JP5621261B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路などの半導体装置に用いられるコンタクトホールを形成する技術に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの半導体集積回路を有する半導体装置に用いられるコンタクトホールは層間絶縁膜に形成され、層間絶縁膜の下層の電極と上層の電極とを接続する。半導体集積回路の微細化に伴い、コンタクトホールのサイズが小さくなりアスペクト比が増大していくため、上層の電極のコンタクトホール内におけるカバレージが低下し、断線などを引き起こす原因となる場合がある。そのため、コンタクトホールの側面に傾斜を設けるなどして、上層の電極のカバレージを向上させる技術がある（例えば、特許文献１、２）。

図８は、従来のコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。まず、半導体基板などの基板（不図示）上に形成された第１電極１０を覆うように層間絶縁膜２０が形成される（図８（ａ）参照）。そして、第１エッチング工程として、エッチング装置は、層間絶縁膜２０に形成するコンタクトホール３００に対応したパターンのレジストＲ１をマスクとし、Ｗｅｔエッチングなどを用いて層間絶縁膜２０に対して等方性エッチングを施す。このとき、層間絶縁膜２０の一部が残るようにしてエッチング処理を施すことにより、層間絶縁膜２０には、コンタクトホール３００の上部領域３００Ｕが形成される（図８（ｂ）参照）。

その後、第２エッチング工程として、エッチング装置は、第１エッチング工程において用いたレジストＲ１をマスクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのＤｒｙエッチングを用いて層間絶縁膜２０に対して異方性エッチングを施す。これにより、層間絶縁膜２０にはコンタクトホール３００の下部領域３００Ｄが形成され、第１電極１０の一部が露出する（図８（ｃ）参照）。これにより、層間絶縁膜２０にコンタクトホール３００が形成される。ここで、コンタクトホール３００の層間絶縁膜２０表面側の開口面を第１開口面１００といい、第１電極１０側の開口面（第１電極１０の露出面）を第２開口面２００という。

図２は、第２開口面２００の法線方向（または第１開口面１００の法線方向でもよいが、以下の説明においては、第２開口面２００の法線方向として説明する）からみたコンタクトホール３００の第１開口面１００と第２開口面２００との位置関係について説明する図である。従来例におけるコンタクトホール３００の第１開口面１００と第２開口面２００とを第２開口面２００の法線方向からみた図が図２（ａ）である。この図に示すように、第１開口面１００、第２開口面２００は、概ね正方形であり、長さｄ１、ｄ２は、それぞれ第１開口面１００、第２開口面２００の一辺の長さに対応する。また、従来例においては、第２開口面２００の法線方向からみた場合の第１開口面１００の重心Ｃ１と第２開口面２００の重心Ｃ２とは一致している。なお、第１開口面１００、第２開口面２００が円形である場合には、長さｄ１、ｄ２は直径に相当し、重心Ｃ１、Ｃ２は円の中心に相当する。

図８に戻って説明を続ける。コンタクトホール３００の形成に続いて、スパッタ装置を用いて第２電極３０が形成されると、第２電極３０のコンタクトホール３００内におけるカバレージの態様は、図８（ｄ）に示すようなものとなる。ｄ１＝２．５μｍ、ｄ２＝０．９μｍであるときには、第２電極３０における平坦部膜厚ｔｆ（＝１μｍ）に対する段差部膜厚ｔ（＝０．１５μｍ）の割合（カバレージ率）は、１５％程度であった。
このように従来例においては、コンタクトホール３００の側面に傾斜をつけて上層の第２電極３０のカバレージを向上させていた。

