JPH10116815A - 半導体装置にコンタクトホールを形成する方法 - Google Patents

半導体装置にコンタクトホールを形成する方法

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JPH10116815A
JPH10116815A JP26712796A JP26712796A JPH10116815A JP H10116815 A JPH10116815 A JP H10116815A JP 26712796 A JP26712796 A JP 26712796A JP 26712796 A JP26712796 A JP 26712796A JP H10116815 A JPH10116815 A JP H10116815A
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JP
Japan
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contact hole
etching
forming
insulating film
film
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Application number
JP26712796A
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English (en)
Inventor
Masami Sugino
昌美 杉野
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Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体装置の絶縁膜にコンタクトホールを形
成する方法において、工程数を増やすことなく、絶縁膜
に微細なコンタクトホールを簡便かつ生産性よく形成す
る方法を提供すること。 【解決手段】 (a)前記絶縁膜14上にフォトレジス
ト15でエッチングパターンを形成する工程と、(b)
前記絶縁膜を、ドライエッチング処理により、前記エッ
チングパターンに沿ってエッチングして、コンタクトホ
ール17を形成する工程と、(c)前記フォトレジスト
15の表面を親水性に改質処理する工程と、(d)前記
コンタクトホールをウエットエッチング処理によりさら
にエッチングする工程とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に際し、特に絶縁膜に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】半導体装置にコンタクトホールを形成す
る際、半導体装置の集積度の向上の点からはコンタクト
ホールを小さくする必要がある。また、同時にコンタク
トホールに埋設される配線がコンタクトホールの肩付近
で断線等の問題が生じないようにステップカバレッジを
良くする必要もある。つまり、コンタクトホールの断面
形状は、上記の要求を満たすには、図2に示すような下
の凸形様(逆凸形様)であることが好ましい。
【0003】しかし、絶縁膜をドライエッチング法のみ
でエッチングするとコンタクトホールの断面形状は図3
のようになり、コンタクトホール底への配線の埋め込み
が困難となり、断線等の問題も起きやすく、微細なコン
タクトホールの形成には使えない。またウェットエッチ
ング法のみでエッチングすると図4のようにコンタクト
ホールが非常に大きくなり微細パターン形成が困難であ
る。
【0004】そこで、図2の断面形状のコンタクトホー
ルを得るための絶縁膜のエッチング方法として、ウェッ
トエッチング法とドライエッチング法を組み合わせた方
法がある。
【0005】例えば、ウェットエッチング法を先に行う
方法としては図5の方法があり、形状良く微細なコンタ
クトホールを形成できる。しかし、さらに微細なコンタ
クトホールパターンを形成しようとする場合には、ウェ
ットエッチング液がコンタクトホール底に十分に供給さ
れないため、ウエハ面内のウェットエッチングのエッチ
ングムラが生じ、エッチングされたコンタクトホールと
エッチングの十分にされないコンタクトホールとが混在
して、製品品質の低下を招く。
【0006】このような問題を解決するために、微細な
コンタクトホールを形成するためのプロセスにおいて
は、界面活性剤を添加したウェットエッチング液を用い
てエッチングムラが起きないようにしている。この方法
では、界面活性剤を添加することによって、レジスト膜
表面の濡れ性が改善され、エッチング液がコンタクトホ
ール内に浸透し易くなり、均一なエッチングが可能とな
る。
【0007】また、図6のようにレジストパターン形成
後、アッシング処理等によりレジスト膜表面の改質処理
を行う。このようなレジスト膜表面の改質処理によっ
て、レジスト膜の濡れ性が高められると共に、レジスト
パターン形成時にレジスト膜と絶縁膜との界面に残留す
るレジスト残り(スカム)が除去され、次に続くウェッ
トエッチング処理で絶縁膜がパターンどうりにムラ無く
エッチングされるようになり、さらに次のドライエッチ
ング処理により異方性エッチングを行い、図1に示すよ
うな断面形状のコンタクトホールが形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では絶縁膜に微細なコンタクトホールのパターンを
形成する場合、界面活性剤を添加したウェットエッチン
グ液を用いたり、または、レジストの表面処理を行うた
めの改質処理の工程が増え、工程が、改質処理からウェ
ットエッチング処理、そして再度ドライエッチング処理
と複雑になり、工程数が増加し、生産性が低下するとい
う問題があった。
【0009】したがって、本発明の目的は、工程数を増
やすことなく、絶縁膜に微細なコンタクトホールを簡便
に、かつ生産性良く形成する方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決すべく鋭意検討した結果、以下の発明をなすに至っ
た、すなわち、本発明による半導体装置の絶縁膜にコン
タクトホールを形成する方法は、(a)上記絶縁膜上に
