JPH1140670A - 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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JPH1140670A
JPH1140670A JP19577197A JP19577197A JPH1140670A JP H1140670 A JPH1140670 A JP H1140670A JP 19577197 A JP19577197 A JP 19577197A JP 19577197 A JP19577197 A JP 19577197A JP H1140670 A JPH1140670 A JP H1140670A
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JP
Japan
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pattern
contact hole
semiconductor device
mask
sub
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JP19577197A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Miura
恭裕 三浦
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NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置のコンタクトホール形成のために必
要となる導電領域の面積を減少させ、半導体装置の高集
積化あるいは高速化を容易にする。 【解決手段】半導体装置のコンタクトホールを形成する
ためのフォトリソグラフィ工程において、複数のサブパ
ターンとこれらを連結するスリット状あるいは階段状の
パターンとで構成されるマスクパターンがフォトレジス
トに転写され、この転写されたフォトレジストをマスク
にしたドライエッチングで1個のコンタクトホールが形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に配線層の接続のためのコンタク
トホールの形成方法およびその構造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の構造の微細化及び高密度化
は依然として精力的に推し進められている。微細化につ
いては、現在では0.25μm寸法で形成された半導体
素子が用いられ、この寸法を設計基準にしたメモリデバ
イスあるいはロジックデバイス等の半導体装置が実用化
されてきている。
【0003】このように微細化は、半導体装置の高集積
化、高速化等による高性能化あるいは多機能化にとって
最も効果的な手法であり、今後の半導体装置の製造にと
って必須となっている。
【0004】一方、このような微細化に伴い、半導体装
置の配線層の接続のためのコンタクトホールの形成が難
しくなる。これは、このようなコンタクトホールがフォ
トリソグラフィ工程において最小の設計基準で形成され
るためである。
【0005】このような半導体装置のコンタクトホール
の従来の形成方法について、図4と図5に基づいて説明
する。ここで、従来の形成方法として特開昭52−55
379号公報あるいは特開昭64−90544号公報に
示されている技術に関し説明する。図4は、コンタクト
ホールのパターン形状が長方形でありスリット状に形成
される場合の平面図であり、図5は、コンタクトホール
が複数の正方形のパターンに分割されて形成される場合
の平面図である。
【0006】半導体装置のコンタクトホールの主の形成
工程は次のようである。すなわち、はじめにフォトリソ
グラフィ工程で、半導体装置の拡散層等の導電領域上の
フォトレジストに縮小投影露光装置(ステッパー)でコ
ンタクトホールのマスクパターンが転写される。そし
て、このフォトレジストの現像を通して上記コンタクト
ホール用のレジストマスクが形成される。次に、このレ
ジストマスクを用いるドライエッチング工程で、上記導
電領域上の層間絶縁膜にコンタクトホールが形成される
ようになる。
【0007】図4(a)は上記マスクパターンの平面図
であり、図4(b)はできあがったコンタクトホールの
平面図である。なお、通常のステッパーではレチクル上
のコンタクトホールに相当するパターンの寸法は、縮小
投影される光学的パターンの5倍あるいは4倍である。
ここで、マスクパターンは上記の光学的パターンに対応
するものであり、上記のレチクル上のコンタクトホール
用パターンの1/5あるいは1/4の寸法で示されてい
る。また、フォトレジストはポジ形レジストである。
【0008】図4(a)に示すように、コタクトホール
のマスクパターン21の形状はスリット状に形成されて
いる。そして、斜線で示されている領域が遮光部22と
なっている。このマスクパターン21がステッパーでフ
ォトレジストに転写される。そして、現像を通してレジ
ストマスクが形成される。さらに、このレジストマスク
を用いたドライエッチングがなされ、図4(b)に示す
ように、拡散層23上の層間絶縁膜にコンタクトホール
24が形成される。
【0009】ここで、できあがったコンタクトホール2
