JPH05243193A - 半導体集積回路における内部接点を露出させる複数のコンタクトホールを形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路における内部接点の接点穴を
形成する方法において、基板上の輪郭高さが異なる接点
をエッチング過剰による損傷を与えずに、露出する。 【構成】 絶縁層１８にほぼ垂直の側壁に囲まれた第一
の開口を、上記各内部接点１２、１４上に対応させてエ
ッチングし、この第一の開口をさらにエッチングするこ
とによって傾斜面２９、３７、上記各内部接点に貫通し
ない複数の通路を相互にほぼ同じ厚みの絶縁層の部分を
残して形成すると同時に、この絶縁層１８を平面化し、
その後上記エッチングの速度よりも遅い速度で、この開
口を貫通して内部接点１２、１４に至らしめることによ
って接点穴を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に集積回路の製造中
工程における絶縁層を貫く開口部の形成に関し、特に導
電性の接点穴の形成中に絶縁層の下の内部層内で接点を
露光するために、絶縁層を貫いて傾斜した側壁を有する
経路をエッチングする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の製造には層を相互接続(Inter
connection) することが必要である場合が多く、これは
接点穴もしくは管路を貫く導電経路又は接続線を作成す
ることによって従来の方法で達成可能である。接点穴は
シリコン基板を含む内部層に接点を配設し、この内部層
と接点を絶縁、もしくは絶縁層で被覆し、絶縁層を貫い
て経路をエッチングして、接点を露出させ、経路を金属
化して接点への導電経路を付与することによって従来の
方法で製造される。

【０００３】このような内部層の相互接続を形成する従
来の技術、特に必要な経路又は通路をエッチングする技
術には幾つかの問題点がある。以下に、基板表面上の接
点と相互接続するための絶縁層を貫いて接点穴を形成す
る従来の方法を簡単に説明する。

【０００４】このような従来の接点穴の形成に際して
は、誘電多層の溶着によって通常は基板及び接点の表面
上に均一な厚さの層が形成される。基板の表面上に隆起
した輪郭を有するこれらの接点は、例えば図１の高いス
ポット１１，１３及び１５に示すように絶縁層の上面に
高いスポットを形成する。

【０００５】適宜の経路がエッチングされる前に、絶縁
層を平面化すること、すなわちスポット１１，１３及び
１５のような隆起部分を除去することが必要である。絶
縁層を平面化する一般的な方法の一つは、層の表面上に
フォトレジストの平坦な被覆を行うことである。その
後、反応性イオン・エッチング中に、フォトレジストと
絶縁層の隆起スポットとが共に除去される。

【０００６】使用されるフォトレジスト材料は絶縁層と
同じ速度でエッチングできるものが選択される。それに
よって、エッチングにより絶縁層の隆起スポットが除去
される際にフォトレジスト層の平坦な表面が保持され
る。全てのフォトレジストがエッチングにより除去さ
れ、絶縁層の表面が平坦になった時点でエッチングは終
了する。

【０００７】その後、経路を形成するため、平坦になっ
た絶縁層上に感光性の、パターン形成可能なフォトレジ
ストが付与される。このフォトレジストは接点に対応す
るマスクで露光され、現像され、露光された、又は露光
されないフォトレジストが除去される。その結果形成さ
れたフォトレジストのパターンは接点上の絶縁層を露出
させる。

【０００８】次にエッチング工程を利用して接点を露出
させる経路が絶縁層を貫いて形成される。次に基板上の
接点と電気的に接触するように経路内に金属が溶着さ
れ、所望の電気接続が形成される。パターン形成された
フォトレジストと絶縁層のエッチングは、図示のような
これも一般的な方法によって、例えば図５の傾斜した側
壁部２９と、垂直の側壁部２７のような所定の側壁構造
を有する経路を形成するように制御される。傾斜した側
壁と垂直の側壁のこのような組合せは後続の金属溶着段
階で有利であることが判明している。

【０００９】このような従来の技術には幾つかの問題点
がある。一般に、異なる隆起の輪郭を有する接点を補正
する為に平面化する必要があることによって、適正な構
造の側壁を有する経路を、過度なエッチングによる接点
への影響がないように均一にエッチングすることが困難
である。特に、従来の方法での平面化の後、基板上の輪
郭の高さが異なる接点上で、絶縁層は異なる厚さの層に
なる。輪郭が高いほど、接点は誘電体の表面に接近す
る。エッチング中、表面に最も近い接点がまず露出され
る。エッチング工程が継続されて残りの接点が露出され
ると、最初に露出された接点は過度にエッチングされ、
接点抵抗が高くなる。