フォトレジストでエッチングパターンを形成する工程
と、(b)上記絶縁膜を、ドライエッチング処理によ
り、上記エッチングパターンに沿ってエッチングして、
コンタクトホールを形成する工程と、(c)上記フォト
レジストの表面をより親水性に改質処理する工程と、
(d)上記コンタクトホールを、ウエットエッチング処
理により、さらにエッチングする工程とを備えることを
特徴とする。
【0011】ここで、上記工程(c)の改質処理が、上
記工程(b)のドライエッチング処理が終了した後継続
して、同一の装置内で行われてもよい。
【0012】さらに、上記方法において、上記工程
(c)の改質処理がドライエッチングガスの存在下、少
なくとも1種の酸化性ガスを用いて行われてもよい。
【0013】さらに、上記方法において、上記絶縁膜は
ウエットエッチレートの異なった複数の層からなり、該
複数の層はコンタクトホールの底面側から上方側へウエ
ットエッチレートが小さい順に積層されていてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明においては、好ましくは、
絶縁膜は少なくとも2層以上からなり、そのウェットエ
ッチレートは下層の絶縁膜ほどウェットエッチレートが
遅い膜を用いる。このようなウエットエッチレートの順
番に積層されることにより、ウエットエッチング処理を
行った際に、導体基板に対して好ましいテーパー形の断
面を有するコンタクトホールが形成できるようになる。
【0015】本発明の方法において、まず、基板上の絶
縁膜上にフォトレジストを用いて、エッチングパターン
を形成するが、ここで用いられるフォトレジストは、ポ
ジ型およびネガ型のいずれであってもよい。
【0016】次に、ドライエッチング処理を行い、上記
の絶縁膜を上記エッチングパターンに沿ってエッチング
して、コンタクトホールを形成する。ドライエッチング
処理に用いられるエッチングガスとしては、CHF3
CF4 、NF3 、SF6 等がある。
【0017】ドライエッチング処理に続いて、同一の装
置内で、継続して、上記フォトレジストの表面をより親
水性に改質処理する。この改質処理は、ドライエッチン
グを行う装置内で可能であり、かつフォトレジスト表面
をより親水性に改質できる作用を有するものであれば、
如何なる手段でもよいが、好ましくは、ドライエッチン
グガスの存在下、酸化性ガスを用いて行う。用いられる
ドライエッチングガスとしては、上記したようなガスが
挙げられ、前工程であるドライエッチングに用いられた
エッチングガスと同一であってもよく、あるいは異なっ
ていてもよい。酸化性ガスとしては、O2 、NO2 、O
3 、NO等が挙げられる。この時、酸化性ガスとしてO
2 を用いる場合、O2 のガス比として5〜50%、RF
パワー100〜500Wの条件で5秒〜60秒処理すれ
ばよい。これによりレジスト表面の親水性が向上し、次
に行うウェットエッチング時に、ウェハ面内をムラ無く
ウェットエッチング液がコンタクトホール内に入り込
み、工程の大幅な増加が無く、品質の高い製品を作るこ
とができる。このように、ドライエッチング処理を行っ
た後、同一の装置内で、レジスト表面の改質処理を継続
して行うことが可能になったことが、本発明の方法の特
徴である。したがって、従来方法のように、レジスト表
面改質用の装置や工程を特別に別途設ける必要がなく、
簡便に行える。
【0018】次に、ウエットエッチング処理を行う。こ
の際に用いられるウエットエッチング液としては、慣用
のものが使用可能である。しかし、上記したようなウエ
ットエッチレートの順番に積層された複数層からなる絶
縁膜を用いる場合には、40%NH4 Fと50%HFの
20:1混合液(20:1バッファードフッ酸)や9:
1混合液(9:1バッファードフッ酸)などが好まし
い。20:1バッファードフッ酸を用いた場合に本発明
の効果が得られる絶縁膜の構成として、下層から順番
に、TEOS膜(Tetra Ethoxy Silane) を原料として用
いたSiO2 膜と、4%常圧PSG(Photo-silicate Gl
ass)膜と、SOG(Spin On Glass) 膜とからなる3層絶
縁膜、あるいはTEOS膜と、プラズマSiO2 膜と、
SOG膜とからなる3層絶縁膜、あるいはTEOS膜
と、BPSG(Borophosphosilicate Glass) 膜とからな
る2層絶縁膜等がある。この時行うウェットエッチング
時間は、20:1のバッファードフッ酸を用いる場合、
30〜180秒で行えばよい。
【0019】上記したように、本発明の方法によれば、
微細で、かつ基板に対して逆凸形様の断面形状を有する
コンタクトホールが精度よく形成できる。
【0020】
【実施例】図1に、本実施例に係わるコンタクトホール
の形成方法の作業工程を示す。
【0021】まず、図1(a)に示すように、シリコン
(Si)ウェハ11上に、TEOS膜12と4%PSG
膜13とSOG膜14とを順次この順にデポジションま
たはコートした。ここでは、例えば、TEOS膜12の
原料ガスとしてSi(OC25 4 を用い、726
℃、0.25Torrの低圧CVD条件で約150nm
の厚さで形成した。また4%PSG膜13はSiH4
PH3 を用い、405℃の常圧CVD条件で約450n
mの膜厚にした。SOG膜14はSi(OH)4を用
い、回転塗布後、約950℃、20分のベークを行い、
60nmの厚さに形成した。ここで、コンタクトホール
形成におけるウェットエッチングでのエッチレートはS
OG膜>4%PSG膜>TEOS膜の順となる。
【0022】続いてSOG膜14上にポジ型フォトレジ
スト15を図1(a)のように塗布し、露光、現像処理
を順次行いホール径が1.0ミクロンのパターンを抜い
た。この段階までは絶縁膜をエッチングする前のウェハ
である。
【0023】次に、RFパワー300W、処理圧力0.
5Torr、CF4 の流量24sccm、CHF3 の流
量24sccm、Heの流量98sccmの条件でドラ
イエッチング処理を行い、基板までエッチングして図1
(b)に示されるような断面形状を有するコンタクトホ
ール17を形成し、連続して同一装置内でO2 の流量:
