JPH07321098A

JPH07321098A - コンタクトホールの形成方法

Info

Publication number: JPH07321098A
Application number: JP13515994A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ejiri; 洋一江尻
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】内部に配線層を常に良好に埋め込むことがで
きるコンタクトホールの形成方法を提供すること。【構成】まず第１工程として、基体上の少なくとも一
部に導電層１０を形成し、導電層１０上に第１絶縁膜１
１とエッチング停止膜１２と第２絶縁膜１３とを順に成
膜して絶縁層１４を形成する。次に第２工程として、絶
縁層１４表面である第２絶縁膜１３表面にレジスト膜１
５を形成して開孔１５ａを設けた後ウエットエッチング
を行い、第２絶縁膜１３にテーパ部１６ａを設けてコン
タクトホール１６の上部側を形成する。続いて第３工程
として、レジスト膜１５をマスクとして異方性エッチン
グを行い、エッチング停止膜１２と第１絶縁膜１１とに
コンタクトホール１６の下部側を形成する。そして第４
工程として、レジスト膜１５を除去した後コンタクトホ
ール１６内と絶縁層１４表面とに配線層１７を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置における導
電層と配線層とを電気的に接続するためのコンタクトホ
ールの形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの高密度化にしたがって
配線技術は微細化、多層化の方向に進んでおり、高歩留
りでかつ高信頼性のコンタクトホールの形成技術は必須
のものになっている。一方、層間絶縁膜の形成では、層
間絶縁膜の薄膜化を進めると層間容量が大きくなること
からデバイスの動作スピードを劣化させることになるた
め好ましくない。

【０００３】したがって、層間絶縁膜は所定の厚みが必
要なため、配線技術の微細化に伴いコンタクトホールの
アスペクト比が増加する結果になる。コンタクトホール
のアスペクト比が増加すると、例えば金属からなる配線
層の埋め込み工程において、コンタクトホール内での配
線層のカバリッジ性の低下につながる。

【０００４】そこで従来では図５に示すように、コンタ
クトホール５１の上部側にテーパ５１ａをつけ、実質的
にアスペクト比を下げている。この方法では、まずパタ
ーンニングされたレジスト膜をマスクとして等方性エッ
チングを行う。そして導電層５２表面の層間絶縁膜５３
の上部側にテーパ状の開孔を設けて、コンタクトホール
５１の上部側を形成する。続いて異方性エッチングを行
い、層間絶縁膜５３の下部側に略垂直な開孔を設けてコ
ンタクトホール５１の下部側を形成する。この後、こう
して設けられたコンタクトホール５１内および層間絶縁
膜５３表面に配線層５４を形成している。

【０００５】また層間絶縁膜５３として低融点絶縁膜を
用いてリフロー熱処理を行ったり、これらテーパ５１ａ
の形成とリフロー熱処理とを組み合わせて、配線層５４
のカバリッジ性の改善を図ることも行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらテーパ５
１ａを付ける方法においては、コンタクトホール５１の
内径の制御の点からテーパ５１ａを形成する等方性エッ
チング量が制約される。そのため、図６（ａ）に示すよ
うに、配線層５４のカバリッジ性を保持するに十分なテ
ーパ５１ａが得られない。

【０００７】また等方性エッチングのばらつきにより、
テーパ５１ａの深さや大きさにばらつきが生じる。そし
て図６（ａ）、（ｂ）に示すように、コンタクトホール
５１の垂直部分５１ｂの高さもばらついて、配線層５４
のカバリッジ性が低下していた。本発明は上記課題を解
決するためになされたものであり、内部に配線層を常に
良好に埋め込む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目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、まず第１工程として、基体上
の少なくとも一部に導電層を形成し、その導電層を覆う
状態で上記基体表面に第１絶縁膜とエッチング停止膜と
第２絶縁膜とを順に成膜する。次に第２工程として、第
２絶縁膜表面にレジスト膜を形成してそのレジスト膜に
開口を設けた後ウエットエッチングを行い、上記第２絶
縁膜にテーパ状の開孔を設けてコンタクトホールの上部
側を形成する。続いて第３工程として、上記レジスト膜
をマスクとして異方性エッチングを行い、エッチング停
止膜と第１絶縁膜とにコンタクトホールの下部側を形成
する。そして第４工程として、上記レジスト膜を除去し
た後コンタクトホール内と第２絶縁膜表面とに配線層を
形成する方法である。