特開２０００−１８２９８９号公報 特開２００４−２６６０８２号公報

一方、このような方法でコンタクトホール３００を形成すると、第１開口面１００の大きさが大きくなってしまい、上層の第２電極３０のパターンを微細化することができなくなるため、第１開口面１００の大きさを小さくすることも求められているが、これを小さくすると、第２電極３０にオーバハング３０ｈが発生し、カバレージの低下の要因となっていた。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、上層の電極のコンタクトホール内でのカバレージを向上させることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、第１電極と、前記第１電極を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、前記層間絶縁膜上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極とを具備し、前記コンタクトホールの前記層間絶縁膜表面側の第１開口面と前記第１電極側の第２開口面とは概ね正方形であり、前記第１開口面の重心は、前記第２開口面の法線方向からみた場合の当該第２開口面の重心とは位置が異なり、前記第１開口面を構成する２辺と前記第２開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接していることを特徴とする半導体装置を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記コンタクトホールは、前記第１電極側の下部領域と前記層間絶縁膜の表面側の上部領域により形成され、前記上部領域の下底部分は、前記下部領域の上底部分より面積が大きいことを特徴とする。

また、本発明は、第１電極を覆う層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールに対応した第１レジストパターンをマスクとし、当該第１電極が露出しないように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施す第１エッチング工程と、前記第１レジストパターンの開口面より面積が小さい開口面を有する第２レジストパターンをマスクとし、前記第１電極の一部を露出させるように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施して前記コンタクトホールを形成する第２エッチング工程と、前記形成されたコンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極を形成する電極形成工程とを備え、前記第１レジストパターンの開口面と前記第２レジストパターンの開口面とは概ね正方形であり、前記第２レジストパターンの開口面は、当該開口面の法線方向からみた場合の前記第１レジストパターンの開口面とは重心の位置が異なり、前記第１レジストパターンの開口面を構成する２辺と前記第２レジストパターンの開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接していることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

また、本発明は、第１電極を覆う層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールに対応した第１レジストパターンをマスクとし、前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施す第１エッチング工程と、前記第１レジストパターンの開口面より面積が大きい開口面を有する第２レジストパターンをマスクとし、前記第１エッチング工程においてエッチング処理が施された部分以外の前記層間絶縁膜を一部残存させるように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施して、前記第１電極の一部が露出した前記コンタクトホールを形成する第２エッチング工程と、前記形成されたコンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極を形成する電極形成工程とを備え、前記第１レジストパターンの開口面と前記第２レジストパターンの開口面とは概ね正方形であり、前記第２レジストパターンの開口面は、当該開口面の法線方向からみた場合の前記第１レジストパターンの開口面とは重心の位置が異なり、前記第１レジストパターンの開口面を構成する２辺と前記第２レジストパターンの開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接していることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程におけるエッチングは、異方性エッチングであることを特徴とする。

本発明によれば、上層の電極のコンタクトホール内でのカバレージを向上させることができる。これにより、コンタクトホールの大きさを縮小することもできる。

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 第２開口面の法線方向からみたコンタクトホールの第１開口面と第２開口面との位置関係について説明する図である。 パターンＡを用いた本発明の実施形態に係るコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。 パターンＢを用いた本発明の実施形態に係るコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。 コンタクトホールの下部領域の側面における段差部膜厚について、第２開口面の法線方向からみた場合の例を説明する図である。 パターンＡ１を用いた変形例１に係るコンタクトホールの第１開口面と第２開口面との位置関係係を説明する図および形成工程を説明する断面図である。 パターンＡを用いた変形例３に係るコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。 従来のコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。

＜実施形態＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体集積回路を有する半導体装置において、シリコン酸化膜を主成分とした膜などの層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して下層の配線となる電極と上層の配線となる電極とを接続するものである。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１エッチング工程（ステップＳ１００）、第２エッチング工程（ステップＳ２００）および電極形成工程（ステップＳ３００）とを有する。第１エッチング工程（ステップＳ１００）、および第２エッチング工程（ステップＳ２００）は、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するためのエッチング処理を施す工程であり、エッチング装置により処理が行われる。また、電極形成工程（ステップＳ３００）は、上層の配線となる電極を形成する工程であり、スパッタ装置によるスパッタリング処理で金属などの導電層（複数の積層構造でもよい）が成膜されることにより電極が形成される。