【００１０】現在の技術の別の問題点は、経路の側壁の
過度なエッチングである。側壁の過度なエッチングによ
って所望の側壁構造が損失される。従来所望される側壁
構造には図５を参照して上述したように、接点の近傍の
垂直の側壁と、そこから絶縁層へと外側に傾斜した側壁
との、逆漏斗形又は台形の基本構造が含まれる。過度な
エッチングは側壁の垂直部分が損失する原因になる。輪
郭の高さが可変的な接点の場合、より浅い接点の過度の
エッチング及びこれらの接点の近傍の垂直性の双方又は
一方を制御することが困難であるため、従来の技術の利
用度は限定される。これらの制約によって製造工程の許
容範囲が極めて狭くなる。その結果、従来の技術は比較
的コスト高であり、用途も限られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】平面化された絶縁層上
に絶縁層を通って、基板又はその他の内部層上の輪郭の
高さが可変的な接点へと至る適切な構造の経路を有す
る、信頼性が高く、低コストの接点穴を形成する技術が
必要である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従来の技術の上記の、及
びその他の問題点は、第１の側面では半導体集積回路内
に一連の経路、すなわち接点穴を作成する技術を提供す
る本発明によって克服される。このような経路は絶縁層
を貫いて、各々基板のような内部層上の接点を露出させ
る傾斜した側壁と、垂直の側壁とを有して構成される。

【００１３】経路の傾斜部分は同じ工程段階中に形成さ
れるが、接点の内部層上の輪郭の高さが異なることに起
因する隆起スポットを有効に平面化するために深さが異
なっている。各々の傾斜側壁部の底面と、関連する接点
との距離は接点の輪郭の高さに関わりなく一定である。
従って傾斜側壁の底面から対応する接点へと延びる垂直
の側壁部分は、ほぼ同じ垂直な寸法を有しているので、
エッチング段階によってこの垂直側壁部分を製造し、同
時的に接点を露出させることが可能であり、接点の損傷
及び過度のエッチングによる垂直側壁の傾斜の双方又は
一方を防止することができる。

【００１４】本発明を実現する工程では、先ずフォトレ
ジスト層が絶縁層上に被覆され、内部層上の接点と対応
するパターンが形成される。次にエッチング工程によっ
てほぼ垂直な側壁を有する絶縁層の表面に初期の開口部
が形成される。次に別のエッチング段階で、フォトレジ
ストと絶縁層を同時にエッチングすることによって、絶
縁層の平面化が行われる。エッチングは絶縁層が接点内
で除去されるまで継続される。

【００１５】比較的高いエッチング速度によって初期の
開口部が浸食し、これが深くなって、傾斜した側壁を有
する経路の第１の部分が形成される。傾斜した側壁はフ
ォトレジスト内の開口部の継続する浸食によって形成さ
れる。フォトレジスト開口部が拡大すると、これが露出
し、絶縁層内の初期の開口部の周囲の絶縁層の拡張した
同心領域をエッチングすることが可能になる。この工程
によって所望の台形の側壁が形成される。

【００１６】本発明は別の側面では、半導体集積回路の
複数個の内部接点上に絶縁層の前記内部接点の各々の上
の前記絶縁層内のほぼ垂直の側壁を有する初期の開口部
を形成し、更に第１の所定速度で前記各々の初期の開口
部をエッチングして、前記各々の接点へと至る傾斜を有
する不完全な経路を形成し、その際、前記各接点上に残
る絶縁層の厚さはほぼ同一であり、更に第２の、より遅
い速度で残りの絶縁層を貫く前記各々の経路を完成させ
て、前記内部接点の各々をほぼ同時的に露出させること
によって、半導体集積回路で内部接点を露出させる複数
個の経路を形成する方法を提供するものである。

【００１７】本発明の上記の、及びその他の特徴と機構
は、単数又は複数の図面を参照した以下の詳細な説明に
よって明確にされよう。図面及び説明中、数字は本発明
の種々の機構を示し、図面と説明の双方を通して同一の
数字は同一の機構を示すものである。

