JPH0669153A - 微細コンタクト孔の形成方法 - Google Patents
微細コンタクト孔の形成方法Info
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の絶縁膜に形成する微細なコンタ
クト孔を高精度に形成することができる形成方法を得
る。 【構成】 半導体基板１１上に第１の絶縁膜１２とフォ
トレジスト１３を順次形成し、露光装置のレンズの開口
数をＮＡとし、露光の光波長をλとするとき、フォトレ
ジスト１３にはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕の径寸法
の開口部１３ａを露光技術によって形成し、この開口部
を利用して第１の絶縁膜１２に開口部１２ａを設け、そ
の上に膜厚ｄの第２の絶縁膜１４を形成し、かつこれを
異方性エッチングして第１の絶縁膜１２の開口部１２ａ
の側壁に第２の絶縁膜１４を残すことで、Ｗ−２ｄの径
寸法のコンタクト孔１５を形成する。
クト孔を高精度に形成することができる形成方法を得
る。 【構成】 半導体基板１１上に第１の絶縁膜１２とフォ
トレジスト１３を順次形成し、露光装置のレンズの開口
数をＮＡとし、露光の光波長をλとするとき、フォトレ
ジスト１３にはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕の径寸法
の開口部１３ａを露光技術によって形成し、この開口部
を利用して第１の絶縁膜１２に開口部１２ａを設け、そ
の上に膜厚ｄの第２の絶縁膜１４を形成し、かつこれを
異方性エッチングして第１の絶縁膜１２の開口部１２ａ
の側壁に第２の絶縁膜１４を残すことで、Ｗ−２ｄの径
寸法のコンタクト孔１５を形成する。
Description
【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、特に絶縁膜の上下の導電層を電気接続するための
微細コンタクト孔の形成方法に関する。
関し、特に絶縁膜の上下の導電層を電気接続するための
微細コンタクト孔の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置では、基板内のトラ
ンジスタ活性領域と取出し電極との間、又は多層配線間
の相互電気接続等は全てコンタクト孔を介して行われ
る。したがって、一つの半導体集積回路装置内には多数
のコンタクト孔が存在する。コンタクト孔の形成には、
露光技術を利用した方法が用いられている。これは所望
のコンタクト開孔径のマスクを用いて露光し、レジスト
パターンを形成した後、ドライエッチングによってコン
タクト孔を開孔するというものである。この露光技術を
利用したコンタクト孔の形成では、露光技術の解像限界
以下のコンタクト孔が形成できないため、一度コンタク
ト孔を開孔した後、コンタクト孔を縮小するサイドウォ
ールコンタクト孔形成方法が提案されている。（特願昭
６２−１７２１４１号）。
ンジスタ活性領域と取出し電極との間、又は多層配線間
の相互電気接続等は全てコンタクト孔を介して行われ
る。したがって、一つの半導体集積回路装置内には多数
のコンタクト孔が存在する。コンタクト孔の形成には、
露光技術を利用した方法が用いられている。これは所望
のコンタクト開孔径のマスクを用いて露光し、レジスト
パターンを形成した後、ドライエッチングによってコン
タクト孔を開孔するというものである。この露光技術を
利用したコンタクト孔の形成では、露光技術の解像限界
以下のコンタクト孔が形成できないため、一度コンタク
ト孔を開孔した後、コンタクト孔を縮小するサイドウォ
ールコンタクト孔形成方法が提案されている。（特願昭
６２−１７２１４１号）。
【０００３】図２は従来のサイドウォールを利用したコ
ンタクト孔の形成方法を示す図である。同図（ａ）のよ
うに、シリコン基板２１上に形成された第１の絶縁膜２
２の上にフォトレジスト２３を塗布し、マスク２４を介
し照射光を投射することによって、同図（ｂ）のよう
に、フォトレジスト２３にはマスクパターン径２４ａに
依存する開口部が形成される。次いで、このフォトレジ
スト２３をマスクにして第１の絶縁膜２２をエッチング
し、同図（ｃ）のように、第１の絶縁膜２２に開口部２
２ａが形成される。
ンタクト孔の形成方法を示す図である。同図（ａ）のよ
うに、シリコン基板２１上に形成された第１の絶縁膜２
