JPH06283483A - エッチング方法 - Google Patents

エッチング方法

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Publication number
JPH06283483A
JPH06283483A JP9063193A JP9063193A JPH06283483A JP H06283483 A JPH06283483 A JP H06283483A JP 9063193 A JP9063193 A JP 9063193A JP 9063193 A JP9063193 A JP 9063193A JP H06283483 A JPH06283483 A JP H06283483A
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JP
Japan
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etching
oxide film
hole
opening
etching hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP9063193A
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English (en)
Inventor
Keiichi Ueda
慶一 植田
Hirotoshi Kubo
博稔 久保
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH06283483A publication Critical patent/JPH06283483A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5338Etching
    • C04B41/5353Wet etching, e.g. with etchants dissolved in organic solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、熱処理をせずに、ラウンド形状
を有するエッチング孔を高精度に、かつ、再現性良く形
成できるようにしたエッチング方法を提供することを目
的とする。 【構成】 エッジ部がラウンド形状に形成されたエッチ
ング孔9を形成するエッチング方法において、酸化膜3
上に開口部4aを有するフォトレジストマスク4を形成
し、この開口部4aにイオン注入により不純物6を注入
してから、フォトレジストマスク4を除去する。この
後、開口部4aよりも小さい開口部7aを有するレジス
トマスク7を形成し、酸化膜3の表面部に等方性エッチ
ングによりラウンド形状のエッチング孔8を形成した
後、異方性エッチングによりそのエッチング孔8内にそ
のエッチング孔8よりも小径のエッチング孔9を掘り下
げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチング方法に関
し、特に熱処理をせずに、ラウンド形状を有するエッチ
ング孔を高精度に、かつ、再現性良く形成できるように
したエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板にコンタクトホールもしくは
ビアホールを形成する従来方法では、例えば図4に示す
ように、(a)レジスト膜形成工程と、(b)異方性エ
ッチング工程と、(c)表面導体形成工程とが順に行わ
れる。
【0003】(a)レジスト膜形成工程は、基板1の表
面に下部配線2を形成し、更に、絶縁層としての酸化膜
3を形成した後に行われ、この工程では、酸化膜3の表
面に例えばフォトリソグラフィ技術により開口部7aを
有するレジストマスク7が形成される。
【0004】(b)異方性エッチング工程では、例えば
反応性エッチング(以下、RIEという。)などの異方
性エッチングによってエッチング孔9が形成され、この
エッチング孔9を形成した後、レジストマスク7を除去
してから(c)表面導体形成工程が行われる。
【0005】この(c)表面導体形成工程では、スパッ
タリング、蒸着等によって配線用の例えばアルミニウム
などの金属から表面導体層10が堆積される。
【0006】堆積された表面導体層10はエッチング孔
9の底まで入り込むため、下部配線2と接触し、これに
より、表面導体層10と下部配線2とのオーミックコン
タクトが形成される。
【0007】ところで、近年の半導体装置の高集積化及
び高密度化に伴ってコンタクトホールやビアホールがま
すます微細化され、コンタクトホールやビアホールのア
スペクト比が非常に高くなってきている。
【0008】このため、コンタクトホール用、あるいは
ビアホール用のエッチング孔9の周面で酸化膜3がます
ます切り立った形状に形成され、場合によってはオーバ
