JPH0722395A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リアクティブイオンエッチングのみで層間絶
縁膜にテーパーを有するコンタクトホールを形成し、金
属配線材料の段差被覆性を向上させる。 【構成】 層間絶縁膜２上に、現像溶解性の高いホトレ
ジスト膜３とそれよりも溶解性の低いホトレジスト膜３
１とを、順次回転塗布して積層した後、露光・現像をす
る。現像時にホトレジスト膜３が同膜３１よりも大きく
溶解するので、大きなオーバーハング構造のホトマスク
パターンが形成される。これをマスクとして層間絶縁膜
２をリアクティブイオンエッチング法で除去すると、垂
直方向のイオンだけでなく、斜め方向のイオンもエッチ
ングに十分関与し、さらに斜め方向イオンによるレジス
ト膜のスパッタリング現象も抑制されるため、順テーパ
ー状のコンタクトホールが形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関するものであり、特に微細なコンタクトホールの形成
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路製造において、超微細加
工技術によって、現在ハーフミクロンルールの半導体装
置が製作されつつある。微細化が進むにつれて最も問題
となる工程はコンタクトホールの形成工程である。これ
は半導体集積回路のチップ面積を可能な限り小さくする
ために、平面方向での微細化が急速に進められてきた一
方、垂直方向の微細化の進行が平面方向の場合よりも遅
れてきた。例えば、コンタクトホールのアスペクト比
（コンタクトホールの深さをコンタクトホールの口径で
割った比）の増大を招いている。コンタクトホールのア
スペクト比が大きくなるとコンタクトホール部分におけ
る金属配線材料の段差被覆性の低下をもたらし、コンタ
クト抵抗の増大、信頼性の低下等を招く。図３（ａ）〜
（ｄ）に従来のリアクティブイオンエッチを用いたコン
タクトホール形成の工程断面フローを示す。図３（ｄ）
から明らかなようにアスペクト比が大きくなると金属配
線材料４の段差被覆性は極端に悪化する。コンタクトホ
ール部分における金属配線材料の段差被覆性を向上させ
るには、コンタクトホールを順テーパー状とすることが
最も効果がある。

【０００３】しかし、一般的に用いられるリアクティブ
イオンエッチングで、シリコン酸化膜をエッチングする
場合、実用的なエッチングレートを得るためには、イオ
ン性を強くする必要があり異方性エッチングとなる。ラ
ジカル成分を用いた等方性ドライエッチングではエッチ
ングレートが小さく、実用的とは言えない。また、対ホ
トレジスト選択比（シリコン酸化膜のエッチングレート
をホトレジスト膜のエッチングレートで割った比）を低
く設定し、順テーパーに形成したホトレジストマスクを
エッチングで後退させながら、テーパーエッチングを実
現する例がある。しかしこの場合でも、微細なパターン
で順テーパー状のホトレジストパターンを形成すること
が難しく、比較的大きなパターンしか順テーパー状のコ
ンタクトホールを得ることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はシリコン酸化
膜に順テーパーを有するコンタクトホールを等方性エッ
チングであるウェット処理を行わず、リアクティブイオ
ンエッチング工程のみで実現しうるもので、微細なコン
タクトホール部分における金属配線材料の段差被覆性を
向上させることができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜上
に、オーバーハング形状を有するホトレジスト膜で、リ
アクティブイオンエッチングを行い、前記層間絶縁膜に
順テーパー状のコンタクトホールを形成する。

【０００６】また、前記ホトレジスト膜は、現像液に対
する溶解性の高い方を上層にして形成されている。

【０００７】

【作用】本発明を用いることにより、比較的簡単な方法
で理想的なテーパー状コンタクトホールの形成が可能と
なり、金属配線材料の段差被覆性を向上させデバイスの
信頼性を向上させることに寄与するものである。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図を用いて説明する。図
１（ａ）〜（ｅ）は本発明を用いた半導体装置の製造方
法における工程断面フローを示している。図面中には、
分離やゲート形成の工程は省いてある。図１（ａ）は半
導体基板１上に分離やゲート、拡散等を形成したあと絶
縁膜２を堆積した所を示したものである。図１（ｂ）
は、層間絶縁膜２の上にホトレジスト膜３を１.５μｍ
回転塗布し、さらにホトレジスト膜３よりも現像時の溶
解速度の小さいホトレジスト膜３１を０.５μｍ回転塗
布する。

【０００９】次に所定のマスク（レチクル）を用いて露
光、現像を行う。この時、ホトレジスト膜３は、ホトレ
ジスト膜３１よりも現像溶解速度が大きいため現像時に
大きく溶解し、図１（ｃ）に示すような大きなオーバー
ハング状のホトレジストパターンが形成される。このよ
うに大きなオーバーハング形状のレジストパターンでリ
アクティブイオンエッチングを行うと、リアクティブイ
オンエッチング時に、垂直成分のイオンだけでなく、斜
め成分のイオンが入射し易く層間絶縁膜２がテーパー状
にエッチングされる。またオーバーハング状のホトレジ
ストパターンであるので、斜め方向のイオンがホトレジ
スト膜に衝突しにくく、ホトレジスト膜からのスパッタ
リングも少なくなる。したがって発生するポリマーの量
も少なくなり、斜め方向のエッチングレートの低下が起
こりにくい。これらの理由により順テーパー状のコンタ
クトホールが形成される（図１（ｄ））。最後に、図１
（ｅ）は金属配線材料４をスパッタリング法で蒸着した
図である。

【００１０】以上のようにリアクティブイオンエッチン
グを用い、順テーパーを有するコンタクトホールを形成
するために、ホトマスクパターンを形成する際、現像時
の溶解速度の異なるホトレジスト膜を積層構造にした
り、あるいはホトレジスト膜表面を硬化させ、現像時に
おけるホトレジスト膜表面付近の溶解速度を小さくする
ことによってホトマスクパターンに大きな逆テーパー状
のオーバーハングを形成することができる。このホトマ
スクパターンを用いてシリコン酸化膜をリアクティブイ
オンエッチングで加工を行うと、ホトマスクパターンが
逆テーパー状のオーバーハングを有するために大きな空
間が存在し、垂直成分のイオンのみならず斜め成分のイ
オンにより積極的なテーパーエッチング加工を行うこと
が可能となる（図２）。さらに、オーバーハング形状の
ホトマスクパターンではエッチング時におけるホトマス
ク材料のスパッタリング現象の発生が抑制され、ポリマ
ー付着が抑制されるため、水平成分のエッチングレート
低下が起こりにくい。

【００１１】

【発明の効果】このように本発明のテーパーを有するコ
ンタクトホール形成方法を用いることにより金属配線の
コンタクトホール部分における段差被覆性が向上し、信
頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法にお
ける工程順断面図

【図２】オーバーハング状のホトマスクを用いたリアク
ティブイオンエッチングの状態を説明する図

【図３】従来技術による半導体装置の製造方法の工程順
断面図

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 層間絶縁膜 ３ ホトレジスト膜 ４ 金属配線材料 ３１ ホトレジスト膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 層間絶縁膜上に、オーバーハング形状を
   有するホトレジスト膜で、リアクティブイオンエッチン
   グを行い、前記層間絶縁膜に順テーパー状のコンタクト
   ホールを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記ホトレジスト膜は、現像液に対する
   溶解性の異なる複数のホトレジスタ膜が積層されて構成
   されており、下層のホトレジスト膜の現像液に対する溶
   解性が上層のホトレジスト膜の現像液に対する溶解性に
   比べて高い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。