本実施形態において形成されるコンタクトホールと、上述した従来例において形成されるコンタクトホールとの違いについて図２を用いて説明する。図２（ａ）は、上述したように、従来例において形成されるコンタクトホールについて、第２開口面２００の法線方向からみた第１開口面１００と第２開口面２００との位置関係（以下、パターンＺという）を示すものである。図２（ｂ）は、本実施形態において形成されるコンタクトホール３００ａについて、同様に、第１開口面１００ａと第２開口面２００ａとの位置関係（以下、パターンＡという）を示すものである。また、図２（ｃ）は、本実施形態の別の例において形成されるコンタクトホール３００ｂについて、同様に、第１開口面１００ｂと第２開口面２００ｂとの位置関係（以下、パターンＢという）を示すものである。

パターンＡにおける第２開口面２００ａは、パターンＺにおける第２開口面２００と同形状であり面積は同じであるが、パターンＡにおける第１開口面１００ａは、パターンＺにおける第１開口面１００より面積を小さくした相似形状であり、一辺の長さがｄ１ａである。また、パターンＡは、パターンＺと異なり、第２開口面２００ａの法線方向からみた第１開口面１００ａの重心Ｃ１ａと第２開口面２００ａの重心Ｃ２ａとの位置が異なっている。

パターンＢにおける第１開口面１００ｂは、パターンＺにおける第１開口面１００と同形状であり面積は同じであるが、パターンＢにおける第２開口面２００ｂは、パターンＺにおける第２開口面２００より面積を大きくした相似形状であり、一辺の長さがｄ２ｂである。また、パターンＢも、パターンＺと異なり、第２開口面２００ｂの法線方向からみた第１開口面１００ｂの重心Ｃ１ｂと第２開口面２００ｂの重心Ｃ２ｂとの位置が異なっている。

このように、パターンＡおよびパターンＢのいずれも、第１開口面は、第２開口面より面積が大きく、かつ、第２開口面の法線方向からみた場合の重心が第２開口面とは異なっている。特に、第２開口面２００の法線方向からみた場合において、パターンＺでは第１開口面１００と第２開口面２００との重心Ｃ１、Ｃ２とは一致していることにより、第１開口面１００の中央部分に第２開口面が位置していたが、パターンＡ、パターンＢにおいては第１開口面と第２開口面との重心が異なっていることにより、第１開口面の中央部分からずれた位置に第２開口面が位置することが大きな違いである。この例においては、パターンＡ、パターンＢは、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、第２開口面が、第１開口面の２辺と概ね接するように位置しているものとする。
次に、パターンＡについてのコンタクトホールの形成工程を、図３を用いて説明する。

図３は、パターンＡを用いた本発明の実施形態に係るコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。この断面は、図２（ｂ）における重心Ｃ２ａを通り、開口面の一辺に沿った方向の面で切った場合の断面に対応する。まず、半導体基板などの基板（不図示）上に形成された第１電極１０を覆うように層間絶縁膜２０が形成される（図３（ａ）参照）。そして、第１エッチング工程（ステップＳ１００）として、エッチング装置は、層間絶縁膜２０に形成するコンタクトホール３００ａの第１開口面１００ａに対応したパターンの第１レジストＲ１をマスクとし、ＲＩＥなどのＤｒｙエッチングを用いて層間絶縁膜２０に対して異方性エッチングを施す。この第１レジストＲ１のパターンは、この例においては、第１開口面１００ａ部分の層間絶縁膜２０がエッチングされるように形成されたパターンである。この工程において、層間絶縁膜２０の一部（例えば、層間絶縁膜２０の膜厚の半分）が残るようにしてエッチング処理が施されることにより、コンタクトホール３００ａの上部領域３００Ｕａが形成される（図３（ｂ）参照）。すなわち、第１電極１０の表面は露出されない。ここで、上部領域３００Ｕａの上底部分は、第１開口面１００ａに対応している。

