JPH06295878A - Fabrication of semiconductor device - Google Patents

Fabrication of semiconductor device

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Publication number
JPH06295878A
JPH06295878A JP10626393A JP10626393A JPH06295878A JP H06295878 A JPH06295878 A JP H06295878A JP 10626393 A JP10626393 A JP 10626393A JP 10626393 A JP10626393 A JP 10626393A JP H06295878 A JPH06295878 A JP H06295878A
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JP
Japan
Prior art keywords
resist
contact hole
insulating layer
diameter
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP10626393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuji Mabuchi
勝司 馬渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP10626393A priority Critical patent/JPH06295878A/en
Publication of JPH06295878A publication Critical patent/JPH06295878A/en
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method for fabricating a semiconductor device in which a contact hole can be made easily with high filming rate of wiring material. CONSTITUTION:A contact hole hating substantially vertical wall face is made and then a resist 6 is filled therein. It is then exposed at an exposing amount substantially 80% of proper exposing amount and then the resist 6 is removed while leaving apart thereof. Furthermore, a layer insulation layer 2 on the upper wall face of the contact hole is removed by highly isotropic etching thus enlarging the diameter above the contact hole. Subsequently, the resists 3, 6 are removed thus obtaining a contact hole having a tapered wall face.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、詳しくは配線を行う際のコンタクトホールの形
成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a contact hole when wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置において配線を形成する場
合、配線は絶縁層を介してその下に形成された配線、又
は素子と接続する。このような接続を行うためには絶縁
層に穴(コンタクトホール)を開けて、その上に配線材
料を被膜することにより接続する方法が一般的である。
近年、半導体装置は微細化が著しく、それに伴って素子
及び配線も微細化が進むため、コンタクトホール径も小
さくする必要がある。しかしながら素子及び配線の厚み
には大きな変化がないため、径に対する深さの比率(ア
スペクト比)が大きくなる傾向がある。アスペクト比が
大きいコンタクトホールを形成した後に、配線材料を堆
積した場合、配線材料が穴の底まで達しなかったり、穴
の底面部分と表面部分との間で途切れてしまったりして
被膜率が低下することが多かった。
2. Description of the Related Art When a wiring is formed in a semiconductor device, the wiring is connected to a wiring or an element formed thereunder via an insulating layer. In order to make such a connection, a method is generally used in which a hole (contact hole) is opened in the insulating layer and a wiring material is coated on the hole to make the connection.
In recent years, semiconductor devices have been remarkably miniaturized, and accordingly, the elements and wirings have also been miniaturized. Therefore, it is necessary to reduce the contact hole diameter. However, since there is no large change in the thickness of the element and the wiring, the ratio of the depth to the diameter (aspect ratio) tends to increase. When the wiring material is deposited after forming a contact hole with a large aspect ratio, the wiring material does not reach the bottom of the hole, or it is interrupted between the bottom part and the surface part of the hole, reducing the coverage rate. I often did.

【0003】このような問題を解決するための方法が種
々報告されており、その1つに、コンタクトホールを例
えばポリシリコンで埋めた後イオン注入を行い、円柱上
の導体層を形成する方法がある。しかしこの方法では接
続面の抵抗を下げ難いこと、及び工程が煩雑なこと等、
多くの欠点があるためあまり適用されていない。
Various methods for solving such problems have been reported, and one of them is a method of filling a contact hole with, for example, polysilicon and then performing ion implantation to form a cylindrical conductor layer. is there. However, with this method, it is difficult to reduce the resistance of the connection surface, and the process is complicated, etc.
It is not applied very often due to many drawbacks.

【0004】他の方法として、コンタクトホールの断面
形状を改善する方法がある。図3はこの方法を示す説明
図である。基板11上に形成された絶縁層12上に、フォト
リソグラフィーにより所要形状にパターニングされたレ
ジスト13を形成する。このレジスト13をマスクとしてド
ライエッチングを行い、絶縁層12にコンタクトホール14
を形成する(図2(a))。この状態ではコンタクトホール
14の壁が垂直であるので、ウェットエッチングを行って
コンタクトホール14の径を拡げ、壁をなだらかにする。
このときコンタクトホール14底面の径も拡大される(図
2(b))。そしてレジスト13を除去した後(図2(c))、配
線材料16を堆積し、パターニングを行って配線を形成す
る(図2(d))。
Another method is to improve the sectional shape of the contact hole. FIG. 3 is an explanatory diagram showing this method. A resist 13 patterned into a desired shape by photolithography is formed on an insulating layer 12 formed on a substrate 11. Dry etching is performed using this resist 13 as a mask to form a contact hole 14 in the insulating layer 12.
Are formed (FIG. 2 (a)). Contact hole in this state
Since the walls of 14 are vertical, wet etching is performed to expand the diameter of the contact holes 14 and make the walls smooth.
At this time, the diameter of the bottom surface of the contact hole 14 is also enlarged (FIG. 2 (b)). Then, after removing the resist 13 (FIG. 2 (c)), the wiring material 16 is deposited and patterned to form wiring (FIG. 2 (d)).

