３２の
開孔パターン３３の直径を１．０μｍとした。本実施例
に用いたエッチング装置のマイクロローディング効果特
性は、図４に示すように、１．０μｍ径直後でエッチン
グ速度のピークを持つ。よって本実施例においては、こ
のエッチング速度のピークにおいて厚膜部分をエッチン
グして、エッチング速度が可能な限り近似するように、
最適値を用いて実施したものである。
【００３６】本実施例も、上記実施例と同様の効果を得
ることができた。
ることができた。
【００３７】なお、上記の各実施例では、用いたエッチ
ング装置のエッチング特性に合わせた接続孔径（開孔
径）を選択しているので、エッチング装置が異なる場合
には本発明の趣旨を逸脱しない範囲で接続孔径を変えな
ければならないことは、当然である。
ング装置のエッチング特性に合わせた接続孔径（開孔
径）を選択しているので、エッチング装置が異なる場合
には本発明の趣旨を逸脱しない範囲で接続孔径を変えな
ければならないことは、当然である。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、異なる膜厚部分を有す
る被エッチング膜をエッチングする場合など、同質の材
料から成り膜厚の異なる被エッチング膜をエッチングす
る際も、エッチング終了時間を等しくできるか、あるい
は可能な限り近似でき、下地に対する悪影響なども生じ
ないようにできるエッチング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。
る被エッチング膜をエッチングする場合など、同質の材
料から成り膜厚の異なる被エッチング膜をエッチングす
る際も、エッチング終了時間を等しくできるか、あるい
は可能な限り近似でき、下地に対する悪影響なども生じ
ないようにできるエッチング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１】 実施例１の工程を示す断面図である。
【図２】 実施例２の工程を示す断面図である。
【図３】 従来技術の工程を示す断面図である。
【図４】 エッチング装置のエッチング特性（マイクロ
ローディング効果）を示す図である。
ローディング効果）を示す図である。
１０，２０，３０ 下地材料層 １０ａ，２０ａ，３０ａ 段差下部 １０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 段差上部 １１，２１，３１ 被エッチング膜（酸化膜） １２，２２，３２ レジストマスク ２３，２４，３３，３４ マスクの開孔パターン ２５，２６，３５，３６ 開孔（形成する接続孔）
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/90 Ｃ
Claims (9)
- 【請求項１】同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチ
ング膜をエッチングマスクを用いて同時にエッチングす
るエッチング方法において、 上記エッチングマスクの形状を、膜厚の異なる被エッチ
ング膜の各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各
エッチング終了時間が近似する構成で形成したことを特
徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】被エッチング膜には開孔を形成するととも
に、開孔のパラメータ及び／またはエッチング条件とエ
ッチング速度との相関を求め、該相関に基づき、被エッ
チング膜の厚膜部を、被エッチング膜の薄膜部よりエッ
チング速度の大きい構成でエッチングすることによって
膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が
等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構
成としたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング
方法。 - 【請求項３】被エッチング膜には開孔を形成するととも
に、該開孔はマスクに設けた開孔パターンを用いて形成
し、該開孔パターンの大きさを制御することによって膜
厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等
しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構成
としたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング方
法。 - 【請求項４】エッチングの挙動に応じて、薄い被エッチ
ング膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの
直径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するためのマス
クの開孔パターンの直径よりも小さくして、あるいは大
きくしてエッチングすることを特徴とする請求項１に記
載のエッチング方法。 - 【請求項５】同質の材料から成り膜厚の異なる被エッチ
ング膜をエッチングマスクを用いて同時にエッチングす
る工程を含む半導体装置の製造方法において、上記エッ
チングマスクの形状を、膜厚の異なる被エッチング膜の
各エッチング終了時間が等しくなるもしくは各エッチン
グ終了時間が近似する構成で形成したことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】被エッチング膜には開孔を形成するととも
に、開孔のパラメータ及び／またはエッチング条件とエ
ッチング速度との相関を求め、該相関に基づき、被エッ
チング膜の厚膜部を、被エッチング膜の薄膜部よりエッ
チング速度の大きい構成でエッチングすることによって
膜厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が
等しくなるもしくは各エッチング終了時間が近似する構
成としたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項７】被エッチング膜には開孔を形成するととも
に、該開孔はマスクに設けた開孔パターンを用いて形成
し、該開孔パターンの大きさを制御することによって膜
厚の異なる被エッチング膜の各エッチング終了時間が等
しくなるもしくは近似する構成としたことを特徴とする
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】形成すべき開孔の深さによらずエッチング
後のアスペクト比（接続孔の深さ／接続孔の直径）が等
しくなるもしくはエッチング後のアスペクト比が近似す
るマスクを用いて開孔をエッチングすることを特徴とす
る請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】エッチングの挙動に応じて薄い被エッチン
グ膜の開孔を形成するためのマスクの開孔パターンの直
径を厚い被エッチング膜の開孔を形成するためのマスク
の開孔パターンの直径よりも小さくして、あるいは大き
くしてエッチングすることを特徴とする請求項５に記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30259895A JPH09148270A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | エッチング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 |
|---|---|---|---|
| JP30259895A JPH09148270A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | エッチング方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148270A true JPH09148270A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17910912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30259895A Pending JPH09148270A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | エッチング方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148270A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593230B1 (en) | 1998-01-14 | 2003-07-15 | Ricoh Company, Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2008004696A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Sharp Corp | 接続用配線構造、接続用配線構造の製造方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置および電子情報機器 |
| JP2011049303A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Toshiba Corp | 電気部品およびその製造方法 |
| US9461086B2 (en) | 2015-02-16 | 2016-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN111293041A (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻处理方法和基板处理装置 |
| JP2020096174A (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-18 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング処理方法及び基板処理装置 |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP30259895A patent/JPH09148270A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593230B1 (en) | 1998-01-14 | 2003-07-15 | Ricoh Company, Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2008004696A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Sharp Corp | 接続用配線構造、接続用配線構造の製造方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置および電子情報機器 |
| JP2011049303A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Toshiba Corp | 電気部品およびその製造方法 |
| US8587038B2 (en) | 2009-08-26 | 2013-11-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electric component and method of manufacturing the electric component |
| US9461086B2 (en) | 2015-02-16 | 2016-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor device |
| CN111293041A (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻处理方法和基板处理装置 |
| JP2020096174A (ja) * | 2018-12-06 | 2020-06-18 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング処理方法及び基板処理装置 |
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