その後、第２エッチング工程（ステップＳ２００）として、エッチング装置は、コンタクトホール３００ａの第２開口面２００ａに対応したパターンの第２レジストＲ２をマスクとし、ＲＩＥなどのＤｒｙエッチングを用いて層間絶縁膜２０に対して異方性エッチングを施す。この第２レジストＲ２のパターンは、この例においては、第２開口面２００ａ部分の層間絶縁膜２０がエッチングされるパターンである。このため、第２レジストＲ２のパターンの開口面は、第１レジストＲ１のパターンの開口面よりも面積が小さくなっている。
層間絶縁膜２０に対してエッチングが施されると、層間絶縁膜２０にはコンタクトホール３００ａの下部領域３００Ｄａが形成され、第１電極１０の一部が露出する（図３（ｃ）参照）。ここで、下部領域３００Ｄａの下底部分（第１電極１０の露出部分）は、第２開口面２００ａに対応している。
第２エッチング工程（ステップＳ２００）において下部領域３００Ｄａが形成されることにより、層間絶縁膜２０にはコンタクトホール３００ａが形成される。

コンタクトホール３００ａの形成に続いて、電極形成工程（ステップＳ３００）において、スパッタ装置は、コンタクトホール３００ａが形成された層間絶縁膜２０を覆うように導電層を成膜して第２電極３０を形成する。このようにして形成された第２電極３０のコンタクトホール３００ａ内におけるカバレージの態様は、図３（ｄ）に示すようなものとなる。コンタクトホール３００ａにおける図右側（第２開口部２００ａの法線方向からみた場合の第１開口面１００ａと第２開口面２００ａとが接する側）については、側面部分の傾斜が急であるため、カバレージは低下しているが、反対側（図左側）については、カバレージは向上する。これは以下の理由による。

パターンＺを用いた従来例においては、第１エッチング工程、第２エッチング工程共に同一の第１レジストＲ１のパターンをマスクとしてエッチングしているため、上部領域３００Ｕの中心部分に下部領域３００Ｄが形成される。また、上部領域３００Ｕは等方性エッチングで形成され、その側面部分が大きく傾斜した形状であるため、上部領域３００Ｕの下底部分と、下部領域３００Ｄの上底部分とは概ね一致していた。そのため、上部領域３００Ｕの側面部分の影響によりオーバハング３０ｈが発生するというカバレージを低下させる要因が残っていた。

一方、パターンＡを用いたこの例においては、第２開口面２００ａの法線方向からみた重心Ｃ１ａと重心Ｃ２ａとの位置が異なっているから、上部領域３００Ｕａの中心部分からずれた位置に、下部領域３００Ｄａが形成され、上部領域３００Ｕａの下底部分は下部領域３００Ｄａの上底部分より面積が大きくなる。すなわち、上部領域３００Ｕａの下底部分に、概ね水平（第１開口面１００ａと平行）な層間絶縁膜２０の表面（以下、水平領域という）が存在することになる。そのため、水平領域の近くにおいては第２電極３０のオーバハング３０ｈが生じにくくなり、カバレージが向上する。

さらに、上部領域３００Ｕａは異方性エッチングで形成されたことにより、その側面部分が立っているため、上部領域３００Ｕａの下底部分における水平領域がより大きくなる。そのため、さらに第２電極３０のオーバハング３０ｈが生じにくくなり、カバレージが向上する。なお、オーバハング３０ｈが生じにくいことで、第２電極３０のカバレージの状態を基板表面側から観察しやすいという効果もある。

このように、パターンＡにおいては、コンタクトホール３００ａ内の概ね半分の領域（図右側）ではオーバハング３０ｈが発生してカバレージが低下するものの、他方の領域（図左側）ではカバレージが向上する。したがって、第１開口面１００ａを、従来例の第１開口面１００に比べて面積を小さくすることで回路の微細化を可能としつつも、一部領域のカバレージを向上させてコンタクトホール内の第２電極３０が全て断線する可能性を低減することができる。この例においては、カバレージが向上した部分の段差部膜厚は、従来例における段差部膜厚ｔのｎ₁倍の段差部膜厚ｎ₁ｔになったものとする。
次に、パターンＢについてのコンタクトホールの形成工程を、図４を用いて説明する。