【０００９】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明における第２絶縁膜が不純物を含むものであっ
て、上記第１工程でその第２絶縁膜を成膜するにしたが
い上記不純物の濃度が濃くなる状態に成膜する方法であ
る。

【００１０】さらに請求項３記載の発明は、まず第１工
程として、基体上の少なくとも一部に導電層を形成し、
その導電層を覆う状態で上記基体表面に第１絶縁膜を成
膜する。この後その第１絶縁膜上に不純物を含む第２絶
縁膜を、第１絶縁膜よりもエッチングレートが大きくか
つその第２絶縁膜を成膜するにしたがい上記不純物の濃
度が濃くなる状態に成膜する。次に、上記請求項１記載
の発明の第２工程を行う。続いて第３工程として、上記
レジスト膜をマスクとして異方性エッチングを行い、上
記第１絶縁膜にコンタクトホールの下部側を形成する。
そして、上記請求項１記載の発明の第４工程を行う方法
である。

【００１１】また請求項４記載の発明は、請求項１、請
求項２または請求項３記載の発明ににおける第３工程と
第４工程との間に熱処理工程を設ける方法である。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、第１絶縁膜と第２絶
縁膜との間にエッチング停止膜を設けてウエットエッチ
ングを行うことから、該エッチング停止膜でウエットエ
ッチングが止まり、テーパ状の開孔が形成されてコンタ
クトホールの上部側が得られる。その後異方性エッチン
グを行うことから、レジスト膜の開口と略同径の開孔が
形成されて、下部側が所定の径を有するコンタクトホー
ルが得られる。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、第２絶縁
膜を成膜するにしたがい不純物の濃度が濃くなる状態に
することから、ウエットエッチングレートが制御されて
前記コンタクトホールの上部側が所定のテーパ形状にな
る。

【００１４】さらに請求項３記載の発明では、第２絶縁
膜を成膜するにしたがい不純物の濃度が濃くなる状態に
することから、上記と同様の作用が得られる。また前記
第２絶縁膜は第１絶縁膜よりもエッチングレートが大き
い状態に成膜することから、前記第１絶縁膜上層でウエ
ットエッチングが止まり、上部側が所定のテーパ形状に
形成されたコンタクトホールが得られる。

【００１５】また請求項４記載の発明では、熱処理工程
を行うことによってウエットエッチングで得られたテー
パ状の開孔が軟化状態になることから、コンタクトホー
ルの上部側は滑らかになる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係るコンタクトホールの形成
方法（以下、本発明方法と記す）の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明方法の第１実施例を工程順
に示す説明図である。

【００１７】この実施例ではまず図１（ａ）に示すよう
に、基体（図示せず）上の少なくとも一部に導電層１０
を形成する。そして導電層１０上に、第１絶縁膜１１と
エッチング停止膜１２と第２絶縁膜１３とを順に成膜し
て絶縁層１４を形成する。さらに絶縁層１４表面、つま
り第２絶縁膜１３表面にレジスト膜１５を成膜した後パ
ターンニングして、コンタクトホール１６に対応する箇
所のレジスト膜１５に開口１５ａを形成する。

【００１８】ここで、第１絶縁膜１１および第２絶縁膜
１３は、例えば熱酸化法、化学的気相成長（以下、ＣＶ
Ｄと記す）法またはスピンオンガラス（以下、ＳＯＧと
記す）法などで形成される。そして、第１絶縁膜１１お
よび第２絶縁膜１３はそれぞれ、例えば熱酸化膜、ＣＶ
Ｄ膜、ＳＯＧ膜などの単層膜、またはこれらを組み合わ
せた積層膜として形成される。また第２絶縁膜１３は、
例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｆなどの不純物を含む状態
に形成することも可能である。

【００１９】またエッチング停止膜１２は、例えば常圧
ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法などで
成膜される。さらに、後述するウエットエッチングにお
けるエッチング停止膜１２のエッチングレートが第２絶
縁膜１３よりも小さくなる材料、例えば窒化シリコン
（ＳｉＮ）で形成される。

【００２０】次いで図１（ｂ）に示すように、パターン
ニングされたレジスト膜１５をマスクとしてウエットエ
ッチングを行う。これにより、第２絶縁膜１３にテーパ
状の開孔（以下、テーパ部と記す）１６ａを形成する。
この部分は、コンタクトホール１６の上部側になる。

