JPH11307632A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH11307632A
JPH11307632A JP10923998A JP10923998A JPH11307632A JP H11307632 A JPH11307632 A JP H11307632A JP 10923998 A JP10923998 A JP 10923998A JP 10923998 A JP10923998 A JP 10923998A JP H11307632 A JPH11307632 A JP H11307632A
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JP
Japan
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contact hole
hole
insulating film
etching
contact
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JP10923998A
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English (en)
Inventor
Kensaku Ishibashi
健作 石橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高アスペクト比コンタクトホールの形成にお
いて、エッチングの際にエッチング種がコンタクト底部
に届かなくなるため、コンタクト底部でのエッチグレー
トが低下するという問題を低減する。 【解決手段】 半導体基板3上の層間絶縁膜1に花弁型
形状のコンタクトホール5を形成することにより、エッ
チングの際のコンタクトホール5側壁の面積を増加させ
て、側壁から放出される反応種を増やし、コンタクトホ
ール5の底部でのエッチングレートの低下を防ぐ。この
コンタクトホール5側壁内側に凸な部分を覆う側壁保護
膜2を形成し、コンタクトホール5の平面形状を内側に
凸な部分を持たない多角形に補正した補正コンタクトホ
ール6を形成することにより、内側に凸な部分を有する
箇所でのコンタクトホール5と半導体基板3との接触部
分における、プロセス中の電荷の移動時に起こる電界集
中を防止する。

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およびそ
の製造方法、特にコンタクトホールの構造とその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、大規模集積回路では、高集積化に
伴いデバイス構造の微細化がより進んでいる。それに伴
いコンタクトホールサイズの微細化が進んでいる。一方
で、層間絶縁膜の膜厚は、コンタクトサイズの微細化と
同じ割合で配線容量を小さくすることが困難であるた
め、コンタクトサイズと比べて薄膜化する割合が小さ
い。よってコンタクトホールアスペクト比(コンタクト
ホール深さとコンタクトホール径の寸法との比)は大き
くなる傾向にある。
【0003】以下に従来の半導体装置およびその製造方
法について説明する。
【0004】図4は従来の半導体装置の構造を示し、図
4(a)は平面図、図4(b)は図4(a)のbb´線断面図で
あり、10は層間絶縁膜、11は側壁絶縁膜、12は半
導体基板、13は配線層、14はコンタクトホールを示
す。
【0005】従来の半導体装置およびその製造方法で
は、目的のコンタクトホールの大きさよりも大きなコン
タクトホールを形成することでアスペクト比を緩和して
加工し易くしている。しかし、コンタクトホールが大き
いままではコンタクトホールのアライメントがずれたと
きに配線層13と接触する可能性が高くなるため、配線
層13とのマージンをとるために、また目的のコンタク
トホールの大きさにもどすために、側壁絶縁膜11を形
成し、目的の大きさのコンタクトホール14を形成して
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、さらなる高集積化に伴う高アスペクト比コ
ンタクトホールの形成において、微細化に伴い配線層と
のマージンがさらに減少するため、目的のコンタクトホ
ールの大きさよりも大きなコンタクトホールを開口しよ
うとすると、それだけで配線層とコンタクトホールとが
接触するから実際には形成することができない。エッチ
ングには層間絶縁膜側壁を構成している絶縁物材料から
エッチング中に放出される活性化したイオンも利用して
いるが、微細化に伴いコンタクトホール径が小さくなる
と、コンタクトホール側壁の面積も減少し、コンタクト
底部でエッチングに寄与する活性化したイオン数が減少
する。このため、コンタクト底部でエッチングとは逆に
ポリマーの堆積がおこり、コンタクト底部でのエッチン
グレートの低下およびエッチングが止まってしまうとい
う欠点を有していた。コンタクトホール側壁の面積が減
少すると、エッチングにより打ち込まれたイオンによる
コンタクトホール側壁の帯電が顕著になるため、イオン
軌道の曲がりも大きくなり、ホール底部への到達イオン
数が減少してしまう。そのためホール底部へのポリマー
の堆積が起こり、これらがエッチングレートの低下につ
ながっている。
【0007】本発明は、上記従来問題点を解決するもの
で、高アスペクト比コンタクトホールを形成する際に、
ホール底部へのポリマーの堆積が起こることによって、
コンタクト底部でのエッチングレートの低下およびエッ
チングが止まってしまうという問題を解決することので
きる半導体装置およびその製造方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜に所
定のマスクを用いて平面形状が内側へ凸となる箇所を少