ーハング気味に形成されることがあり、段差被覆性、ス
テップカバレッジ等の問題が顕著になる。
【0009】すなわち、例えばエッチング孔9内で表面
導体層10が薄くなってエレクトロマイグレーション耐
性やストレスマイグレーション耐性が低下する問題が顕
著になる。
【0010】このような問題を解決するため、例えば月
刊Semiconductor World 1985 3, 105頁に記載されてい
るように、エッチング孔端部の角ぱった部分を丸める方
法が提案されている。
【0011】この方法として一般的な方法は、例えばコ
ンタクト孔を形成する絶縁膜表面に高濃度の不純物を含
む酸化膜を堆積させ、RIEによる垂直段差を持つコン
タクト孔を形成した後、900〜1000℃の熱処理を
して、表面の高濃度不純物を含む酸化膜を溶融させる方
法である。
【0012】しかしながら、この従来のエッチング孔端
部の角ぱった部分を丸める方法は、すでに形成されてい
るトランジスタ、特にpチャネルの微細MOSトランジ
スタのソース・ドレイン等のp+ の拡散領域に熱処理工
程で変化を生じさせ、トランジスタの特性の制御が比較
的困難になるという欠点がある。
【0013】そして、この欠点を解決するため、酸化膜
に含有する不純物としてリン、ボロンなどを用いて酸化
膜の溶融温度を低下させたり、短時間アニーリングなど
によって熱処理時間を短縮するという方法がとられてい
る。
【0014】しかしながら、アルミニウムの多層配線が
用いられるデバイスで考慮すべきビアホールについて
は、酸化膜の下に不純物を含む酸化膜よりも融点が低い
アルミニウム配線があるので、高温熱処理を必要とする
この従来の方法を採用することはできない。
【0015】この従来方法の問題を解消する方法として
は、上記月刊Semiconductor World1985 3, 106頁に記載
されているように、RIE加工によるコンタクト孔の垂
直段差部の面取りを行う方法が提案されている。
【0016】この方法は、RIEにより酸化膜にコンタ
クト孔を形成した後、その酸化膜をC3 8 と水素との
混合ガスに晒すことにより垂直段差を面取りする方法で
あり、ビアホールにも適用することができる。
【0017】しかしながら、この方法では、RIEの条
件を正確に制御することが困難であり、RIEの条件の
わずかなばらつきによって面取りの大きさや形状にばら
つきが生じ、寸法精度の高い面取りを安定良く再現する
ことが困難であり、回路密度を高める上で不利になる、
という問題がある。
【0018】そこで、図5に示すように、等方性エッチ
ングと異方性エッチングの組み合わせでラウンド形状の
有するコンタクトホールを形成することが提案されてい
る。この方法は、順に(a)酸化膜堆積工程、(b)レ
ジスト形成工程、(c)等方性エッチング工程、(d)
異方性エッチング工程、及び(e)表面導体形成工程が
行われる。
【0019】(a)酸化膜堆積工程では、基板1の表面
に形成された例えばアルミニウムからなる下部配線2の
表面に絶縁層を構成する酸化膜3が堆積される。
【0020】(b)レジスト形成工程では、酸化膜3の
表面に開口部7aを有するエッチングレジスト膜7が例
えばフォトリソグラフィー技術によって形成される。
【0021】(c)等方性エッチング工程では、例えば
ウエットエッチングなどによって、酸化膜の表面部にエ
ッチングレジスト膜7の開口部7aよりも広い領域にわ
たって酸化膜3がエッチングされ、ラウンド形状のエッ
チング孔8が形成される。
【0022】このエッチング孔8の深さ及び広がりは、
エッチング条件を制御することにより行われる。
【0023】(d)異方性エッチング工程では、例えば
RIEによってラウンド形状のエッチング孔8の中にこ
れよりも深く、エッチングレジスト膜7の開口部7aの
開口形状と同じ大きさ及び形状のビアホール9が形成さ
れる。
【0024】(e)表面導体形成工程は、ビアホール9
を形成した後、上記エッチングレジスト膜7を除去して
から行われ、酸化膜3の表面に例えばスパッタリング、
蒸着などの薄膜形成方法により、例えばアルミニウムな
どの金属からなる表面導体層10が堆積され、これによ
り、ビアホール9の底部で表面導体層10と下部配線2
とのオーミックコンタクトが形成される。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法においては、導電層間に用いられる層間絶縁膜と
してシリコン酸化膜が用いられるため、等方性エッチン
グ工程において、ラウンド形状を有するエッチング孔の
開口面積の大きさがばらつき易くその制御が困難とな
る。そのために、ラウンド形状の大小により、その後に
行うRIEで形成するコンタクトホールのアスペクト比
がばらつきその上にアルミニウム(Al)膜をスパッタ蒸
着法により堆積すると、ラウンド形状の小さいアスペク