【００２１】続いて、図１（ｃ）に示すように上記レジ
スト膜１５をマスクとして異方性エッチングを行う。こ
のエッチングにより、エッチング停止膜１２と第１絶縁
膜１１とに略垂直な開孔（以下、垂直部と記す）１６ｂ
を形成する。この部分は、コンタクトホール１６の下部
側になる。

【００２２】その後、図１（ｄ）に示すように熱処理を
行い、第２絶縁膜１３をリフローさせてテーパ部１６ａ
を滑らかにする。そしてコンタクトホール１６内と絶縁
層１４表面とに配線層１７を形成し、コンタクトホール
１６を介して導電層１０と配線層１７とを電気的に接続
する。配線層１７は通常用いられる材料、例えばＡｌ、
Ａｌ−Ｃｕや高融点金属などの材料からなり、また例え
ばスパッタリング法やＣＶＤ法によって成膜される。

【００２３】上記した第１実施例では、第１絶縁膜１１
と第２絶縁膜１３との間に、ウエットエッチングレート
が第２絶縁膜１３よりも小さいエッチング停止膜１２を
設ける。このためウエットエッチングを行うと、エッチ
ング停止膜１２でエッチングが止まる。さらに、ウエッ
トエッチングの際と同じレジスト膜１５を用いて異方性
エッチングを行うことにより、コンタクトホール１６の
下部側は所望の径および高さに形成される。

【００２４】そのため、ウエットエッチング量にばらつ
きが生じても第１絶縁膜１１に形成されるコンタクトホ
ール１６の垂直部１６ｂのアスペクト比は略一定にな
る。図２はエッチング量と垂直部１６ｂとの関係を示す
説明図である。

【００２５】例えば図２（ａ）に示す形状のテーパ部１
６ａを有するコンタクトホール１６を形成しようとし
て、ウエットエッチングを行う。その際、図２（ｂ）に
示すようにエッチングエッチング量が多すぎて拡がった
テーパ部１６ａを有するコンタクトホール１６が形成さ
れても、実質的なアスペクト比は図２（ａ）の場合と略
等しくなる（ｈ₁：ｄ₁＝ｈ₂：ｄ₂）。

【００２６】また図２（ｃ）に示すようにエッチングエ
ッチング量が少なすぎて小径のテーパ部１６ａを有する
コンタクトホール１６が形成されても、実質的なアスペ
クト比は図２（ａ）の場合と略等しくなる（ｈ₁：ｄ₁
＝ｈ₃：ｄ₃）。このように上記実施例では、コンタク
トホール１６の下部側において安定した配線層１７のカ
バリッジ性が得られる。

【００２７】また第１実施例では、等方性エッチングで
あるウエットエッチングを行ってテーパ部１６ａを設
け、コンタクトホール１６の上部側を形成する。そのた
めコンタクトホール１６の上部側においても安定した配
線層１７のカバリッジ性が得られる。

【００２８】しかも、この実施例ではウエットエッチン
グによって得られたテーパ部１６ａをリフロー熱処理し
て滑らかにするので、配線層１７はよりカバリッジ性良
く埋め込まれる。したがって、第１実施例によれば配線
層１７を常に良好に埋め込むことができるコンタクトホ
ール１６が形成されるので、信頼性の高い配線層１７を
形成することができる。そして高信頼性のコンタクトホ
ール１６を有する半導体装置を高歩留りで製造すること
ができる。

【００２９】なお、この実施例における導電層１０は特
に限定されず、例えば基体の表面に形成されるエミッタ
領域、ベース領域、コレクタ領域、ソース・ドレイン領
域もしくはその他の不純物拡散領域などからなる。また
は、基体上に形成されるゲート電極層、その他の電極
層、多層配線層などからなる。

【００３０】また第１実施例において、第２絶縁膜１３
を不純物を含むものとした場合には、不純物の濃度分布
を制御することによってウエットエッチングにおける第
２絶縁膜１３のエッチングレートをコントロールするこ
とができる。このため、例えば配線層１７の材料に応じ
てコンタクトホール１６のテーパ部１６ａの角度を制御
することができることになるので、さらに安定した配線
層１７のカバリッジ性が得られる。