２の上にフォトレジスト２３を塗布し、マスク２４を介
し照射光を投射することによって、同図（ｂ）のよう
に、フォトレジスト２３にはマスクパターン径２４ａに
依存する開口部が形成される。次いで、このフォトレジ
スト２３をマスクにして第１の絶縁膜２２をエッチング
し、同図（ｃ）のように、第１の絶縁膜２２に開口部２
２ａが形成される。
【０００４】その後、同図（ｄ）のように、第２の絶縁
膜としてのシリコン酸化絶縁膜２５が絶縁膜２２上に被
着される。ここで、第２の絶縁膜２５を異方性ドライエ
ッチングすれば、同図（ｅ）のように、開口部２２ａ内
の側壁には第２の絶縁膜２５の膜厚に等しい絶縁膜２５
を残し、開口部２２ａよりも小さい口径のコンタクト孔
を得ることができる。
膜としてのシリコン酸化絶縁膜２５が絶縁膜２２上に被
着される。ここで、第２の絶縁膜２５を異方性ドライエ
ッチングすれば、同図（ｅ）のように、開口部２２ａ内
の側壁には第２の絶縁膜２５の膜厚に等しい絶縁膜２５
を残し、開口部２２ａよりも小さい口径のコンタクト孔
を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のサイ
ドウォールコンタクト孔形成方法によれば、露光技術で
開口した寸法よりも小さい任意のコンタクト孔径が得ら
れる。しかしながら、この方法では、第２の絶縁膜２５
を一旦形成した後にこれを異方性エッチングしているた
め、このエッチングの程度によって開口部２２ａ内に残
される絶縁膜２５の厚さも変化され、最終的に形成され
るコンタクト孔の径と開口部２２ａ（２４ａ）の径の関
係が一定されないことがある。
ドウォールコンタクト孔形成方法によれば、露光技術で
開口した寸法よりも小さい任意のコンタクト孔径が得ら
れる。しかしながら、この方法では、第２の絶縁膜２５
を一旦形成した後にこれを異方性エッチングしているた
め、このエッチングの程度によって開口部２２ａ内に残
される絶縁膜２５の厚さも変化され、最終的に形成され
るコンタクト孔の径と開口部２２ａ（２４ａ）の径の関
係が一定されないことがある。
【０００６】このため、所望のコンタクト孔の径寸法に
対してどれだけの寸法の開口部を形成すれば良いのかが
明確ではないという問題がある。露光技術で開口した開
口部の径と最終的に形成されるコンタクト孔の径の関係
が不適当であると、半導体基板面内の無視し得ない寸法
ばらつきが生じ、或いは微細コンタクト孔を形成する場
合には、コンタクト孔の抜け不良につながるという問題
がある。本発明の目的は、微細なコンタクト孔を高精度
に形成することができる形成方法を提供することにあ
る。
対してどれだけの寸法の開口部を形成すれば良いのかが
明確ではないという問題がある。露光技術で開口した開
口部の径と最終的に形成されるコンタクト孔の径の関係
が不適当であると、半導体基板面内の無視し得ない寸法
ばらつきが生じ、或いは微細コンタクト孔を形成する場
合には、コンタクト孔の抜け不良につながるという問題
がある。本発明の目的は、微細なコンタクト孔を高精度
に形成することができる形成方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の形成方法は、半
導体基板上に第１の絶縁膜とフォトレジストを順次形成
する工程と、露光技術によって前記フォトレジストに開
口部を設ける工程と、この開口部を利用して第１の絶縁
膜に開口部を設ける工程と、全面に第２の絶縁膜を形成
し、かつこれを異方性エッチングして前記第１の絶縁膜
の開口部の側壁に第２の絶縁膜を残して微細なコンタク
ト孔を形成する工程を含み、露光に用いる露光装置のレ
ンズの開口数をＮＡとし、露光の光波長をλとすると
き、フォトレジストにはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕
の径寸法の開口部を形成し、かつ第２の絶縁膜の膜厚を
ｄとすることで、Ｗ−２ｄの径寸法のコンタクト孔を形
成する。
導体基板上に第１の絶縁膜とフォトレジストを順次形成
する工程と、露光技術によって前記フォトレジストに開
口部を設ける工程と、この開口部を利用して第１の絶縁
膜に開口部を設ける工程と、全面に第２の絶縁膜を形成
し、かつこれを異方性エッチングして前記第１の絶縁膜
の開口部の側壁に第２の絶縁膜を残して微細なコンタク
ト孔を形成する工程を含み、露光に用いる露光装置のレ