4の寸法はマスクパターン21よりも大きくなる。この
主な原因は、ステッパによるパターン転写において、露
光の回折により光学的パターンがマスクパターン21よ
りも大きくなるからである。このような露光の回折は、
スリット状のマスクパターン21の短辺寸法が小さくな
るほど顕著になり、それにあわせてコンタクトホール2
4とマスクパターン21の寸法の差は大きくなる。
【0010】コンタクトホールが複数の正方形のパター
ン形状に分割されて形成される場合について、図4の場
合と同様に、図5で説明する。
【0011】図5(a)は複数の正方形状のマスクパタ
ーンの平面図であり、図5(b)はできあがったコンタ
クトホールの平面図である。図5(a)に示すように、
コタクトホールのマスクパターンは複数のマスクパター
ン25,25a,25b,25cに分割されている。こ
こで、個々のマスクパターン25,25a,25b,2
5cの形状は正方形である。そして、斜線で示されてい
る領域が遮光部26となっている。このような分割され
たマスクパターンがフォトレジストに転写される。そし
て、現像を通してレジストマスクが形成される。さら
に、このレジストマスクを用いたドライエッチングがな
され、図5(b)に示すように、拡散層27上の層間絶
縁膜にコンタクトホールが形成される。ここで、コンタ
クトホールは、上記マスクパターンの分割に対応して形
成され、コンタクトホール28,28a,28b,28
cで構成されることになる。ここで、できあがった個々
のコンタクトホール28,28a,28b,28cの寸
法はマスクパターンよりも少し大きくなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の技術では、コンタクトホールが形成される拡散層等
の導電領域の面積が増大する。そして、半導体装置の微
細化あるいは高密度化が難しくなる。これは、マスクパ
ターンがスリット状に形成されている場合には、フォト
レジストに転写される光学的パターンが露光時の回折光
のため大きくなり出来上がりのコンタクトホールの寸法
が増大するためである。また、マスクパターンが複数の
正方形状のパターンに分割される場合には、上述した遮
光部の占める割合が増加するために、コンタクトホール
の形成のために必要とされる面積が増大するためであ
る。
【0013】本発明の目的は、上記のような問題を解決
し半導体装置のコンタクトホール形成のために必要とな
る導電領域の面積を減少させ、半導体装置の高集積化あ
るいは高速化を容易にする半導体装置およびその製造方
法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、導電領域と配線層とを接続するためのコン
タクトホールの平面形状において、長方形状のコンタク
トホールの長辺部にくびれが形成されている。
【0015】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、半導体装置のコンタクトホールを形成するためのフ
ォトリソグラフィ工程において、複数のサブパターンと
これらを連結するスリット状パターンとで構成されるマ
スクパターンがフォトレジストに転写され、上記転写さ
れたフォトレジストをマスクにしたドライエッチングで
1個のコンタクトホールが形成される。ここで、上記ス
リット状パターン幅は上記のサブパターン幅よりも小さ
くなっている。
【0016】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
では、半導体装置のコンタクトホールを形成するための
フォトリソグラフィ工程において、複数のサブパターン
とこれらを連結する階段状パターンとで構成されるマス
クパターンを通して長方形状の光学的パターンがフォト
レジストに転写され、上記の転写されたフォトレジスト
をマスクにしたドライエッチングで長方形状の1個のコ
ンタクトホールが形成される。
【0017】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、半導体装置を形成するためのフォトリソグラフィ工
程において、複数のサブパターンとこれらを連結する階
段状パターンとで構成されるマスクパターンを通して長
方形状の光学的パターンがフォトレジストに転写され、
上記の転写されたフォトレジストをマスクにしたドライ
エッチングで半導体装置を構成するための1個のパター
ンが長方形状に形成される。
【0018】このように、1個のマスクパターンが複数
のサブパターンとこれらを相互に連結するパターンとで
構成される。このために、コンタクトホールのような出
来上がりパターンの寸法が上記のマスクパターンの寸法
より大幅に増大することは回避されるようになる。そし
て、半導体装置のコンタクトホール形成のために必要と
なる導電領域の面積の削減が可能になり、半導体装置の
高集積化あるいは高速化が容易になる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明の
マスクパターンの平面図であり、図2はMOSトランジ
スタの拡散層に形成されたコンタクトホールの平面図で
ある。本発明の説明においても、従来の技術の説明と同
じようにして行われる。すなわち、はじめにフォトリソ
グラフィ工程で、半導体装置の拡散層上のフォトレジス
トにステッパーでコンタクトホールのマスクパターンが