【００３１】また、導電層１０が例えば基体の表面に形
成される不純物拡散層からなる場合には、上記熱処理工
程でリフローと不純物拡散層の活性化アニール処理とを
行うこともできる。その場合には、リフローとアニール
処理とが一括して行われるので工程数が削減されること
になる。

【００３２】以下に、第１実施例を用いてコンタクトホ
ール１６を形成した具体例を述べる。まず導電層１０上
に、第１絶縁膜１１としてリン含有ガラス（ＰＳＧ）膜
を例えばＣＶＤ法によって成膜した。次いでＰＳＧ膜上
に、ＰＳＧよりもエッチングレートが小さいＳｉＮ膜か
らなるエッチング停止膜１２を例えばＣＶＤ法によって
成膜した。この後、ＳｉＮ膜上に第２絶縁膜１３として
ボロン−リン含有ガラス（ＢＰＳＧ）膜を例えばＣＶＤ
法によって成膜した。

【００３３】なお、ここではボロン（Ｂ）の含有率が
０．５〜５．０重量％程度、リン（Ｐ）の含有率が２．
０〜１０．０重量％程度のＢＰＳＧ膜を形成した。また
Ｐの含有率が２．０〜１０．０重量％程度のＰＳＧ膜を
形成した。次いで、絶縁層１４表面である第２絶縁膜１
３表面にレジスト膜１５を成膜した後パターンニングし
て開口１５ａを形成した。

【００３４】続いて、フッ化水素系溶液を用いてウエッ
トエッチングを行った。エッチング停止膜１２であるＳ
ｉＮ膜はＰＳＧ膜よりもエッチングレートが小さく、フ
ッ化水素系溶液を用いたウエットエッチングではほとん
どエッチングされない。このことからＳｉＮ膜でエッチ
ングが止まり、第２絶縁膜１３にコンタクトホール１６
の上部側になるテーパ部１６ａが形成された。

【００３５】その後、上記レジスト膜１５をマスクとし
て例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂のガス系で反応性イオンエッチ
ング（以下、ＲＩＥと記す）を行った。その結果、エッ
チング停止膜１２および第１絶縁膜１１に、コンタクト
ホール１６の下部側になる垂直部１６ｂが形成された。

【００３６】次にレジスト膜１５を除去した。さらに７
００〜１２００℃程度の温度で３秒〜６０分程度の熱処
理を行って、第２絶縁膜１１であるＢＰＳＧ膜をリフロ
ーさせた。これにより、テーパ部１６ａが滑らかにな
り、内部に配線層１４を良好に埋め込むことができるコ
ンタクトホール１６が形成された。

【００３７】そしてこのコンタクトホール１６内および
絶縁層１４表面に、Ａｌ−Ｓｉ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、Ｃｕ／Ｔｉ／
ＴｉＮ／Ｔｉなどの材料をスパッタリング法およびＣＶ
Ｄ法によって堆積し、配線層１７を形成した。その結
果、コンタクトホール１６内に配線層１４が良好に埋め
込まれた高信頼性の半導体装置を高歩留りで製造するこ
とができた。

【００３８】次に本発明方法の第２実施例を、その第２
実施例を工程順に示す図３を用いて説明する。この実施
例ではまず図３（ａ）に示すように、基体（図示せず）
上の少なくとも一部に第１実施例の導電層１０と同様の
導電層２０を形成する。そして導電層２０上に、第１絶
縁膜２１と第２絶縁膜２２とをこの順に成膜して絶縁層
２３を形成する。さらに上記実施例と同様に、絶縁層２
３表面である第２絶縁膜２２表面にレジスト膜１５を成
膜した後パターンニングして開口１５ａを形成する。

【００３９】第１絶縁膜２１は、第１実施例と同様に熱
酸化法、ＣＶＤ法またはＳＯＧ法などで形成され、例え
ば熱酸化膜、ＣＶＤ膜、ＳＯＧ膜などの単層膜、または
これらを組み合わせた積層膜として形成される。

【００４０】また第２絶縁膜２２は例えばＣＶＤ法によ
って成膜され、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｆなどの不
純物を含む単層または多層膜として形成される。しか
も、その不純物の濃度が成膜するにしたがい濃くなる状
態に成膜され、かつ後述するウエットエッチングレート
が第１絶縁膜２１よりも大きくなるように形成される。