ンズの開口数をＮＡとし、露光の光波長をλとすると
き、フォトレジストにはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕
の径寸法の開口部を形成し、かつ第２の絶縁膜の膜厚を
ｄとすることで、Ｗ−２ｄの径寸法のコンタクト孔を形
成する。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１に示すように、先ず、同図（ａ）のように、シ
リコン基板１１上に第１の絶縁膜１２を形成し、かつフ
ォトレジスト１３を形成した後、図外のフォトマスクを
用いた露光技術によってフォトレジスト１３に開口部１
３ａを形成する。次いで、同図（ｂ）のように、フォト
レジスト１３を利用して第１の絶縁膜１２をエッチング
して開口部１２ａを設け、その上に第２の絶縁膜１４を
被着する。更に、この第２の絶縁膜１４を異方性エッチ
ングすることで、第２の絶縁膜１４を開口部１２ａ内に
残し、この第２の絶縁膜１４によって微細な径のコンタ
クト孔１５を形成する。
る。図１に示すように、先ず、同図（ａ）のように、シ
リコン基板１１上に第１の絶縁膜１２を形成し、かつフ
ォトレジスト１３を形成した後、図外のフォトマスクを
用いた露光技術によってフォトレジスト１３に開口部１
３ａを形成する。次いで、同図（ｂ）のように、フォト
レジスト１３を利用して第１の絶縁膜１２をエッチング
して開口部１２ａを設け、その上に第２の絶縁膜１４を
被着する。更に、この第２の絶縁膜１４を異方性エッチ
ングすることで、第２の絶縁膜１４を開口部１２ａ内に
残し、この第２の絶縁膜１４によって微細な径のコンタ
クト孔１５を形成する。
【０００９】図３はコンタクト孔の断面における光強度
分布を計算したものであり、Ｉは光強度、Ｘは横方向の
距離、Ｗはコンタクト孔の径寸法を示す。ここで、フォ
トマスクの開口部のエッジにおける光強度の傾きをｄＩ
／ｄＸとおけば、ｄＩ／ｄＸのコンタクト孔径寸法依存
特性は図４のようになる。尚、一般性を持たせるため
に、横軸は空間周波数ｌ（＝λ／ＮＡ・２Ｗ）で示して
ある。ここで、λは露光波長、ＮＡは露光光学系のレン
ズ開口数である。
分布を計算したものであり、Ｉは光強度、Ｘは横方向の
距離、Ｗはコンタクト孔の径寸法を示す。ここで、フォ
トマスクの開口部のエッジにおける光強度の傾きをｄＩ
／ｄＸとおけば、ｄＩ／ｄＸのコンタクト孔径寸法依存
特性は図４のようになる。尚、一般性を持たせるため
に、横軸は空間周波数ｌ（＝λ／ＮＡ・２Ｗ）で示して
ある。ここで、λは露光波長、ＮＡは露光光学系のレン
ズ開口数である。
【００１０】図４から判るように、ｄＩ／ｄＸはｌが
0.5〜 0.7の間において最大値をとるという性質があ
る。一般にｄＩ／ｄＸが大きければ大きいほどコンタク
ト孔のフォトレジストパターンの側壁角度は垂直に近づ
く。フォトレジスト１３の開口部１３ａの側壁角度が垂
直に近づけば、それだけドライエッチング加工によって
形成されるコンタクト孔の系寸法誤差も小さくでき、シ
リコン基板内の寸法ばらつきも小さくなる、したがっ
て、ｄＩ／ｄＸが最も大きな条件、（Ｗ＝ 0.7〜１）λ
／ＮＡで露光することが好ましい。
0.5〜 0.7の間において最大値をとるという性質があ
る。一般にｄＩ／ｄＸが大きければ大きいほどコンタク
ト孔のフォトレジストパターンの側壁角度は垂直に近づ
く。フォトレジスト１３の開口部１３ａの側壁角度が垂
直に近づけば、それだけドライエッチング加工によって
形成されるコンタクト孔の系寸法誤差も小さくでき、シ
リコン基板内の寸法ばらつきも小さくなる、したがっ
て、ｄＩ／ｄＸが最も大きな条件、（Ｗ＝ 0.7〜１）λ
／ＮＡで露光することが好ましい。
【００１１】今、図１の工程におけるフォトレジスト１
３の開口部１３ａの形成に際し、ｉ線のＮＡが 0.5の露
光装置を用いて所望の径寸法Ｙ（＝ 0.3μｍ）のコンタ
クト孔を形成する場合を説明する。ｄＩ／ｄＸが最大値
をとるのは、図３によりｌが示0.66、即ちＷが0.56μｍ
のときであるから、フォトレジスト１３に対して露光、
現像を行い、0.56μｍの開口部１３ａを形成する。そし
て、最終的に得られるコンタクト孔の所望径Ｙに対し、
第２の絶縁膜１４の厚さをｄ＝0.13μｍ（ｄ＝（Ｙ−
Ｗ）／２）としてシリコン基板１１の全面に堆積した
後、ドライエッチングにて異方性エッチングを行い、所
