JPH0574732A - コンタクトホールの形成方法 - Google Patents

コンタクトホールの形成方法

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JPH0574732A
JPH0574732A JP23434191A JP23434191A JPH0574732A JP H0574732 A JPH0574732 A JP H0574732A JP 23434191 A JP23434191 A JP 23434191A JP 23434191 A JP23434191 A JP 23434191A JP H0574732 A JPH0574732 A JP H0574732A
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JP
Japan
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contact hole
semiconductor substrate
oxide film
hole
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP23434191A
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English (en)
Inventor
Naomasa Oka
直正 岡
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホール断面形状のバラツキが少なく、様々な
ホール断面形状に個々に適切に対応することができるコ
ンタクトホールの形成方法を提供する。 【構成】 絶縁膜2を表面に備え同絶縁膜2の上にコン
タクトホール形成位置に窓3aを有するマスク3を備え
る半導体基板1を準備し、この半導体基板に対しエッチ
ング処理を施してコンタクトホールを開けるにあたり、
前記絶縁膜2が、エッチング速度の異なる二つの酸化膜
2a,2bを、エッチング速度の遅い酸化膜2aが下側
(基板に近い側)にくるように積層してなる絶縁膜であ
り、前記エッチング処理として、異方性エッチングと等
方性エッチングを施すことにより、前記両酸化膜を貫通
し上側の酸化膜層の孔径が下側の酸化膜層の孔径よりも
広くなった貫通孔をコンタクトホールとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板の表面の
絶縁膜に電極をコンタクトさせるためのコンコンタクト
ホールを開ける方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハ等の半導体基板に半導体
素子の形成等を行った場合、半導体基板の表面には絶縁
膜が形成されており、絶縁膜の所定位置でアルミニウム
電極(配線)が絶縁膜を貫通してコンタクトしている。
そのため、製造過程においては、半導体基板表面の絶縁
膜の所定位置に電極をコンタクトさせるためのコンコン
タクトホールを開ける工程がある。
【0003】従来のコンタクトホールの形成工程では、
具体的には、図9にみるように、表面にシリコン酸化膜
(絶縁膜)52を備えるとともに絶縁膜52の上に、コ
ンタクトホール形成位置に窓53aを有するマスク53
を備える半導体基板51を準備しておいて、この半導体
基板51に対しエッチング処理を施し、前記窓53aの
ところの絶縁膜52を除去しコンタクトホール55を開
けている。
【0004】そして、コンタクトホール形成の後、アル
ミニウム膜をスパッタリングで堆積し、引き続いて、フ
ォトレジスト液を塗布しパターンニングして電極(配
線)パターンのフォトレジストマスクを形成してからエ
ッチング処理した後でマスクを除去すれば、図10にみ
るように、半導体基板51の表面に絶縁膜52を貫通し
てコンタクトするアルミニウム電極58が形成されるこ
とになる。
【0005】しかしながら、半導体素子の小型化等でコ
ンタクトホールのサイズが小さくなるに伴い、アルミニ
ウム電極58のコンタクトホール側壁部58aでは膜厚
が薄くなるという問題が起こってきた。それで、最近で
は、ホール側壁部58aの膜厚不足を解消するために、
以下のようにしてコンタクトホールを開けている。すな
わち、図11にみるように、表面にシリコン酸化膜(絶
縁膜)62を備えるとともに絶縁膜62の上に、コンタ
クトホール形成位置に窓63aを有するマスク63を備
える半導体基板61を準備して、この半導体基板61に
対し等方性ドライエッチング処理ないし(例えば、フッ
酸系溶液による)ウェットエッチング処理を施し窓63
aのところの絶縁膜62を途中まで除去しておいて、つ