図４は、パターンＢを用いた本発明の実施形態に係るコンタクトホールの形成工程を説明する断面図である。この断面は、図２（ｃ）における重心Ｃ２ｂを通り、開口面の一辺に沿った方向の面で切った場合の断面に対応する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ上述した図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応するものであり、詳細の説明を省略する。
パターンＢを用いたこの例においては、第１開口面１００ｂは、従来例の第１開口面１００と比べて面積が変わらないが、第２開口面２００ｂは、従来例の第２開口面２００に比べて面積が大きくなっている。これにより、アスペクト比が実質的に小さくなることに相当し、オーバハング３０ｈの影響を受けにくくなってカバレージを向上させることができる。したがって、従来例と第１開口面の面積が同じであっても同じ大きさのコンタクトホールであっても、一部領域のカバレージを向上させてコンタクトホール内の第２電極３０が全て断線する可能性を低減することができる。この例においては、図４に示すように、段差部膜厚ｎ₂ｔは、従来例における段差部膜厚ｔのｎ₂倍になったものとする。

上述したように、パターンＺを用いた従来例の工程よりも、パターンＡ、Ｂを用いた本実施形態の工程を用いた場合に、カバレージが向上し、断線不良発生率を低下させることができる。
このように、段差部膜厚が厚くなることにより、カバレージが向上した部分においては、流すことができる電流量は増加する。一方、コンタクトホールの側面の概ね半分の領域についてはカバレージが低下するため、この部分は流すことができる電流量が少なくなる。そこで、パターンＡ、Ｂを用いた本実施形態の工程を用いた場合において、全体として流せる電流量について、従来例との比較を行った。

図５は、コンタクトホールの下部領域の側面における段差部膜厚について、第２開口面の法線方向からみた場合の例を説明する図である。この説明においては、第２開口面は円形であるものとして説明する。図５（ａ）は、パターンＺに対応する従来例（図８に対応）の場合であり、下部領域３００Ｄ（第２開口面２００）の直径がｄ２であり、第２電極３０の段差部膜厚がｔである。図５（ｂ）は、パターンＡに対応した本実施形態（図３に対応）の場合であり、下部領域３００Ｄａ（第２開口面２００ａ）の直径がｄ２であり、電極３０の段差部膜厚がｎ₁ｔである。図５（ｃ）は、パターンＢに対応した本実施形態（図４に対応）の場合であり、下部領域３００Ｄｂ（第２開口面２００ｂ）の直径がｄ２ｂであり、電極３０の段差部膜厚がｎ₂ｔである。この例においては、ｄ２ｂ＝２×ｄ２とする。
第２電極３０が流すことのできる電流量は、図５の各図における第２電極３０部分の面積に概ね比例することから、従来例との比較は面積により行う。

パターンＺを用いた従来例の場合の面積Ｓｚは、
Ｓｚ＝（ｄ２／２）²π−（（ｄ２−２ｔ）／２）²π
＝πｔ（ｄ２−ｔ）
である。
パターンＡを用いた本実施形態の場合の面積Ｓａは、
Ｓａ＝（（ｄ２／２）²π−（（ｄ２−２ｎ₁ｔ）／２）²π）／２
＝（πｎ₁ｔ（ｄ２−ｎ₁ｔ））／２
である。

従来例より本実施形態（パターンＡ）の場合の面積が大きい場合（Ｓａ＞Ｓｚ）には、流せる電流量が向上することになる。
（πｎ₁ｔ（ｄ２−ｎ₁ｔ））／２＞πｔ（ｄ２−ｔ）
すなわち、
ｎ₁ｄ２−ｎ₁ ²ｔ＞２（ｄ２−ｔ）