望のコンタクト孔径寸法 0.3μｍ（Ｗ−２・ｄ）を得
る。
３の開口部１３ａの形成に際し、ｉ線のＮＡが 0.5の露
光装置を用いて所望の径寸法Ｙ（＝ 0.3μｍ）のコンタ
クト孔を形成する場合を説明する。ｄＩ／ｄＸが最大値
をとるのは、図３によりｌが示0.66、即ちＷが0.56μｍ
のときであるから、フォトレジスト１３に対して露光、
現像を行い、0.56μｍの開口部１３ａを形成する。そし
て、最終的に得られるコンタクト孔の所望径Ｙに対し、
第２の絶縁膜１４の厚さをｄ＝0.13μｍ（ｄ＝（Ｙ−
Ｗ）／２）としてシリコン基板１１の全面に堆積した
後、ドライエッチングにて異方性エッチングを行い、所
望のコンタクト孔径寸法 0.3μｍ（Ｗ−２・ｄ）を得
る。
【００１２】又、エキサイマーレーザ（波長0.248 ｎ
ｍ）を光源に用い、ＮＡが0.42の露光装置を用いて 0.3
μｍのコンタクト孔を形成する場合には、ｄＩ／ｄＸが
最大値をとるのは、Ｗが0.45μｍのときであるから、先
ず最初に0.45μｍ（Ｗ）相当のマスクを用いてコンタク
ト孔を形成する。次に、厚さ0.75μｍ（ｄ＝（Ｙ−Ｗ）
／２）の第２の絶縁膜をシリコン基板全面に堆積した
後、ドライエッチングにて異方性エッチングを行い、所
望のコンタクト孔の径寸法 0.3μｍ（Ｗ−２・ｄ）を得
ることができる。
ｍ）を光源に用い、ＮＡが0.42の露光装置を用いて 0.3
μｍのコンタクト孔を形成する場合には、ｄＩ／ｄＸが
最大値をとるのは、Ｗが0.45μｍのときであるから、先
ず最初に0.45μｍ（Ｗ）相当のマスクを用いてコンタク
ト孔を形成する。次に、厚さ0.75μｍ（ｄ＝（Ｙ−Ｗ）
／２）の第２の絶縁膜をシリコン基板全面に堆積した
後、ドライエッチングにて異方性エッチングを行い、所
望のコンタクト孔の径寸法 0.3μｍ（Ｗ−２・ｄ）を得
ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フォトレ
ジストにはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕の径寸法の開
口部を形成し、かつ第２の絶縁膜の膜厚をｄとし、この
第２の絶縁膜を第１の絶縁膜の開口部の側壁に残して微
細なコンタクト孔を形成することで、Ｗ−２ｄの径寸法
のコンタクト孔を形成しているので、フォトレジストに
は最も側壁角度が垂直に近い良好な開口部が形成される
ため、微細なコンタクト孔が精度良く形成することが可
能になる。
ジストにはＷ〔＝（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕の径寸法の開
口部を形成し、かつ第２の絶縁膜の膜厚をｄとし、この
第２の絶縁膜を第１の絶縁膜の開口部の側壁に残して微
細なコンタクト孔を形成することで、Ｗ−２ｄの径寸法
のコンタクト孔を形成しているので、フォトレジストに
は最も側壁角度が垂直に近い良好な開口部が形成される
ため、微細なコンタクト孔が精度良く形成することが可
能になる。
【図１】本発明の一実施例を製造工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図２】従来の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】コンタクト孔の断面における光強度分布特性を
示す図である。
示す図である。
【図４】ｄＩ／ｄＸのコンタクト孔径寸法依存特性図で
ある。
ある。
１１ シリコン基板 １２ 絶縁膜 １３ フォトレジスト
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に第１の絶縁膜とフォトレ
ジストを順次形成する工程と、露光技術によって前記フ
ォトレジストに開口部を設ける工程と、この開口部を利
用して第１の絶縁膜に開口部を設ける工程と、全面に第
２の絶縁膜を形成し、かつこれを異方性エッチングして
前記第１の絶縁膜の開口部の側壁に第２の絶縁膜を残し
て微細なコンタクト孔を形成する工程を含み、前記露光
に用いる露光装置のレンズの開口数をＮＡとし、露光の
光波長をλとするとき、前記フォトレジストにはＷ〔＝
（ 0.7〜１）λ／ＮＡ〕の径寸法の開口部を形成し、前
記第２の絶縁膜の膜厚をｄとすることで、Ｗ−２ｄの径
寸法のコンタクト孔を形成することを特徴とする微細コ