ト比の高いコンタクトホールにおいては、Al膜のカバ
レッジが悪くなり、良好なオーミック抵抗が得られない
か、或いはエレクトロマイグレーションによる断線の原
因となり、半導体の信頼性に影響を与えるという問題が
あった。
【0026】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、熱処理をせずに、孔端部にラウンド形状を
有するエッチング孔を高精度に、かつ、再現性良く形成
できるようにしたエッチング方法を提供することを目的
とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明は、エッジ部がラ
ウンド形状に形成されたエッチング孔を形成するエッチ
ング方法において、酸化膜上に開口部を有するフォトレ
ジストマスクを形成し、該開口部にイオン注入により不
純物を注入してから、フォトレジストマスクを除去し、
この後、上記開口部よりも小さい開口部を有するレジス
トマスクを形成し、酸化膜の表面部に等方性エッチング
によりラウンド形状のエッチング孔を形成した後、異方
性エッチングによりそのエッチング孔内にそのエッチン
グ孔よりも小径のエッチング孔を掘り下げることを特徴
とする。
【0028】
【作用】不純物を注入した酸化膜のエッチング速度が注
入していない部分の酸化膜のエッチング速度に比べて大
きくなる。このため、本発明は、酸化膜にイオン注入に
よりエッチング速度の速いイオン注入領域を正確に深さ
と広がりとを制御して形成することができ、等方性エッ
チング時にイオン注入領域のみをエチングすることによ
り、高精度に、かつ、再現性良くラウンド形状を有する
エッチング孔を形成することができる。
【0029】
【実施例】本発明の一実施例に係るエッチング方法を適
用したビアホール形成方法を図面に基づき具体的に説明
すれば、以下の通りである。
【0030】図1の工程断面図に示すように、順に
(a)酸化膜堆積工程、(b)フォトレジスト形成工
程、(c)イオン注入工程、(d)エッチングレジスト
形成工程、(e)等方性エッチング工程、(f)異方性
エッチング工程、及び(g)表面導体形成工程が行われ
る。
【0031】(a)酸化膜堆積工程では、基板1の表面
に形成された例えばアルミニウムからなる下部配線2の
表面に絶縁層を構成する酸化膜3が堆積される。
【0032】この酸化膜3の材質は特に限定されない
が、本実施例では、フッ化水素酸水溶液などのエッチン
グ液により等方性エッチングができるテトラエトキシオ
ルトシリケート(TEOS)を主材料としたシリコン酸
化膜で酸化膜3を形成する。
【0033】(b)フォトレジスト形成工程では、例え
ばフォトリソグラフィー技術によって酸化膜3の表面に
開口部4aを有するフォトレジスト膜4が形成される。
【0034】(c)イオン注入工程では、イオン注入技
術により不純物5が開口部4aから酸化膜3に注入さ
れ、酸化膜3の表面部に不純物を含むイオン注入領域6
が形成される。
【0035】ここで使用されるイオン種としては、イオ
ン注入により非注入領域よりも等方性エッチングにおい
てエッチング速度を高められるものであれば良く、例え
ば、リン、ボロン、アルゴンを単独で用いたり、あるい
はこれらの中の2種以上を併用したりすることができ
る。
【0036】このイオン注入においては、例えば図2の
特性図に示すように、エネルギー、すなわち、加速電圧
を制御することにより、その射影飛程、すなわち、イオ
ン注入領域5の深さが正確に制御でき、例えば、不純物
5、すなわち、イオン種にリンを使用し、200keV
の加速電圧でイオン注入すると、深さ0.2μmの深さ
のイオン注入領域6を形成できる。
【0037】また、イオン注入領域6の横方向への広が
りは、ほぼ開口部4a内に限定され、イオン注入領域6
の底周囲部は丸められた形、即ち、ラウンド形状にな
る。
【0038】この後、フォトレジスト膜4が除去され、
次の(d)エッチングレジスト形成工程で、酸化膜3の
表面に例えばフォトリソグラフィー技術により、フォト
レジスト4の開口部4aよりも小さい開口部7aを有す
るエッチングレジスト膜7が形成される。
【0039】(e)等方性エッチング工程では、酸化膜
3を例えばフッ化水素酸水溶液を用いて等方性エッチン
グし、ラウンド形状のエッチング孔8が形成される。
【0040】すなわち、例えば図3の特性図に示すよう
に、イオン注入領域6は酸化膜3のその他の領域(非注
入領域)に比べてエッチング速度が速いため、イオン注
入領域6のエッチングが急速に進んだ後、イオン注入領
域6と非注入領域との境界でエッチングを終了すること
により、正確に寸法制御されたラウンド形状のエッチン
グ孔8が形成される。
【0041】(f)異方性エッチング工程では、例えば
RIEによって異方性エッチングを行い、ラウンド形状
のエッチング孔8の中に、エッチングレジスト膜7の開
口部7aと同じ形状及び大きさの断面を有するビアホー