ここで、従来例においては、ｄ２＝０．７μｍ、ｔ＝０．１μｍであるものとする。これを代入すると、ｎ₁＞３であれば、従来例よりも流せる電流量が改善されることになる。すなわち、従来例におけるｄ２、ｔが上記条件である場合には、パターンＡを用いた実施形態としたことにより、段差部膜厚が０．３μｍより大きくなれば、第１開口面１００ａの面積を従来例の第１開口面１００の面積より小さくしても、カバレージの向上に加えて流せる電流量も向上することができる。
なお、実際には、図５（ｂ）に示すように完全に半分の領域だけに第２電極３０が存在するのではなく、図５（ｄ）に示すように他の領域にも広がっているため、現実には、段差部膜厚が０．３μｍに達していなくても流せる電流量は向上する。

次に、パターンＢを用いた本実施形態の場合の面積Ｓｂは、
Ｓｂ＝（（２ｄ２／２）²π−（（２ｄ２−２ｎ₂ｔ）／２）²π）／２
＝（πｎ₂ｔ（２ｄ２−ｎ₂ｔ））／２
である。

従来例より本実施形態（パターンＢ）の場合の面積が大きい場合（Ｓｂ＞Ｓｚ）には、流せる電流量についても改善されることになる。
（πｎ₂ｔ（２ｄ２−ｎ₂ｔ））／２＞πｔ（ｄ２−ｔ）
すなわち、
２ｎ₂ｄ２−ｎ₂ ²ｔ＞２（ｄ２−ｔ）
である。

ここで、従来例においては、ｄ２＝０．７μｍ、ｔ＝０．１μｍであるものとする。これを代入すると、ｎ₂＞０．９であれば、従来例よりも流せる電流量が改善されることになる。すなわち、従来例におけるｄ２、ｔが上記条件である場合には、パターンＢを用いた実施形態としたことにより、段差部膜厚が減少することはないため、第１開口面１００ｂの面積を従来例の第１開口面１００の面積と同じくしたまま、カバレージの向上に加えて流せる電流量も向上することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例１]
上述した実施形態においては、パターンＡ、パターンＢは、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、第２開口面が、第１開口面の２辺と概ね接するように位置していたが、必ずしも接していなくてもよい。以下、パターンＡにおいて２辺が接していないパターンＡ１の場合について、図６を用いて説明する。

図６は、パターンＡ１を用いた変形例１に係るコンタクトホール３００ｄの第１開口面１００ｄと第２開口面２００ｄとの位置関係を説明する図および形成工程を説明する断面図である。図６（ａ）に示すように、本変形例におけるコンタクトホール３００ｄは、第２開口面２００ｄの法線方向からみた場合の第１開口面１００ｄと第２開口面２００ｄとは、実施形態とは異なり、それぞれの辺が接しない位置関係になっている。図６（ｂ）、（ｃ）は、図３（ｂ）、（ｃ）に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、パターンＡ１の場合は、実施形態におけるパターンＡの場合（図３（ｃ））と比べて、下部領域３００Ｄｄが上部領域３００Ｕｄの中心部分に近くなっているが、水平領域は存在するため、従来例に比べて、第２電極３０のオーバハング３０ｈが生じにくくなり、カバレージを向上させることができる。
このように、コンタクトホールの第２開口面の法線方向からみた第１開口面の重心と第２開口面の重心との位置が異なっていればよく、第２開口面が第１開口面の２辺と接していなくても本発明の効果が得られる。