【0005】この方法では、ウェットエッチングの際に
生じた段差によって十分な被膜が行い得ず、またウェッ
トエッチングによってコンタクトホール14底面の径及び
断面形状を調整することは非常に困難である。
In this method, a sufficient coating cannot be formed due to the step created during the wet etching, and it is very difficult to adjust the diameter and cross-sectional shape of the bottom surface of the contact hole 14 by the wet etching.

【0006】そこで特開平3-16217号公報には、被膜率
が高いコンタクトホール形状を得るための他の方法が開
示されている。この方法はレジストパターンのホール径
に従って絶縁層を途中まで除去し、その後レジストパタ
ーンのホール径を拡げて再度エッチングを行うことによ
り、被膜率が高いコンタクトホール形状を得ようとする
ものである。しかし、この方法では、レジストパターン
の径を拡げるので、レジストの膜厚を薄くする必要があ
る。薄い膜厚のレジストを使用した場合はマスクとして
の効果が低減するため、コンタクトホールの形状はあま
り改善されない。またコンタクトホール底面の径の調整
は困難である。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 3-16217 discloses another method for obtaining a contact hole shape having a high film coverage. In this method, the insulating layer is partially removed according to the hole diameter of the resist pattern, and then the hole diameter of the resist pattern is expanded and etching is performed again to obtain a contact hole shape having a high film coverage. However, in this method, the diameter of the resist pattern is expanded, so that it is necessary to reduce the film thickness of the resist. When a thin resist film is used, the effect as a mask is reduced, so the shape of the contact hole is not improved so much. Moreover, it is difficult to adjust the diameter of the bottom surface of the contact hole.

【0007】この方法を改良した方法が特開平3−3227
号公報に開示されている。この方法では、レジストのパ
ターニングされた穴の周辺部分を予め薄くしておき、絶
縁層のエッチングを行っていく段階で徐々にレジストの
ホール径が拡がっていくようにしている。しかし、この
方法を実施するにはレジストをパターニングする段階で
露光を2回行う必要があり、2回目の露光時にパターン
を合わせることは非常に難しい。また2回露光のためレ
ジストのホール径の調整が困難であり、このレジストの
ホール径,断面形状,エッチングレート及び絶縁層のエ
ッチングレートによって決定されるコンタクトホール形
状の調整は非常に困難である。
A method improved on this method is disclosed in JP-A-3-3227.
It is disclosed in the publication. In this method, the peripheral portion of the patterned hole of the resist is thinned in advance, and the hole diameter of the resist is gradually expanded at the stage of etching the insulating layer. However, in order to carry out this method, it is necessary to perform the exposure twice in the step of patterning the resist, and it is very difficult to match the patterns during the second exposure. Further, since the exposure is performed twice, it is difficult to adjust the hole diameter of the resist, and it is very difficult to adjust the contact hole shape determined by the hole diameter of the resist, the sectional shape, the etching rate and the etching rate of the insulating layer.