いで、図12にみるように、異方性エッチング(例えば
反応性イオンエッチング)処理を施して残りの部分を除
去し、コンタクトホール65を開けるのである。
【0006】そして、コンタクトホール形成の後、アル
ミニウム膜をスパッタリングで堆積し、引き続いて、フ
ォトレジスト液を塗布しパターンニングして電極(配
線)パターンのフォトレジストマスクを形成してからエ
ッチング処理した後でマスクを除去すれば、図13にみ
るように、半導体基板61の表面に絶縁膜62を貫通し
てコンタクトするアルミニウム電極68が形成される。
このコンタクトホール65は外側に開いた盃状の形状で
あるため、アルミニウム電極68のコンタクトホール側
壁部68aでも膜厚みは十分にあり、従来の膜厚不足の
問題が解消できることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、後者のコンタ
クトホールの形成方法の場合には、ホール断面形状が大
きくばらついて一定せず、ホール断面形状に対するコン
トロール性が良くなく様々なホール断面形状に個々に対
応することが難しいという問題がある。ホール断面形状
に大きなバラツキが出るのは、酸化膜を途中まで除去す
る最初の等方性エッチングで掘る(図11に示す)深さ
Kが一定しないからである。酸化膜62にはエッチング
速度(エッチングレート)のバラツキが結構あって、こ
れがそのまま深さKのバラツキとなって出てくるのであ
る。一方、後者のコンタクトホールの形成方法の場合、
ホール断面形状のコントロール要素は、事実上、等方性
エッチングの処理時間の長短による深さKの調節だけで
あるが、上記のように、酸化膜62のエッチング速度の
バラツキにより深さK自体が中々一定しないために、等
方性エッチングの処理時間の長短でホール断面形状をコ
ントロールするのには限界があり、様々なホール断面形
状に個々に対応することは出来ない。
【0008】この発明は、上記事情に鑑み、ホール断面
形状のバラツキが少なく、様々なホール断面形状に個々
に適切に対応することができるコンタクトホールの形成
方法を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明のコンタクトホールの形成方法では、表面
に絶縁膜を備えるとともにこの絶縁膜の上に、コンタク
トホール形成位置に窓を有するマスクを備える半導体基
板を準備しておいて、この半導体基板に対しエッチング
処理を施し、前記窓のところの絶縁膜を除去しコンタク
トホールを開けるにあたって、前記絶縁膜が、エッチン
グされる速度の異なる二つの酸化膜を、エッチング速度
の遅い酸化膜が半導体基板に近い側にくるように積層し
てなる絶縁膜であり、前記エッチング処理として、異方
性エッチングと等方性エッチングを施すことにより、前
記両酸化膜を貫通し半導体基板から遠い側の酸化膜層の
孔径が半導体基板から近い側の酸化膜層の孔径よりも広
くなっている貫通孔を前記コンタクトホールとして形成
するようにしている。
【0010】通常、図4にみるように、異方性エッチン
グにより上下両酸化膜2a,2bを貫通させておいてか
ら、図5にみるように、等方性エッチングにより上側
(半導体基板から遠い側)の酸化膜2bの孔径を下側
(半導体基板から近い側)の酸化膜2aの孔径よりも広
くするようにしている。上下両酸化膜にエッチング速度
差をつけるには、例えば、下側(半導体基板から近い
側)の酸化膜は堆積後にアニール処理し、上側(半導体
基板から遠い側)の酸化膜は堆積後に下側の酸化膜のア
ニール温度より低い温度でアニール処理するかアニール
処理をしないようにすればよい。
【0011】この発明で使われる異方性エッチング処理
としては、反応性イオンエッチング等が例示され、等方
性エッチング処理としては、フッ酸水溶液を用いるウエ
ットエッチングや等方性ドライエッチング等が例示され
る。
【0012】
【作用】この発明の場合、コンタクトホール形成対象の
絶縁膜が、エッチング速度(エッチングレート)の異な
る二つの酸化膜を半導体基板からみてエッチング速度の
遅い(エッチングレートの遅い)酸化膜が下側にくるよ
うに積層してなる絶縁膜である。その結果、孔径を広く
した部分の深さL(図5に示す)は一定となり、従来よ
りも安定したものとなる。例えば、図4にみるように、
異方性エッチングに上下両酸化膜2a,2bに貫通孔4
を開けて、図5にみるように、等方性エッチングにより
上側の酸化膜2bでの孔径を下側の酸化膜2aでの孔径
よりも広くする場合、下側の酸化膜2aはエッチング速
度が遅いために酸化膜2aでは殆ど孔径が広がらず、孔
径の広い部分は実質的に上側の酸化膜2bだけとなり、
深さLは常に酸化膜2bの厚みに略等しくなる。したが