ル9が所定の深さ(ここでは下部配線2の表面の深さ)
まで掘り下げられる。
【0042】この後、エッチングレジスト膜7を除去
し、(g)表面導体形成工程で表面導体膜として、金属
膜、例えばアルミニウム膜10をスパッタリング、蒸着
などの薄膜形成方法によって堆積させ、ビアホール9の
底部で下部配線2と表面のアルミニウム膜10とのオー
ミックコンタクトが形成される。
【0043】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、酸化膜にイオン注入によりエッチング速度の速いイ
オン注入領域を正確に深さと広がりとを制御して形成す
ることができ、等方性エッチング時にイオン注入領域の
みをエッチングすることにより、高精度に、かつ、再現
性良くラウンド形状を有するエッチング孔を形成するこ
とができ、デバイスの高密度化を図る上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を適用したビアホール形成方法
の工程断面図である。
【図2】リン及びボロンのイオン注入エネルギーに対す
る射影飛程の特性図である。
【図3】アルゴンのイオンドーズ量に対するエッチ速度
増速率の特性図である。
【図4】従来のビアホール形成方法の工程断面図であ
る。
【図5】従来のビアホール形成方法の工程断面図であ
る。
【符号の説明】
3 酸化膜 4 フォトレジストマスク 4a 開口部 5 不純物 6 イオン注入領域 7 エッチングレジストマスク 8 エッチング孔 9 エッチング孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/306 T 9272−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッジ部がラウンド形状に形成されたエ
    ッチング孔を形成するエッチング方法において、酸化膜
    上に開口部を有するフォトレジストマスクを形成し、該
    開口部にイオン注入により不純物を注入してから、フォ
    トレジストマスクを除去し、この後、上記開口部よりも
    小さい開口部を有するレジストマスクを形成し、酸化膜
    の表面部に等方性エッチングによりラウンド形状のエッ
    チング孔を形成した後、異方性エッチングによりそのエ
    ッチング孔内にそのエッチング孔よりも小径のエッチン
    グ孔を掘り下げることを特徴とするエッチング方法。
JP9063193A 1993-03-24 1993-03-24 エッチング方法 Pending JPH06283483A (ja)

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JP9063193A JPH06283483A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 エッチング方法

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JP9063193A JPH06283483A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 エッチング方法

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JPH06283483A true JPH06283483A (ja) 1994-10-07

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JP (1) JPH06283483A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4875970A (en) * 1988-03-29 1989-10-24 Ngk Insulators, Ltd. Method of forming recessed profile on ferrite single crystal by chemical etching
JP2005123632A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw 先進的mis半導体装置においてノッチ型ゲート絶縁体を形成する方法および本方法により得られた装置
KR100900680B1 (ko) * 2002-12-02 2009-06-01 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 제조 방법
JP2016213323A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置

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