【0008】さらに特開平3-19223号公報には、絶縁層
の組成を上層部と下層部とで変えることにより、コンタ
クトホール形成時に自然にテーパ形状を形成しようとす
る方法が開示されている。この方法では窒化シリコン等
の絶縁材料を使用しているが、その適用範囲は限定され
る。また絶縁層はそれ自体の特性及び均一性が形成条件
によって決定されるため、さらに適用範囲は限定され
る。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-19223 discloses a method in which the composition of the insulating layer is changed between the upper layer portion and the lower layer portion to naturally form a tapered shape at the time of forming a contact hole. This method uses an insulating material such as silicon nitride, but its application range is limited. Further, since the characteristics and uniformity of the insulating layer itself are determined by the forming conditions, the applicable range is further limited.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来方法
では、エッチングにより得られる絶縁層のコンタクトホ
ール形状をなだらかなテーパ形状とすること、及びコン
タクトホール底面の径を調整することは非常に困難であ
った。またこれらの問題点を補おうとすると、そのプロ
セスが非常に煩雑化することは避けられなかった。本発
明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コンタ
クトホールの底面部分にレジストを残してエッチングを
行いコンタクトホール上部の径を拡げることにより、所
要の径を保持したまま配線材料の被膜率を高めることが
可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
As described above, according to the conventional method, it is very difficult to form the contact hole shape of the insulating layer obtained by etching into a gentle taper shape and to adjust the diameter of the bottom surface of the contact hole. Met. Moreover, when trying to make up for these problems, it is unavoidable that the process becomes very complicated. The present invention has been made in view of the above circumstances, and the etching is performed while leaving the resist on the bottom surface of the contact hole to expand the diameter of the upper portion of the contact hole, so that the film of the wiring material is held while maintaining the required diameter. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of increasing the rate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、層間絶縁層にコンタクトホールを形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、前記層
間絶縁層上に第1のレジストを塗着しパターニングを行
う工程と、第1のレジストをマスクとして異方性が強い
エッチングにより前記層間絶縁層の所要部分を除去する
工程と、この除去部分に第2のレジストを充填する工程
と、適正露光量より少ない露光量にて第2のレジストを
露光する工程と、現像によりその下部の一部を残して第
2のレジストを除去する工程と、第1及び第2のレジス
トをマスクとして等方性が強いエッチングにより前記層
間絶縁層の上部を除去する工程と、第1及び第2のレジ
ストを除去する工程とを有することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a contact hole in an interlayer insulating layer, wherein a first resist is formed on the interlayer insulating layer. A step of applying and patterning, a step of removing a required portion of the interlayer insulating layer by etching with high anisotropy using the first resist as a mask, and a step of filling the removed portion with a second resist, Exposing the second resist with an exposure amount smaller than the proper exposure amount, removing the second resist by developing, leaving a part of the lower part thereof, using the first and second resists as a mask, etc. The method is characterized by including a step of removing an upper portion of the interlayer insulating layer by etching having strong directionality and a step of removing the first and second resists.

【0011】[0011]

【作用】本発明にあっては、コンタクトホールの底面部
分に第2のレジストを残してエッチングを行いコンタク
トホール上部の径を拡げることにより、2度目のエッチ
ングによってコンタクトホール底面の径が拡大すること
を防止し、且つ上部は径を拡大させて、接続部分におい
て所要の径を保持したまま配線材料の被膜率を高めるこ
とが可能となる。しかもレジストのパターニングを2度
行う必要はないため、作業の煩雑化を回避することがで
きる。
In the present invention, the diameter of the bottom surface of the contact hole is enlarged by the second etching by etching while leaving the second resist on the bottom portion of the contact hole to expand the diameter of the upper portion of the contact hole. In addition, the diameter of the upper portion can be increased, and the coverage of the wiring material can be increased while maintaining the required diameter in the connection portion. Moreover, since it is not necessary to pattern the resist twice, it is possible to avoid complication of the work.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図1は、本発明に係る半導体装置
の製造方法を示す説明図である。まず素子又は配線の接
続を必要とする基板1上に層間絶縁層2を形成する。こ
の層間絶縁層2は減圧CVD装置にてTEOS系ガスを
使用し、温度 400℃, 圧力10Torr, 出力 200Wの条件下
でBPSG(oron hospho ilicate lass)を
4000Å堆積して形成する。さらにこの上に有機物である
ポジレジストのAZ1350(シープレイ)を3000Åスピン
コートしてレジスト3とする(図1(a))。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is an explanatory view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, the interlayer insulating layer 2 is formed on the substrate 1 which requires connection of elements or wiring. The interlayer insulating layer 2 using a TEOS-based gas at low pressure CVD system, temperature 400 ° C., the pressure 10 Torr, the BPSG (B oron P hospho S ilicate G lass) under the conditions of a power of 200W
4000Å Deposit and form. Further, a positive resist AZ1350 (Seaplay), which is an organic substance, is spin-coated on the surface with 3000 Å to form a resist 3 (FIG. 1 (a)).

【0013】次にフォトリソグラフィーによりレジスト
3に所要のパターニングを行い、開口部4を設ける。こ
の開口部4のホール径をaとする(図1(b))。そしてマ
グネトロンRIE(eactive on tching) 装置に
て、レジスト3をマスクとしCHF3 系のガスを使用し
て層間絶縁層2に異方性の強いエッチングを行う。この
エッチングにより基板1へ達する略垂直方向に開口され
たコンタクトホール5が形成されるが、このコンタクト
ホール5の底面の径bは、レジスト3のホール径aとエ
ッチング時の変換差によってのみ決定され、容易にこの
ホール径bを調整することができる(図1(c))。
Next, the resist 3 is subjected to required patterning by photolithography to form the opening 4. The hole diameter of the opening 4 is a (FIG. 1 (b)). Then, in a magnetron RIE (R eactive I on E tching ) device, performs a strong etching anisotropy in the interlayer insulating layer 2 using the resist 3 using and CHF 3 -based gas mask. By this etching, a contact hole 5 is formed which is opened in a substantially vertical direction to reach the substrate 1. The diameter b of the bottom surface of the contact hole 5 is determined only by the hole diameter a of the resist 3 and the conversion difference at the time of etching. The hole diameter b can be easily adjusted (Fig. 1 (c)).