[変形例２]
上述した実施形態においては、第２開口面の法線方向からみた場合に、第２レジストＲ２のパターンの開口面（この例において第２レジスト開口面という）は、第１レジストＲ１のパターンの開口面（この例において第１レジスト開口面という）の内側に位置していたが、第２レジスト開口面の一部が第１レジスト開口面の内側に位置していれば、第２レジスト開口面の他の部分が第１レジスト開口面の外側に位置していてもよい。このような位置関係であるときには、第２開口面の法線方向からみた場合に、コンタクトホールの第１開口面は第１レジスト開口面と第２レジスト開口面とをあわせた領域となり、第２開口面は第１レジスト開口面と第２レジスト開口面とが重なった領域となる。
このように、第２レジスト開口面の法線方向からみた場合に、第２レジスト開口面は第１レジスト開口面に全て含まれていなくてもよく、少なくとも一部が重なっていればよい。

[変形例３]
上述した実施形態においては、第１開口面に対応する第１レジストＲ１のパターンをマスクとして層間絶縁膜２０に対してエッチングを施した後に、第２開口面に対応する第２レジストＲ２のパターンをマスクとして層間絶縁膜２０に対してエッチングを施したが、先に第２開口面に対応するレジストＲ２のパターンをマスクとして層間絶縁膜２０に対してエッチングを施すようにしてもよい。パターンＡを用いた本変形例におけるコンタクトホール３００ｅの形成工程を、図７を用いて説明する。

図７は、パターンＡを用いた変形例３に係るコンタクトホール３００ｅの形成工程を説明する断面図である。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応している。この例における第１エッチング工程（ステップＳ１００）としては、エッチング装置は、層間絶縁膜２０に形成するコンタクトホール３００ｅの第２開口面２００ｅに対応したパターンの第１レジストＲ１をマスクとし、ＲＩＥなどのＤｒｙエッチングを用いて層間絶縁膜２０に対して異方性エッチングを施す。このとき、層間絶縁膜２０の一部が残るようにしてエッチング処理が施されることにより、コンタクトホール３００ｅの上部領域３００Ｕｅの一部である一部上部領域３００Ｕｅｐが形成される（図７（ｂ）参照）。

その後、第２エッチング工程（ステップＳ２００）として、エッチング装置は、コンタクトホール３００ｅの第１開口面１００ｅに対応したパターンの第２レジストＲ２をマスクとし、ＲＩＥなどのＤｒｙエッチングを用いて層間絶縁膜２０に対して異方性エッチングを施す。層間絶縁膜２０に対してエッチングが施されると、層間絶縁膜２０にはコンタクトホール３００ｅの下部領域３００Ｄｅが形成され、第１電極１０の一部が露出し（図７（ｃ）参照）、また上部領域３００Ｕｅも形成される。
なお、第１エッチング工程（ステップＳ１００）において、第１電極１０が露出するまでエッチング処理を施してもよく、その場合には、第２エッチング工程（ステップＳ２００）におけるエッチング処理では、第１電極１０に対するエッチングレートが層間絶縁膜２０に対するエッチングレートより遅い条件、すなわち高選択比の条件で行うことが望ましい。
このように、第２開口面に対応するレジストのパターンをマスクとしたエッチングを先に行う工程によりコンタクトホール３００ｅが形成されても、実施形態におけるコンタクトホール３００ａと同様な形状となり、実施形態と同様な効果を得ることができる。

[変形例４]
上述した実施形態において、層間絶縁膜２０を２層以上の積層構造としてもよい。この場合、上層の第１絶縁膜および下層（第１絶縁膜より第１電極１０側）の第２絶縁膜の積層構造とし、それぞれ組成が異なるようにしてもよい。この第２絶縁膜は、第１エッチング工程（ステップＳ１００）において第１絶縁膜をエッチングするときのエッチングストッパとなる組成とすればよい。すなわち、第１エッチング工程（ステップＳ１００）においてエッチングを施すときの第２絶縁膜に対するエッチングレートが、第１絶縁膜に対するエッチングレートよりも低いものとなればよい。

このようにすると、第１エッチング工程（ステップＳ１００）において形成されるコンタクトホールの上部領域における深さが安定するため、形成されるコンタクトホールの形状を安定させることができる。
なお、層間絶縁膜２０が３層以上の積層構造である場合には、第１エッチング工程（ステップＳ１００）においてエッチングしたい膜の最下層に第１絶縁膜を設け、第１絶縁膜の下層に第２絶縁膜を設けるようにすればよい。