転写される。そして、このフォトレジストの現像を通し
て上記コンタクトホール用のレジストマスクが形成され
る。次に、このレジストマスクを用いるドライエッチン
グ工程で、上記拡散層上の層間絶縁膜にコンタクトホー
ルが形成されるようになる。なお、このステッパーでは
レチクル上のコンタクトホールに相当するパターンの寸
法は、縮小投影される光学的パターンの5倍あるいは4
倍である。ここで、マスクパターンは従来の技術で説明
したように上記の光学的パターンに対応するものであ
る。また、フォトレジストはポジ形レジストである。
【0020】上記のような工程において、本発明では図
1に示すように、先述した光学的パターンに対応するマ
スクパターンは以下のように形成されている。すなわ
ち、正方形状のサブパターン1,1a,1bが形成さ
れ、これらのサブパターン1と1a、サブパターン1a
と1b間は互いにスリット形状の連結パターン2で接続
される。ここで、図1に示すように、連結パターン2の
短辺の寸法はサブパターンの一辺の寸法より小さくなる
ように形成されている。そして、遮光部3が形成されて
いる。なお、図1ではサブパターンが3個形成されてい
る場合が示されているが、この個数は3に限定されるも
のでなく、さらに多数のサブパタ−ンで形成されてもよ
い。なお、これらのサブパターンは全て連結パターンで
接続されるものである。
【0021】そして、このように形成されたマスクパタ
ーンがフォトレジストに転写され、現像を通してレジス
トマスクが形成される。以下、図2に示すようにゲート
電極4を有するMOSトランジスタ5のソース・ドレイ
ンとなる拡散層6上に、次のようにしてコンタクトホー
ル7が形成される。
【0022】すなわち、上記レジストマスクを用いたド
ライエッチングがなされ、拡散層6上の層間絶縁膜にコ
ンタクトホールが形成される。ここで、出来上がったコ
ンタクトホールには、連結パターン2に相当するように
コンタクトホールくびれ8が形成されるようになる。
【0023】この実施の形態では、出来上がったコンタ
クトホールは、長方形のコンタクトホールにくびれ部の
形成された平面形状になる。このために、従来の技術の
場合と異なり、コンタクトホールの寸法が増大しなくな
り、拡散層6の平面積は従来の場合より大幅に小さくな
る。
【0024】次に、本発明の第2の実施の形態を図3に
基づいて説明する。図3(a)は本発明のマスクパター
ンの平面図であり、図3(b)は拡散層に形成されたコ
ンタクトホールの平面図である。この説明においても、
従来の技術の説明と同じようにして行われる。
【0025】なお、フォトリソグラフィ工程で用いられ
るマスクパターンは光学的パターンに対応するものであ
り、上記のレチクル上のコンタクトホール用パターンの
1/5あるいは1/4の寸法で示されている。また、フ
ォトレジストはポジ形レジストである。
【0026】図3(a)に示すように、先述した光学的
パターンに対応するマスクパターンは以下のように形成
されている。すなわち、正方形状のサブパターン9,9
a,9bが形成され、これらのサブパターン9と9a、
サブパターン9aと9b間は互いに階段形状の連結パタ
ーン10で接続される。ここで、図3(a)に示すよう
に、連結パターン10は階段状に形成されている。そし
て、遮光部11が形成されている。なお、図3(a)で
はサブパターンが3個形成されている場合が示されてい
るが、この個数は3に限定されるものでない。さらに多
数のサブパタ−ンで形成されてもよい。そして、これら
のサブパターンは全て階段状の連結パターン10で接続
される。このように形成されたマスクパターンがフォト
レジストに転写される。そして、現像を通してレジスト
マスクが形成される。この場合には、第1の実施の形態
と異なり、フォトレジストに転写される光学的パターン
は長方形となり第1の実施の形態で説明したようなくび
れは全く生じない。これは、ステッパによる露光時に、
レチクル上のマスクパターンの階段形状10に対応する
ところで回折光が多量に発生するためである。このよう
にして、長方形のパターンを有するレジストマスクが形
成されるようになる。
【0027】そして、上記レジストマスクを用いたドラ
イエッチングがなされ、拡散層12上の層間絶縁膜にコ
ンタクトホール13が形成される。ここで、出来上がっ
たコンタクトホール13の平面形状は、上記の長方形の
光学的パターンと同一となっている。
【0028】このように第2の実施の形態では、出来上
がったコンタクトホール13は、くびれのない長方形の
平面形状になる。この場合も、従来の技術の場合と異な
り、コンタクトホールの寸法が増大しなくなり、拡散層
12の平面積は従来の場合より大幅に小さくなる。
【0029】以上、本発明の実施の形態では、半導体装
置のコンタクトホールの形成あるいはその平面構造につ
いて説明された。本発明はこのようなパターンに限定さ
れるものでなく、半導体装置の他のパターンにも同様に
適用できるものである。ここで、フォトレジストはポジ
形に限定されずネガ形でもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明では、フォトリソグラフィ工程で
のフォトレジスト転写に用いられるコンタクトホール用
のマスクパターンが、複数のサブパターンと連結パター
ンとで構成されている。ここで、個々のサブパターンの