20sccm、CF4 の流量:100sccm、処理圧
力:0.3Torr、RFパワー100Wの条件で約7
秒間の処理をした。その結果、レジスト膜15の表面が
図1(c)に示すように親水性に改質され、次に行うウ
ェットエッチング処理で絶縁膜がレジスト膜のパターン
どおりにウェハ面内でムラ無くエッチングされるように
なった。
【0024】続いて、ウエットエッチング処理を行う
が、このウェットエッチングは、20:1バッファード
フッ酸で約60秒間エッチングを行った。これにより、
図1(d)に示すような、断面形状が逆凸形様でなだら
かなコンタクトホール17が形成された。このコンタク
トホール17は、次に続く配線層のカバレッジを良好な
ものとした。
【0025】
【発明の効果】上記方法により、微細なコンタクトホー
ル形成時に必要であった、アッシング等によるレジスト
膜表面の改質処理や界面活性剤入りウェットエッチング
液の使用が不要となり、工程を複雑にすることなく、信
頼性の高いコンタクトホールの形成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるコンタクトホールの形成
方法を説明するための工程(a)〜(d)を示す断面図
である。
【図2】コンタクトホールの望ましい断面形状を示す断
面図である。
【図3】従来技術により形成されたコンタクトホールの
断面図である。
【図4】同じく従来技術により形成されたコンタクトホ
ールの断面図である。
【図5】同じく従来技術によるコンタクトホールの形成
方法を説明するための工程(a)〜(c)を示す断面図
である。
【図6】同じく従来技術によるコンタクトホールの形成
方法を説明するための工程(a)〜(d)を示す断面図
である。
【符号の説明】
11 Siウェハ 12 TEOS膜 13 4%PSG膜 14 SOG膜 15 フォトレジスト膜 15′ フォトレジスト膜の改質された領域 16 コンタクト層間膜 17 コンタクトホール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の絶縁膜にコンタクトホール
    を形成する方法であって、 (a)前記絶縁膜上にフォトレジストでエッチングパタ
    ーンを形成する工程と、 (b)前記絶縁膜を、ドライエッチング処理により、前
    記エッチングパターンに沿ってエッチングして、コンタ
    クトホールを形成する工程と、 (c)前記フォトレジストの表面をより親水性に改質処
    理する工程と、 (d)前記コンタクトホールを、ウエットエッチング処
    理により、さらにエッチングする工程とを備えることを
    特徴とする半導体装置にコンタクトホールを形成する方
    法。
  2. 【請求項2】 前記工程(c)の改質処理が、前記工程
    (b)のドライエッチング処理が終了した後継続して、
    同一の装置内で行われることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置にコンタクトホールを形成する方法。
  3. 【請求項3】 前記工程(c)の改質処理がドライエッ
    チングガスの存在下、少なくとも1種の酸化性ガスを用
    いて行われることを特徴とする請求項1または2に記載
    の半導体装置にコンタクトホールを形成する方法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁膜はウエットエッチレートの異
    なった複数の層からなり、該複数の層はコンタクトホー
    ルの底面側から上方側へウエットエッチレートが小さい
    順に積層されていることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の半導体装置にコンタクトホールを形成す
    る方法。
JP26712796A 1996-10-08 1996-10-08 半導体装置にコンタクトホールを形成する方法 Pending JPH10116815A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451989B1 (ko) * 2002-06-29 2004-10-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 금속배선 형성방법
JP2007180304A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Seiko Epson Corp パターンの形成方法、及び液滴吐出ヘッド
US9761685B2 (en) 2015-08-20 2017-09-12 Renesas Electronics Corporation Manufacturing method for semiconductor device

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JP2007180304A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Seiko Epson Corp パターンの形成方法、及び液滴吐出ヘッド
US9761685B2 (en) 2015-08-20 2017-09-12 Renesas Electronics Corporation Manufacturing method for semiconductor device
US10043884B2 (en) 2015-08-20 2018-08-07 Renesas Electronics Corporation Manufacturing method for semiconductor device

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Legal Events

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Effective date: 20040106

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