って、酸化膜2bの厚みが一定であれば、深さLも一定
となる。事実、酸化膜の厚み精度は良くて厚みは一定し
ており、深さLは一定になる。このように深さLが一定
になった結果、ホール断面形状のバラツキが従来よりも
少なくなる。
【0013】この発明の場合、上の説明から、上側の酸
化膜2bの厚みを変えれば深さLが変わり、等方性エッ
チングの処理時間を変えれば、上側の酸化膜2bの孔径
の広がりの程度が深さLが余り変化することなく変わ
り、これら上側の酸化膜2bの厚みと等方性エッチング
の処理時間は個別に変更可能であることが分かる。一
方、深さLと酸化膜2bでの孔径の広がりはホール断面
形状を決定する要素である。したがって、上側の酸化膜
2bの厚みを変えて深さLを高精度で調節したり、上側
の酸化膜2bでの孔径の広がりの程度を等方性エッチン
グの処理時間で調節したりすれば、ホール断面形状をコ
ントロールすることができることになる。つまり、この
発明では、様々なホール断面形状に個々に適切に対応す
ることができるのである。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。まず、
図1にみるように、表面部分にn型不純物高濃度領域1
aが形成されているp型シリコン半導体基板(ウエハ)
1の表面にCVD法により酸化シリコンを堆積し900
℃の温度でアニール処理して(基板1に近い下側にく
る)シリコン酸化膜2aを形成する。続いて、図2にみ
るように、シリコン酸化膜2aの上にCVD法によりP
SG(リンガラス)膜を堆積して(アニール処理はしな
い)シリコン酸化膜2bを積層形成すれば、シリコン酸
化膜2a,2bからなる絶縁膜2がp型シリコン半導体
基板1の表面に形成されることになる。
【0015】絶縁膜2の形成後、図3にみるように、フ
ォトレジスト液を塗布しパターンニングすることにより
絶縁膜2の上へコンタクトホール形成位置に窓3aを有
するマスク3を形成する。これで、表面に絶縁膜2を備
えるとともにこの絶縁膜2の上にコンタクトホール形成
位置に窓3aを有するマスク3を備える半導体基板1が
準備出来たことになる。
【0016】続いて、マスク3を形成した半導体基板1
に対し、異方性エッチング(例えば、反応性イオンエッ
チング)処理を施し、図4にみるように、上下両酸化膜
2a,2bを貫通する貫通孔4を形成する。異方性エッ
チング処理であるため貫通孔4の断面は窓3aとほぼ同
じ形である。貫通孔4を絶縁膜2にあけた後、非常に薄
いフッ酸水溶液を用いてウェットエッチングを施し、図
5にみるように、上側の酸化膜2bでの孔径を下側の酸
化膜2aでの孔径よりも広くすればコンタクトホール6
が開く。この時、下側の酸化膜2aも若干はエッチング
されるが、先のアニール処理でエッチングされる速度が
非常に遅いために(図5に示す)深さLは殆ど変化なく
酸化膜2bの厚みに略等しい。酸化膜2bの孔径の拡大
の程度はウエットエッチング時間で決まる。
【0017】コンタクトホール6形成の後、マスク3を
除去し、900℃程度の温度でアニール処理し酸化膜2
bをガラス化しておいて、アルミニウム膜をスパッタリ
ングで堆積し、引き続いて、フォトレジスト液を塗布し
パターンニングして電極(配線)パターンのフォトレジ
ストマスクを形成してからエッチング処理した後でマス
クを除去すれば、図6にみるように、半導体基板1の表
面に絶縁膜2を貫通してコンタクトするアルミニウム電
極8が形成される。コンタクトホール6が外側に開いた
盃状の形状であるため、アルミニウム電極8のコンタク
トホール側壁部8aでも膜厚みは十分にある。
【0018】この発明は、上記実施例に限らない。例え
ば、図3の状態において、等方性エッチングで、図7に
みるように、上側の酸化膜2bを開口し、ついで、図8
にみるように、異方性エッチングで下側の酸化膜2aを
開口して絶縁膜2を貫通するコンタクトホール6を形成
するようにしてもよい。深さLを一定にするには、等方
性エッチングの処理時間を酸化膜2bの底面まで確実に
開口するように十分長く設定しておけばよい。酸化膜2
bの底面まで開口した後も等方性エッチングが続く場合
が出てくるけれど、等方性エッチングが続いても、酸化
膜2aはエッチング速度が遅く殆ど開口されないため、
深さLは一定となり、ホール断面形状のバラツキが少な
くなる。
【0019】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明にかかる
コンタクトホール形成方法の場合、孔径を広くした部分
の深さが一定となるため、ホール断面形状のバラツキが
従来よりも少なくなり、しかも、上側の酸化膜の厚み変
更や等方性エッチングの処理時間の調節によりホール断