【００１８】

【実施例】本発明は半導体集積回路において絶縁層を貫
く接触穴を形成する技術を提案するものである。経路は
通常はシリコン基板のような内部層内、又は内部層上に
取りつけた接点を露出するために形成される。この技術
は接点又は経路の側壁の何れかにエッチング過剰による
損傷を与えずに基板上の輪郭高さが異なる接点を露出す
るための経路を形成するために利用できる。経路の形成
中、接点は複数段階のエッチング技術を利用することに
よって、過度なエッチングから防護される。

【００１９】エッチングは先ず絶縁層内に接点上の縦の
側壁を形成する。その後、エッチングは継続され、絶縁
層の表面を平面化するためにフォトレジストと絶縁層を
ほぼ等しい速度で浸食する。このエッチング段階中のフ
ォトレジストの浸食によって傾斜した側壁が形成され
る。エッチング速度が遅くされることにより、最終的な
エッチング中に接点が過度にエッチングする危険が軽減
する。本発明の技術はエッチング工程中に絶縁層を平面
化し、別個の工程としての絶縁層の平面化段階を除去す
ることによって製造コストが低減される。

【００２０】図１を参照すると、従来の技術と本発明の
原理の双方に基づく製造中の、半導体集積回路の一部の
断面図が図示されている。接点１０，１２及び１４は基
板１６のような集積回路の内部層上、又は内部層の内部
に取付けられている。絶縁層１８は従来の技術を用いて
接点１０，１２及び１４と、基板１６上に被覆される。

【００２１】接点１０，１２及び１４のそれぞれの基板
１６から隆起する輪郭の高さが可変的であるので、通常
は隆起スポット１１，１３及び１５が絶縁層１８内に形
成される。隆起スポット１１，１３及び１５の表面は接
点１０，１２及び１４のそれぞれの表面からほぼ等距離
である。

【００２２】従来の技術を利用して、フォトレジスト層
２０が隆起スポット１１，１３及び１５を覆う絶縁層１
８上に被覆される。フォトレジスト層２０は平面化エッ
チング工程中に絶縁層１８とほぼ同じ速度でエッチング
が可能であるように選択される。

【００２３】さて図２を参照すると、フォトレジストの
パターン２１がフォトレジスト層２０内に形成され、接
点１２及び１４の上の絶縁層１８の部分すなわち、隆起
スポット１３及び１５が露出される。フォトレジスト・
パターン２１は露出されたフォトレジストをマスキング
し、露光し、現像し、且つフォトレジスト層２０から除
去するか、又はその他の任意の従来の方法で形成され
る。このようにしてスポット１３，１５上に開口部２４
と２６とが、ひいては接点１２と１４とがそれぞれ形成
される。

【００２４】次に、従来の反応性イオン・エッチング装
置（図示せず）のようなエッチング・システムを用いて
４つのエッチング段階が実行される。先ず酸素エッチン
グのような短いエッチングが行われ、フォトレジスト開
口部２４及び２６の内部に残る残留フォトレジストが除
去される。フォトレジスト・パターン２１の寸法が不変
のままに留まるように最小限のフォトレジストが除去さ
れる。残りの３つのエッチング段階は公知の方法を利用
してイオン・プラズマ・エッチング技術を利用して実行
することができる。

【００２５】さて図３を参照すると、垂直イオン・プラ
ズマ・エッチングのような適宜の技術を利用して、経路
２４と２６の初期の開口部を形成するために、フォトレ
ジスト開口部２４及び２６を介して絶縁層１８のエッチ
ングが行われる。このエッチング段階の結果、フォトレ
ジスト・エッチング２４と２６、及び経路３０及び３２
の初期の開口部はほぼ垂直の側壁１９と２３を有してい
る。

【００２６】さて図４Ａを参照すると、次にフォトレジ
スト・パターン２１と絶縁層１８が例えば従来のプラナ
・イオン・プラズマ・エッチングを利用して比較的高速
度で同時的にエッチングされる。フォトレジスト開口部
２４と２６はこのエッチングによって浸食され、経路３
０と３２の周囲の絶縁層１８の同心部分が露出される。
経路３０と３２の上部がそれによって浸食され、経路３
０と３２のそれぞれ内に傾斜した側壁部分２９と３７と
が形成される。