【００４１】次いで図３（ｂ）に示すように、パターン
ニングされたレジスト膜１５をマスクとしてウエットエ
ッチングを行う。これにより、第２絶縁膜２２にテーパ
部２４ａを形成する。この部分は、コンタクトホール２
４の上部側になる。続いて、図３（ｃ）に示すように上
記レジスト膜１５をマスクとして異方性エッチングを行
う。このエッチングにより、第１絶縁膜２１に垂直部２
４ｂを形成する。この部分は、コンタクトホール２４の
下部側になる。

【００４２】その後、図３（ｄ）に示すように熱処理を
行い、第２絶縁膜２２をリフローさせてテーパ部２４ａ
を滑らかにする。そして第１実施例と同様に、コンタク
トホール２４内と絶縁層２３表面とに配線層２５を形成
し、コンタクトホール２４を介して導電層２０と配線層
２５とを電気的に接続する。

【００４３】この第２実施例では、不純物を含みかつウ
エットエッチングにおけるエッチングレートが第１絶縁
膜２１よりも大きい第２絶縁膜２２を、第１絶縁膜２１
上に形成している。このためウエットエッチングを行う
と、第１絶縁膜２１上層でエッチングが止まる。しか
も、上記不純物の濃度が第２絶縁膜２２を成膜するにし
たがい濃くなる状態にするので、第２絶縁膜２２のウエ
ットエッチングレートが高くなる。このため、コンタク
トホール２４のテーパ部２４ａが所望の角度に精度良く
形成される。

【００４４】また、第２実施例でもウエットエッチング
の際と同じレジスト膜１５を用いて異方性エッチングを
行うことから、コンタクトホール２４の下部側は所望の
径および高さに形成される。そして、第１絶縁膜２１に
形成されるコンタクトホール２４の垂直部２４ｂのアス
ペクト比は略一定になる。

【００４５】したがって第２実施例によれば、ウエット
エッチング量とエッチングレートとを制御することがで
き、所望の角度のテーパ部２４ａを有するコンタクトホ
ール２４を形成することができる。このことから、コン
タクトホール２４内における配線層２５のカバリッジ性
がより向上した高信頼性の半導体装置を高歩留りで製造
することが可能になる。

【００４６】なお、第２絶縁膜２２が不純物を含むこと
で、第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との選択比が大き
くとれる。このため例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
に対して大きな選択比がとれるがＳｉＯ₂に比べて２倍
近く高い誘電率を有するＳｉＮ膜などを用いなくてすむ
ので層間容量が増加するおそれがない。したがってこの
実施例ではＳｉＮ膜を用いる場合に比較して絶縁層２３
を厚く形成する必要がなく、信頼性の向上にもつなが
る。

【００４７】次に、第２実施例を用いてコンタクトホー
ル２４を形成した例を具体的に述べる。まず導電層２０
上に、第１絶縁膜２１として不純物を含まないガラス膜
（ＮＳＧ）膜を例えばＣＶＤ法によって１００〜１００
０ｎｍ程度の厚さに成膜した。次いでＮＳＧ膜上に、第
２絶縁膜２２としてＢＰＳＧ膜を例えばＣＶＤ法によっ
て１００〜１０００ｎｍ程度の厚さに成膜した。

【００４８】なおこの際、ＣＶＤ法に用いる不純物源の
ガス比を変えることにより、Ｂの含有率が０．５〜５．
０重量％程度、Ｐの含有率が２．０〜１０．０重量％程
度のＢＰＳＧ膜を、不純物の濃度が上層に向けて濃くな
る状態に形成した。次いで、絶縁層２３表面にレジスト
膜１５を成膜した後パターンニングして開口１５ａを形
成した。

【００４９】続いて、フッ化水素系溶液を用いてウエッ
トエッチングを行った。このウエットエッチングにおい
て、第２絶縁膜２２であるＢＰＳＧ膜は、第１絶縁膜２
１よりもエッチングレートが２倍程度大きい。このこと
からＮＳＧ膜上層でエッチングが縦方向には進み難くな
り、エッチングがほぼ止まった。そして、第２絶縁膜２
２にコンタクトホール２４の上部側になるテーパ部２４
ａが形成された。