なくとも1つ含む花弁型形状のコンタクトホールを形成
する工程と、前記コンタクトホールの側壁に第二の絶縁
膜を堆積させて、前記コンタクトホールの平面形状を内
側に凸な部分を持たない多角形に補正する工程とを備え
たことを特徴とする。
【0009】この花弁型の形状とする工程によって、コ
ンタクトホールの大きさを目的の大きさよりも大きなコ
ンタクトホールを形成することをしないで、ホール内面
の周長を増長し、ホール側壁の面積を増加させることが
できる。また、エッチングには側壁を構成している材料
から放出するエッチングに寄与する活性化したイオンも
利用しているが、ホール側壁の面積を増加させることに
よって活性化したイオン数が増加するので、ホール底部
でのポリマーの堆積を防ぎ、コンタクト底部でのエッチ
ングレートの低下およびエッチングが止まってしまうこ
とを防ぐことができる。
【0010】また本発明の半導体装置の製造方法は、前
記コンタクトホールにおける内側に凸な部分の大きさ
を、前記コンタクトホールの側壁に堆積する第二の絶縁
膜厚の2倍よりも小さくすることを特徴とする。このよ
うな製造方法により、コンタクトホールの平面形状の内
側に凸な部分を第二の絶縁膜によって確実に覆うことが
できる。
【0011】また本発明の半導体装置は、半導体基板
と、この半導体基板上に設けられ、かつ平面形状が内側
へ凸となる箇所を少なくとも1つ含む花弁型形状のコン
タクトホールを有する第一の絶縁膜と、前記コンタクト
ホールの側壁に、前記コンタクトホールの平面形状を内
側に凸な部分を持たない多角形に補正するように堆積さ
せた第二の絶縁膜とを備えたことを特徴とする。このよ
うに構成したことにより、コンタクトホールにおける平
面形状が内側に凸な部分を有する箇所で起こるコンタク
トホールと半導体基板との接触部分での電解集中を防ぐ
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0013】図1は本発明の半導体装置の一実施形態に
おける構造の平面図および断面図を示すものである。図
1において、1は層間絶縁膜、2は側壁絶縁膜、3は半
導体基板、4は配線層、5は層間絶縁膜1に形成された
コンタクトホール、6はコンタクトホール5を側壁絶縁
膜2によって補正してなる補正コンタクトホールを示
す。半導体基板3上にはコンタクトホール5を有し、内
部には配線層4が設けられている。層間絶縁膜1に形成
されたコンタクトホール5の平面形状は内側へ凸となる
箇所を少なくとも1つ含む花弁型形状であり、このコン
タクトホール5の側壁に内側に凸な部分を覆う側壁保護
膜2が形成されたことにより、内側に凸な部分を持たな
い多角形に補正された補正コンタクトホール6が構成さ
れている。
【0014】以上のような半導体装置のコンタクトにつ
いて、以下その製造方法を説明する。
【0015】図2は本発明の半導体装置の製造方法の一
実施形態の工程を示す平面図、図3は図2の断面図であ
り、図3(a)は図2(a)のbb´線断面図、図3(b)は図
2(b)のdd´線断面図、図3(c)は図2(c)のff´線
断面図、図3(d)は図2(d)のhh´線断面図、図3(e)
は図2(e)のjj´線断面図、図3(f)は図2(f)のkk
´線断面図であって、7はレジスト、8及び9はレジス
ト表面の硬化層である。
【0016】最初に、半導体基板3上に層間絶縁膜1と
してボロフォスフォシリケートガラス膜(以後BPSG
膜と略記する)を800nm堆積させ、窒素中800
℃,30分アニールを行う。その上にレジスト7を塗布
して最大径が0.3μmのマスクをパターニングする
(図2(a)、図3(a))。その後、レジスト7の表面に硬
化層8を形成する(図2(b)、図3(b))。この硬化層8
は、例えば低温乾燥ベークを行うことにより形成する。
レジスト7の表面に硬化層8を形成するときの温度は主
たるレジスト7膜中の溶剤が気化する温度より低い温度
である。レジスト7の表面に硬化層8を形成後、溶剤が
気化するよりも高い温度で加熱する。このときレジスト
7の表面の硬化層8に被覆された内部のレジスト7が硬
化層8を破って放出し、表面に凸となる箇所を持った硬
化層9が形成されるため、内側へ凸となる箇所を少なく
とも1つ含む花弁型形状がパターニングされる(図2
(c)、図3(c))。
【0017】次にC26ガスを使用したドライエッチン
グで層間絶縁膜1をドライエッチングしてコンタクトホ
ール5を形成し、エッチングで残ったレジスト7を除去
する(図2(d)、図3(d))。このときのエッチング過程
において、一般的にコンタクトホール5の底部では活性
化したエッチングに寄与するイオン数が入りにくく、そ
のためイオン数が減少するため、カーボン系のポリマー
の堆積が起こりやすい状態となりエッチングレートの低
下を引き起こす。しかしBPSG側壁は内側へ凸となる
花弁型形状となって面積が増大しているからその壁面か
らの酸素の放出も増大しており、その効果のため、ポリ
マー中のカーボンを酸化させて気化することによりエッ
チングレートの低下を防いでいる。
【0018】その後、側壁絶縁膜2としてテトラエトキ
シシランを原料ガスとするCVDシリコン酸化膜(以後
TEOS膜と略記する)をLPCVD法によって50n
m堆積させる(図2(e)、図3(e))。この堆積によって
花弁型形状の内側凹凸が適切にTEOS膜で適切に埋め
られる。続いて側壁絶縁膜2をCHF3、O2ガスを組み
合わせたドライエッチングで異方性エッチングすること
によりコンタクトホール5の平面形状を内側に凸な部分
を持たない多角形に加工して、補正コンタクトホール6
を形成する(図2(f)、図3(f))。
【0019】このように、新たに側壁において内側に凸
な部分を覆う絶縁物(TEOS膜)を堆積させ、コンタ
クトホールの平面形状を内側に凸な部分を持たない多角
形に補正することにより、コンタクトホール5の平面形
状における内側に凸な部分、すなわち、とがった部分を