【００２７】ここで図４Ｂを参照すると、フォトレジス
ト・パターン２１と絶縁層１８の同時的エッチングは絶
縁層１８が平面化するまで継続することができる。隆起
スポット１１，１３及び１５は完全に浸食して除去さ
れ、隆起スポット１３と１５は開口部として除去されて
経路３０と３２の傾斜側壁２９と３７を形成する。

【００２８】接点１２と１４が露出されると、このエッ
チングによって腐食されるので、このエッチング工程は
接点１２と１４が露出する前に停止される。

【００２９】図５に示すように、次に最終エッチングが
比較的遅い速度で実行される。この速度低下は例えば反
応性のイオン・エッチング装置のバイアス電圧設定を低
減することによって可能である。この最終エッチングに
よって図５に示すように経路３０と３２の形成段階が完
了する。接点１２と１４とが完全に露出されると、エッ
チングは停止される。

【００３０】これで隆起スポット１１，１３及び１５を
除去するための絶縁層１８の同時的な平面化中に、接点
１２と１４を露出するために利用される経路３０と３２
のような接点穴の形成段階が完了する。接点１０の上部
に形成される隆起スポット１１はその上の接点穴の形成
中は露出されないことに留意されたい。

【００３１】接点１２と１４がほぼ同時に露出されるの
で、この技術の工程の許容範囲は比較的広い。このこと
は垂直側壁部３３と２７の高さが等しいか、ほぼ等しい
ことを示した図５に明解に示されている。接点１２と１
４のほぼ同時的な露出によって更に、傾斜した側壁部２
９と３７が過度にエッチングされることがなく、垂直の
側壁部３３と２７が保持される。次に従来の金属化工程
を利用して、導電性の接触穴４２と４４を形成するため
に、傾斜側壁部２９及び３７と、垂直側壁部３３と２７
とを含む経路３０と３２内に金属化された導体が溶着さ
れる。次に絶縁層１８を経た基板１６上の接点１２と１
４との電気的な接続が導電性の接点穴４２と４４とによ
って行われる。

【００３２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、接点又は経
路の側壁の何れかにエッチング過剰による損傷を与えず
に、基板上の輪郭高さが異なる接点を露出する経路を形
成することができる。また、経路の形成中に同時的に絶
縁層を平面化することによって、別個の絶縁層平面化段
階と、それに伴うコストを節減することができる。さら
に工程の許容範囲が比較的広く、製造コストが低下する
ので、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部接点上に絶縁層を形成する工程を示す図で
ある。

【図２】フォトレジスト層を貫通する開口を形成する工
程を示す図である。

【図３】絶縁層に貫通しない開口を形成する工程を示す
図である。

【図４Ａ】上記開口に傾斜面を形成する工程を示す図で
ある。

【図４Ｂ】絶縁層を平面化する工程を示す図である。

【図５】開口内壁を導電化する工程を示す図である。

【符号の説明】

１０、１２、１４：接点 １１、１３、１５：隆起スポット １６：基板 １８：絶縁層 ２０：フォトレジスト層 ２４、２６：開口部 ３０、３２：径路 ２９、３７：傾斜面 ４２、４４：導電性接触穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハング・ウェイ・フー アメリカ合衆国カリフォルニア州サラト ガ・ビアリールドライブ19430 (72)発明者 ポール・ケイ・アウム アメリカ合衆国テキサス州オースチン・ロ ストクリークブルーバード1215

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体集積回路の複数の内部接点上に絶縁
   層を形成するステップと、 上記絶縁層にほぼ垂直の側壁に囲まれた第一の開口を、
   上記各内部接点上に対応させてエッチングするステップ
   と、 傾斜面、上記各内部接点に貫通しない複数の通路、およ
   び上記各内部接点上に残される相互にほぼ同じ厚みの絶
   縁層の部分とを形成するよう、第一の速度で上記第一の
   開口をさらにエッチングし、同時に上記絶縁層を平面化
   するステップと、 上記各内部接点をほぼ同時に露出するよう上記第一の速
   度よりも遅い第二の速度で、上記残った絶縁層の部分を
   貫通して上記開口を貫通させるステップと、 からなることを特徴とする半導体集積回路における内部
   接点を露出させる複数のコンタクトホールを形成する方
   法。