【００５０】また、第２絶縁膜２２に含まれている不純
物の濃度が上層に向けて濃くなる状態になっていること
から、エッチングレートが制御されてテーパ部２４ａは
所望の角度に形成された。その後、上記レジスト膜１５
をマスクとして例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂のガス系でＲＩＥ
を行った。このことにより第１絶縁膜２１に、コンタク
トホール２４の下部側になる垂直部２４ｂが形成され
た。

【００５１】そしてレジスト膜１５を除去し、上記した
第１実施例の具体例の条件と同様にしてリフロー熱処
理、配線層２５の形成を行った。その結果、内部に配線
層２５を良好に埋め込むことができるコンタクトホール
１６が形成されて、信頼性の高い配線層２５を有する半
導体装置を高歩留りで製造することができた。

【００５２】次に、上記第２実施例を用いて多層配線構
造を有する半導体装置を製造した具体例を図４に基づい
て説明する。図において符号３１に示すのは導電層であ
り、第１配線層として第１層間絶縁層３２上に所定パタ
ーンで形成されている。この実施例では、まず第１層間
絶縁層３２表面に第１絶縁膜３４と第２絶縁膜３５とか
らなる第２層間絶縁層３３を形成した。

【００５３】すなわち、プラズマエンハンスド（以下、
ＰＥと記す）ＣＶＤ法によって、導電層３１を含む第１
層間絶縁層３２表面にＰＥ−ＳｉＯ₂膜３６を成膜し
た。この後、ＰＥ−ＳｉＯ₂膜３４上にＳＯＧ膜３７を
成膜し、さらにＳＯＧエッチバックプロセスを行って表
面平滑化処理を行った。そして、平滑化された表面にＰ
Ｅ−ＣＶＤ法によってＰＥ−ＳｉＯ₂膜３８を成膜し
た。これによって、ＰＥ−ＳｉＯ₂膜３６とＰＥ−Ｓｉ
Ｏ₂膜３８とでＳＯＧ膜３７を挟み込んだ構造の第１絶
縁膜３４を例えば５００〜２０００ｎｍ程度に形成し
た。

【００５４】次いでＣＶＤ法によって、Ｆを例えば１．
５〜２０atom％程度含有するＳｉＯ₂膜を１００〜１０
００ｎｍ程度堆積し、第２絶縁膜３５を形成した。その
際、不純物源であるガス比を変えてＣＶＤを行い、成膜
するにしたがいＦの濃度が濃くなるように成膜した。続
いて、上記した第２実施例と同様にして第２層間絶縁層
３３表面、つまり第２絶縁膜３５表面にレジスト膜を形
成し、フォトリソグラフィ工程によってレジスト膜をパ
ターンニングした。

【００５５】次に、フッ化水素系溶液を用いてウエット
エッチングを行った。第２絶縁膜３５のＦ含有ＳｉＯ₂
膜は、第１絶縁膜３４のＰＥ−ＳｉＯ₂膜３８よりもウ
エットエッチングレートが約２〜１０倍程度大きい。こ
のことから、ＰＥ−ＳｉＯ₂膜３８膜上層でエッチング
が止まった。そして、第２絶縁膜３５にコンタクトホー
ル３９の上部側になるテーパ部３９ａが形成された。ま
た、第２絶縁膜３５に含まれている不純物の濃度が上層
に向けて濃くなる状態になっていることから、エッチン
グレートが制御されてテーパ部３９ａは所望の角度に形
成された。

【００５６】その後、上記レジスト膜をマスクとして例
えばＣＨＦ₃／Ｏ₂のガス系でＲＩＥを行った。ことに
より、第１絶縁膜３４にコンタクトホール３９の下部側
になる垂直部３９ｂが形成され、内部に後述する第２配
線層４０を良好に埋め込むことができるコンタクトホー
ル３９が形成された。

【００５７】そしてレジスト膜を除去し、スパッタリン
グ法によって第２配線層４０の形成を行った。その結
果、図４に示すようにコンタクトホール３９内に第２配
線層４０が良好に埋め込まれた多層配線構造を有する半
導体装置を高歩留りで製造することができた。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、第１絶縁膜と第２絶縁膜との間にエッチング停止
膜を設けてウエットエッチングを行うので、上部側がテ
ーパ状に形成されたコンタクトホールを形成することが
できる。またその後、異方性エッチングを行うので、下
部側が所望の径および高さを有するコンタクトホールを
常に安定して形成することができる。よって、前記コン
タクトホール内へ配線層を常に良好に埋め込むことがで
きる。