有する箇所で起こるコンタクトホール5と半導体基板3
との接触部分での電界集中を防ぐことができる。もし内
側に図5に示すように側壁絶縁膜2を形成せずに、内側
に凸な部分があれば、コンタクトホール5と半導体基板
3との接触部分が局所的に小さくなるため、抵抗が高く
なり電界集中が起こるおそれがあるが、図1に示すよう
に構成したことにより電界集中を防ぐことができる。
【0020】なお、コンタクトホール5の平面形状にお
ける内側に凸な部分の大きさは、側壁を覆う絶縁膜厚
(TEOS膜)の2倍よりも小さくなるような条件で形
成するのが望ましい。このような条件で形成することは
レジスト表面の硬化層8を形成するための低温乾燥ベー
ク条件、レジスト硬化後の加熱条件を調節することなど
により可能である。そしてコンタクトホール5の平面形
状の、内側に凸な部分の大きさを絶縁膜厚の2倍よりも
小さくすることにより、コンタクトホール5における内
側に凸な部分を絶縁膜で覆い、コンタクトホール5の内
側輪郭の平面形状を内側に凸な部分を持たない多角形状
に加工することができる。
【0021】また、層間絶縁膜2としては、ボロンまた
はリンのいずれか一方のみを含むシリケートガラス、S
OG(Spin On Glass)膜を用いてもよ
い。
【0022】
【発明の効果】以上、本発明によれば、コンタクトホー
ルの平面形状が、内側へ凸となる箇所を少なくとも1つ
含む花弁型の形状およびその工程と、コンタクトホール
に側壁絶縁物を堆積しコンタクトホールの平面形状を内
側に凸な部分を持たない多角形に補正された形状および
その工程とを設けることにより、コンタクトホールの大
きさが従来と同一であってもコンタクト底部でのエッチ
ングレートの低下を防ぎ、コンタクトホールにおける平
面形状が内側に凸な部分を有する箇所で起こるコンタク
トホールと半導体基板との接触部分での電解集中を防ぐ
ことができる優れた半導体装置およびその製造方法を実
現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施形態における構造
を示す平面図および断面図
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態に
おける製造工程を示す平面図
【図3】図2の断面図
【図4】従来の半導体装置の構造を示す平面および断面
【図5】内側に凸な部分でのコンタクトと基板との接触
部分を示す平面図および断面図
【符号の説明】
1 層間絶縁膜 2 側壁絶縁膜 3 半導体基板 4 配線層 5 コンタクトホール 6 補正コンタクトホール 7 レジスト 8,9 硬化層 10 層間絶縁膜 11 側壁絶縁膜 12 半導体基板 13 配線層 14 コンタクトホール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第一の絶縁膜を形成する
    工程と、前記第一の絶縁膜に所定のマスクを用いて平面
    形状が内側へ凸となる箇所を少なくとも1つ含む花弁型
    形状のコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタ
    クトホールの側壁に第二の絶縁膜を堆積させて、前記コ
    ンタクトホールの平面形状を内側に凸な部分を持たない
    多角形に補正する工程とを備えたことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記コンタクトホールの平面形状の内側
    に凸な部分の大きさを、前記コンタクトホールの側壁に
    堆積する第二の絶縁膜厚の2倍よりも小さくすることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板と、この半導体基板上に設け
    られ、かつ平面形状が内側へ凸となる箇所を少なくとも
    1つ含む花弁型形状のコンタクトホールを有する第一の
    絶縁膜と、前記コンタクトホールの側壁に、前記コンタ
    クトホールの平面形状を内側に凸な部分を持たない多角
    形に補正するように堆積させた第二の絶縁膜とを備えた
    ことを特徴とする半導体装置。
JP10923998A 1998-04-20 1998-04-20 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH11307632A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10027932A1 (de) * 2000-05-31 2001-12-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ätzen einer Isolierschicht eines Bauelements

Cited By (2)

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DE10027932A1 (de) * 2000-05-31 2001-12-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ätzen einer Isolierschicht eines Bauelements
DE10027932C2 (de) * 2000-05-31 2003-10-02 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Bildung eines Kontaktlochs in einer Isolierschicht eines elektronischen oder mikroelektronischen Bauelements

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