【0014】その後ウエハ全面に再度ポジレジストのA
Z1350(シープレイ)を3000Åスピンコートしてレジス
ト6とする。ここでレジスト6はコンタクトホール5の
底面まで充填することは容易である(図1(d))。そして
適正露光量(マスクに対して1:1でパターン形成が行
える露光量)の80%の露光量にて、フォーカスを基板1
の上方 0.3μm の位置に合わせて、このレジスト6に対
し全面露光を行って(図2(e))、現像を行うと露光量の
不足によってコンタクトホール5の底面にのみレジスト
6が残る。これをベーキングしてレジスト6を硬化させ
る(図2(f))。
After that, the positive resist A is again formed on the entire surface of the wafer.
Z1350 (Seaplay) is spin-coated with 3000Å to make resist 6. Here, it is easy to fill the bottom of the contact hole 5 with the resist 6 (FIG. 1 (d)). Then, the focus is set on the substrate 1 at an exposure amount of 80% of an appropriate exposure amount (the exposure amount capable of forming a pattern with a mask of 1: 1).
When the entire surface of the resist 6 is exposed at a position of 0.3 μm above (FIG. 2 (e)) and development is performed, the resist 6 remains only on the bottom surface of the contact hole 5 due to insufficient exposure. This is baked to cure the resist 6 (FIG. 2 (f)).

【0015】そしてさらにRIE装置にて層間絶縁層2
に等方性が強いエッチングを行いコンタクトホール5上
部の径を拡げる(最上部の径c)。このときレジスト6
の存在によってコンタクトホール5底面の径bは影響を
受けない(図2(g))。最後にレジスト3及びコンタクト
ホール5の底面に残されたレジスト6を除去すると、底
面の径がbであり最上部の径がcであるなだらかなテー
パを有する形状のコンタクトホール5が得られる(図2
(h))。
Then, the interlayer insulating layer 2 is further formed by the RIE apparatus.
Then, etching with high isotropicity is performed to expand the diameter of the upper portion of the contact hole 5 (the diameter c at the uppermost portion). At this time the resist 6
Due to the existence of the above, the diameter b of the bottom surface of the contact hole 5 is not affected (FIG. 2 (g)). Finally, the resist 3 and the resist 6 left on the bottom surface of the contact hole 5 are removed to obtain a contact hole 5 having a gently tapered shape with a bottom surface diameter b and a top diameter c. Two
(h)).

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明に係る半導体装置の
製造方法は、コンタクトホールの底面部分に第2のレジ
ストを残してエッチングを行いコンタクトホール上部の
径を拡げることにより、所要の径を保持したまま配線材
料の被膜率を高めることが容易であるため、配線の接続
状態が良好となって素子特性が向上する等、本発明は優
れた効果を奏する。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the required diameter is increased by expanding the diameter of the upper portion of the contact hole by etching while leaving the second resist on the bottom portion of the contact hole. Since it is easy to increase the film coverage of the wiring material while maintaining the same, the connection state of the wiring is improved and the device characteristics are improved, and the present invention has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 層間絶縁層 3,6 レジスト 4 開口部 5 コンタクトホール 1 substrate 2 interlayer insulating layer 3,6 resist 4 opening 5 contact hole

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 層間絶縁層にコンタクトホールを形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、前記層
間絶縁層上に第1のレジストを塗着しパターニングを行
う工程と、第1のレジストをマスクとして異方性が強い
エッチングにより前記層間絶縁層の所要部分を除去する
工程と、この除去部分に第2のレジストを充填する工程
と、適正露光量より少ない露光量にて第2のレジストを
露光する工程と、現像によりその下部の一部を残して第
2のレジストを除去する工程と、第1及び第2のレジス
トをマスクとして等方性が強いエッチングにより前記層
間絶縁層の上部を除去する工程と、第1及び第2のレジ
ストを除去する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a contact hole in an interlayer insulating layer, a step of applying a first resist on the interlayer insulating layer and performing patterning, and a step of masking the first resist. As a step of removing a required portion of the interlayer insulating layer by etching having a strong anisotropy, a step of filling the removed portion with a second resist, and an exposure of the second resist with an exposure amount smaller than an appropriate exposure amount. And a step of removing the second resist leaving a part of the lower part thereof by development, and an upper part of the interlayer insulating layer is removed by highly isotropic etching using the first and second resists as a mask. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step; and a step of removing the first and second resists.
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