【００５９】また請求項２記載の発明では、第２絶縁膜
の成膜にしたがい不純物の濃度が濃くなる状態に第２絶
縁膜を成膜するので、ウエットエッチングレートを制御
することができる。このため、コンタクトホールの上部
側を所望のテーパ角度に形成することができることにな
り、前記コンタクトホール内への配線層のカバリッジ性
を向上させることができる。

【００６０】さらに請求項３記載の発明では、第２絶縁
膜の成膜にしたがい不純物の濃度が濃くなる状態に第２
絶縁膜を成膜するので上記と同様の効果が得られる。ま
た第１絶縁膜よりもエッチングレートが大きくなるよう
に前記第２絶縁膜を成膜するため、ウエットエッチング
を前記第１絶縁膜上層で止めることができる。

【００６１】また請求項４記載の発明では熱処理工程を
行うので、異方性エッチングで得られたテーパ状の開孔
を滑らかにすることができる。その結果、コンタクトホ
ール内に配線層を形成した際には、配線層をより良好に
埋め込むことができる。したがって、本発明によれば高
信頼性を有する半導体装置を高歩留りで形成することが
できる。ひいては、高性能、高密度、高集積および高信
頼性のＬＳＩデバイスを実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の第１実施例を工程順に示す説明図
である。

【図２】エッチング量と垂直部との関係を示す説明図で
ある。

【図３】本発明方法の第２実施例を工程順に示す説明図
である。

【図４】多層配線構造の形成例を示す断面図である。

【図５】従来法の一例を示す模式図である。

【図６】従来のエッチング量のばらつきの説明図であ
る。

【符号の説明】

１０、２０、３１導電層１１、２１、３
４第１絶縁膜１２エッチング停止膜１３、２２、３
５第２絶縁膜１５レジスト膜１６、２４、３
９コンタクトホール１６ａ、２４ａ、３９ａテーパ部１７、２５配
線層４０第２配線層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上の少なくとも一部に導電層を形成
し、該導電層を覆う状態で前記基体表面に第１絶縁膜と
エッチング停止膜と第２絶縁膜とを順に成膜する第１工
程と、該第２絶縁膜表面にレジスト膜を形成してそのレジスト
膜に開口を設けた後ウエットエッチングを行い、前記第
２絶縁膜にテーパ状の開孔を設けてコンタクトホールの
上部側を形成する第２工程と、その後、前記レジスト膜をマスクとして異方性エッチン
グを行い、前記エッチング停止膜と前記第１絶縁膜とに
前記コンタクトホールの下部側を形成する第３工程と、前記レジスト膜を除去し、続いて前記コンタクトホール
内と前記第２絶縁膜表面とに配線層を形成する第４工程
とからなることを特徴とするコンタクトホールの形成方
法。
【請求項２】請求項１記載のコンタクトホールの形成
方法において、前記第２絶縁膜は不純物を含むものであって、前記第１工程で該第２絶縁膜を成膜するにしたがい前記
不純物の濃度が濃くなる状態に成膜することを特徴とす
るコンタクトホールの形成方法。
【請求項３】基体上の少なくとも一部に導電層を形成
し、該導電層を覆う状態で前記基体表面に第１絶縁膜を
成膜し、この後該第１絶縁膜上に不純物を含む第２絶縁
膜を、該第１絶縁膜よりもエッチングレートが大きくか
つ該第２絶縁膜を成膜するにしたがい前記不純物の濃度
が濃くなる状態に成膜する第１工程と、該第２絶縁膜表面にレジスト膜を形成してそのレジスト
膜に開口を設けた後ウエットエッチングを行い、前記第
２絶縁膜にテーパ状の開孔を設けてコンタクトホールの
上部側を形成する第２工程と、その後、前記レジスト膜をマスクとして異方性エッチン
グを行い、前記第１絶縁膜に前記コンタクトホールの下
部側を形成する第３工程と、前記レジスト膜を除去し、続いて前記コンタクトホール
内と前記第２絶縁膜表面とに配線層を形成する第４工程
とからなることを特徴とするコンタクトホールの形成方
法。
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３記載
のコンタクトホールの形成方法において、前記第３工程と前記第４工程との間に熱処理工程を設け
たことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。