平面形状は正方形であり、連結パターンはスリット状あ
るいは階段状に形成されている。
【0031】このために、従来の技術で説明したスリッ
ト形状のマスクパターンの場合に、フォトレジストに転
写される光学的パターンが露光時の回折光のため大きく
なり出来上がりのコンタクトホールの寸法が増大すると
いうことが皆無になる。そして、コンタクトホールの形
成のために必要とされる拡散層等の導電領域の面積が大
幅に縮小されるようになる。
【0032】このようにして、本発明は、半導体装置の
高集積化あるいは高速化を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するマスクパ
ターンの平面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するコンタク
トホールの平面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するための平
面図である。
【図4】従来の技術を説明するコンタクトホールに関す
る平面図である。
【図5】従来の技術を説明するコンタクトホールに関す
る平面図である。
【符号の説明】 1,1a,1b,9,9a,9b サブパターン 2,10 連結パターン 3,11,22,26 遮光部 4 ゲート電極 5 MOSトランジスタ 6,12,23,27 拡散層 7,13,24,28a,28b,28c コンタク
トホール 8 コンタクトホールくびれ 21,25,25a,25b,25c マスクパター

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電領域と配線層とを接続するためのコ
    ンタクトホールの平面形状において、長方形状のコンタ
    クトホールの長辺部にくびれが形成されていることを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体装置のコンタクトホールを形成す
    るためのフォトリソグラフィ工程において、複数のサブ
    パターンとこれらを連結するスリット状パターンとで構
    成されるマスクパターンがフォトレジストに転写され、
    前記転写されたフォトレジストをマスクにしたドライエ
    ッチングで1個のコンタクトホールが形成されることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記スリット状パターン幅が前記サブパ
    ターン幅よりも小さくなっていることを特徴とする請求
    項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体装置のコンタクトホールを形成す
    るためのフォトリソグラフィ工程において、複数のサブ
    パターンとこれらを連結する階段状パターンとで構成さ
    れるマスクパターンを通して長方形状の光学的パターン
    がフォトレジストに転写され、前記転写されたフォトレ
    ジストをマスクにしたドライエッチングで長方形状の1
    個のコンタクトホールが形成されることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体装置を形成するためのフォトリソ
    グラフィ工程において、複数のサブパターンとこれらを
    連結する階段状パターンとで構成されるマスクパターン
    を通して長方形状の光学的パターンがフォトレジストに
    転写され、前記転写されたフォトレジストをマスクにし
    たドライエッチングで半導体装置を構成するための1個
    のパターンが長方形状に形成されることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP19577197A 1997-07-22 1997-07-22 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH1140670A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006287216A (ja) * 2005-03-10 2006-10-19 Nec Electronics Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR100687863B1 (ko) * 2004-12-29 2007-02-27 주식회사 하이닉스반도체 아령형 금속 콘택 형성 방법
JP2007324332A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Nec Electronics Corp 半導体装置及びその製造方法
US10374085B2 (en) 2017-11-15 2019-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device

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A02 Decision of refusal

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Effective date: 20010321