[変形例５]
上述した実施形態におけるコンタクトホールについて、デュアルダマシンプロセスにおけるＶｉａホールに適用してもよい。従来例におけるコンタクトホール３００の形状や高アスペクト比のコンタクトホール形状のＶｉａホールにおいては、第２電極３０のオーバハングにより、リフローを行ってもＶｉａホール内にボイドが発生する場合があった。一方、上述の実施形態におけるコンタクトホール３００ａ、３００ｂの形状のＶｉａホールとすれば、概ね半分の領域についてはオーバハングが発生しにくいため、リフローを行った場合におけるＶｉａホール内への第２電極３０の埋め込み性が向上し、ボイドの発生を抑えることができる。

１０…第１電極、２０…層間絶縁膜、３０…第２電極、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｄ，１００ｅ…第１開口面、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｄ，２００ｅ…第２開口面、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｄ，３００ｅ…コンタクトホール、３００Ｕ，３００Ｕａ，３００Ｕｂ，３００Ｕｄ，３００Ｕｅ…上部領域、３００Ｄ，３００Ｄａ，３００Ｄｂ，３００Ｄｄ，３００Ｄｅ…下部領域

Claims (5)

1. 第１電極と、
   前記第１電極を覆う層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
   前記層間絶縁膜上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極と
   を具備し、
   前記コンタクトホールの前記層間絶縁膜表面側の第１開口面と前記第１電極側の第２開口面とは概ね正方形であり、
   前記第１開口面の重心は、前記第２開口面の法線方向からみた場合の当該第２開口面の重心とは位置が異なり、
   前記第１開口面を構成する２辺と前記第２開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接している
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記コンタクトホールは、前記第１電極側の下部領域と前記層間絶縁膜の表面側の上部領域により形成され、
   前記上部領域の下底部分は、前記下部領域の上底部分より面積が大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 第１電極を覆う層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールに対応した第１レジストパターンをマスクとし、当該第１電極が露出しないように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施す第１エッチング工程と、
   前記第１レジストパターンの開口面より面積が小さい開口面を有する第２レジストパターンをマスクとし、前記第１電極の一部を露出させるように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施して前記コンタクトホールを形成する第２エッチング工程と、
   前記形成されたコンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極を形成する電極形成工程と
   を備え、
   前記第１レジストパターンの開口面と前記第２レジストパターンの開口面とは概ね正方形であり、
   前記第２レジストパターンの開口面は、当該開口面の法線方向からみた場合の前記第１レジストパターンの開口面とは重心の位置が異なり、
   前記第１レジストパターンの開口面を構成する２辺と前記第２レジストパターンの開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接している
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 第１電極を覆う層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールに対応した第１レジストパターンをマスクとし、前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施す第１エッチング工程と、
   前記第１レジストパターンの開口面より面積が大きい開口面を有する第２レジストパターンをマスクとし、前記第１エッチング工程においてエッチング処理が施された部分以外の前記層間絶縁膜を一部残存させるように前記層間絶縁膜に対してエッチング処理を施して、前記第１電極の一部が露出した前記コンタクトホールを形成する第２エッチング工程と、
   前記形成されたコンタクトホールを介して前記第１電極と接続する第２電極を形成する電極形成工程と
   を備え、
   前記第１レジストパターンの開口面と前記第２レジストパターンの開口面とは概ね正方形であり、
   前記第２レジストパターンの開口面は、当該開口面の法線方向からみた場合の前記第１レジストパターンの開口面とは重心の位置が異なり、
   前記第１レジストパターンの開口面を構成する２辺と前記第２レジストパターンの開口面を構成する２辺とは、前記法線方向からみて概ね接している
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程におけるエッチングは、異方性エッチングである
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の半導体装置の製造方法。

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