面形状の正確なコントロールが可能であるため、様々な
ホール断面形状に個々に適切に対応することができるか
ら、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例での絶縁膜形成工程の前半の様子をあら
わす断面図である。
【図2】実施例での絶縁膜形成工程の後半の様子をあら
わす断面図である。
【図3】実施例でのマスク形成工程の様子をあらわす断
面図である。
【図4】実施例でのコンタクトホール開口工程の前半の
様子をあらわす断面図である。
【図5】実施例でのコンタクトホール開口工程の後半の
様子をあらわす断面図である。
【図6】実施例でのアルミニウム電極形成工程の様子を
あらわす断面図である。
【図7】他の例でのコンタクトホール開口工程の前半の
様子をあらわす断面図である。
【図8】他の例でのコンタクトホール開口工程の後半の
様子をあらわす断面図である。
【図9】従来法でのコンタクトホール開口工程の様子を
あらわす断面図である。
【図10】従来法でのアルミニウム電極形成工程の様子を
あらわす断面図である。
【図11】他の従来法でのコンタクトホール開口工程の前
半の様子をあらわす断面図である。
【図12】他の従来法でのコンタクトホール開口工程の後
半の様子をあらわす断面図である。
【図13】他の従来法でのアルミニウム電極形成工程の様
子をあらわす断面図である。
【符合の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 2a 酸化膜 2b 酸化膜 3 マスク 3a 窓 6 コンタクトホール 8 アルミニウム電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に絶縁膜を備えるとともにこの絶縁
    膜の上に、コンタクトホール形成位置に窓を有するマス
    クを備える半導体基板を準備しておいて、この半導体基
    板に対しエッチング処理を施し、前記窓のところの絶縁
    膜を除去しコンタクトホールを開けるようにするコンタ
    クトホールの形成方法において、前記絶縁膜が、エッチ
    ングされる速度の異なる二つの酸化膜を、エッチング速
    度の遅い酸化膜が半導体基板に近い側にくるように積層
    してなる絶縁膜であり、前記エッチング処理として、異
    方性エッチングと等方性エッチングを施すことにより、
    前記両酸化膜を貫通し半導体基板から遠い側の酸化膜層
    の孔径が半導体基板から近い側の酸化膜層の孔径よりも
    広くなっている貫通孔を前記コンタクトホールとして形
    成することを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
  2. 【請求項2】 異方性エッチングにより上下両酸化膜を
    貫通させておいてから、等方性エッチングにより半導体
    基板から遠い側の酸化膜層の孔径を半導体基板から近い
    側の酸化膜層の孔径よりも拡くする請求項1記載のコン
    タクトホールの形成方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板から近い側の酸化膜は堆積後
    にアニール処理され、半導体基板から遠い側の酸化膜は
    堆積後にその下の半導体基板から近い側の酸化膜のアニ
    ール温度より低い温度でアニール処理されているかアニ
    ール処理されていないことにより、上下両酸化膜にエッ
    チング速度差がついている請求項1または2記載のコン
    タクトホールの形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7178645B2 (en) 2003-08-13 2007-02-20 Akebono Brake Industry Co., Ltd. Brake apparatus having automatic clearance adjusting mechanism with overadjustment preventer
CN111785640A (zh) * 2020-08-26 2020-10-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种调整ldmos晶体管中氧化物场板角度的方法
US11171042B2 (en) 2017-11-13 2021-11-09 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

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