ンタクト孔の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36033391A JPH0669153A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 微細コンタクト孔の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36033391A JPH0669153A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 微細コンタクト孔の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669153A true JPH0669153A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=18468948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36033391A Pending JPH0669153A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 微細コンタクト孔の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669153A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960315A (en) * | 1997-07-10 | 1999-09-28 | International Business Machines Corporation | Tapered via using sidewall spacer reflow |
| CN1096113C (zh) * | 1995-11-15 | 2002-12-11 | 现代电子产业株式会社 | 半导体器件的钨塞形成方法 |
| KR100609227B1 (ko) * | 2005-08-12 | 2006-08-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 컨택 홀 포토 레지스트 패턴 및 그 형성방법 |
| JP2006303488A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 微細コンタクトを備える半導体素子及びその製造方法 |
| JP2019110272A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 素子チップの製造方法 |
-
1991
- 1991-12-30 JP JP36033391A patent/JPH0669153A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1096113C (zh) * | 1995-11-15 | 2002-12-11 | 现代电子产业株式会社 | 半导体器件的钨塞形成方法 |
| US5960315A (en) * | 1997-07-10 | 1999-09-28 | International Business Machines Corporation | Tapered via using sidewall spacer reflow |
| JP2006303488A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 微細コンタクトを備える半導体素子及びその製造方法 |
| US8242018B2 (en) | 2005-04-19 | 2012-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having fine contacts and method of fabricating the same |
| KR100609227B1 (ko) * | 2005-08-12 | 2006-08-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 컨택 홀 포토 레지스트 패턴 및 그 형성방법 |
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