JPH08316171A - Contact hole forming method - Google Patents
Contact hole forming methodInfo
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- JPH08316171A JPH08316171A JP12139595A JP12139595A JPH08316171A JP H08316171 A JPH08316171 A JP H08316171A JP 12139595 A JP12139595 A JP 12139595A JP 12139595 A JP12139595 A JP 12139595A JP H08316171 A JPH08316171 A JP H08316171A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクト孔の形成方
法に関し、さらに詳しく言えば、深いコンタクト孔に対
しても高融点金属の埋め込みを可能とするコンタクト孔
の形成技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a contact hole, and more particularly, to a technique of forming a contact hole which enables a refractory metal to be embedded even in a deep contact hole.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体基板上に形成した絶縁膜に
コンタクト孔を形成する場合、そのコンタクト孔に被着
される金属配線のステップカバレッジを向上させるため
に、コンタクト孔の上方をテーパー状に加工する技術が
採用されている。以下で、この種のコンタクト孔の形成
方法を説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, when a contact hole is formed in an insulating film formed on a semiconductor substrate, a taper shape is formed above the contact hole in order to improve step coverage of a metal wiring deposited in the contact hole. Processing technology is adopted. The method of forming this type of contact hole will be described below.
【０００３】まず、図５に示すように、シリコン基板
（１）上にポリシリコン等からなる配線層（２）とその
配線（２）層を被覆するSiO2膜（３）を形成し、そのSi
O2膜（３）上に開口を有するホトレジスト（４）を形成
し、SiO2膜（３）をその膜厚の途中まで等方性エッチン
グする。その後、図６に示すように、残った膜厚分を異
方性エッチングし、図７に示すように、ホトレジスト
（４）を除去することにより、コンタクト孔（５Ａ，５
Ｂ）を形成していた。なお、上記の技術は、例えば特開
昭５８−６４０３３号公報に記載されている。First, as shown in FIG. 5, a wiring layer (2) made of polysilicon or the like and a SiO2 film (3) for covering the wiring (2) layer are formed on a silicon substrate (1), and the Si layer is formed.
A photoresist (4) having an opening is formed on the O2 film (3), and the SiO2 film (3) is isotropically etched to the middle of the film thickness. After that, as shown in FIG. 6, the remaining film thickness is anisotropically etched, and as shown in FIG. 7, the photoresist (4) is removed to remove the contact holes (5A, 5A).
B) was formed. The above technique is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-64033.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコン基
板（１）上に形成されるコンタクト孔（５Ａ）と配線層
（５Ｂ）上に形成されるコンタクト孔（５Ｂ）とでは、
その孔の深さが異なる。したがって、等方性エッチング
でエッチングされる膜厚は同じであるから、異方性エッ
チングによってほぼ垂直にエッチングされた部分（以
下、異方性エッチ部分という。）の寸法であるｂとｄの
長さが異なることになる。By the way, in the contact hole (5A) formed on the silicon substrate (1) and the contact hole (5B) formed on the wiring layer (5B),
The depth of the hole is different. Therefore, since the film thicknesses etched by isotropic etching are the same, the lengths of b and d, which are the dimensions of the portions that are almost vertically etched by anisotropic etching (hereinafter referred to as anisotropic etched portions). Will be different.
【０００５】このため、コンタクト孔の入口を広げたに
もかかわらず、深いコンタクト孔（５Ａ）では、金属配
線をシリコン基板に接続させることが困難になる。一
方、ｂを小さくするために等方性エッチングの量を増や
すと、浅いコンタクト孔（５Ｂ）での異方性エッチ部分
ｄがなくなり、コンタクト径が広がりすぎてしまう。本
発明は、コンタクト孔の深さにかかわらず、異方性エッ
チ部分の長さをほぼ等しく形成できるようにし、金属配
線の埋め込みを容易にすることを目的としている。Therefore, even if the entrance of the contact hole is widened, it is difficult to connect the metal wiring to the silicon substrate in the deep contact hole (5A). On the other hand, if the amount of isotropic etching is increased in order to reduce b, the anisotropic etched portion d in the shallow contact hole (5B) disappears and the contact diameter becomes too wide. An object of the present invention is to make it possible to form the anisotropically etched portions with substantially the same length regardless of the depth of the contact holes and to facilitate the filling of metal wiring.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、シリコン基板上に形成したSiO2からな
る絶縁膜上に開口を有するレジスト膜を形成する工程
と、異方性エッチングによりコンタクト孔を形成する工
程と、フッ素系ガスのプラズマ放電により前記コンタク
ト孔の底からポリマ膜を堆積する工程と、前記絶縁膜を
等方性エッチングする工程と、前記レジスト膜およびポ
リマ膜を除去する工程とを有する。In order to solve the above problems, the present invention provides a step of forming a resist film having an opening on an insulating film made of SiO2 formed on a silicon substrate, and anisotropic etching. To form a contact hole, a step of depositing a polymer film from the bottom of the contact hole by plasma discharge of a fluorine-based gas, a step of isotropically etching the insulating film, and a step of removing the resist film and the polymer film. And a step of performing.
【０００７】[0007]
【作用】本発明によれば、異方性エッチングによりコン
タクト孔を形成し、その後フッ素系ガスのプラズマ放電
により前記コンタクト孔の底からポリマ膜を堆積し、そ
の後絶縁膜を等方性エッチングしているので、等方性エ
ッチングの際にそのポリマ膜がエッチングのマスクとし
て働き、深いコンタクト孔においても浅いコンタクト孔
と同様に異方性エッチ部分の長さを短くすることができ
る。これにより、金属配線の埋め込みが容易になる。According to the present invention, a contact hole is formed by anisotropic etching, a polymer film is deposited from the bottom of the contact hole by plasma discharge of a fluorine-based gas, and then the insulating film is isotropically etched. Therefore, the polymer film acts as an etching mask during the isotropic etching, and the length of the anisotropically etched portion can be shortened even in the deep contact hole as in the shallow contact hole. This facilitates embedding of the metal wiring.
【０００８】[0008]
【実施例】以下で、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。まず、図１に示すように、シリコン基板
（１１）上にポリシリコン等からなる配線層（１２）と
その配線層（１２）を被覆するSiO2膜（１３）を形成
し、そのSiO2膜（１３）上に開口を有するホトレジスト
（１４）を形成し、SiO2膜（１３）を異方性エッチング
し、シリコン基板（１１）上の深いコンタクト孔（１５
Ａ）と配線層（１２）上の浅いコンタクト孔（１５Ｂ）
を同時に形成する。このエッチング工程では、エッチン
グガスとして、CF4,CHF3,Arの混合ガスを用い、圧力1.0
Torr、電力800W、その流量はそれぞれ、100sccm,100scc
m,900sccmとした。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 1, a wiring layer (12) made of polysilicon or the like and a SiO2 film (13) covering the wiring layer (12) are formed on a silicon substrate (11), and the SiO2 film (13) is formed. ), A photoresist (14) having an opening is formed, and the SiO2 film (13) is anisotropically etched to form a deep contact hole (15) on the silicon substrate (11).
A) and shallow contact hole (15B) on the wiring layer (12)
Are formed at the same time. In this etching process, a mixed gas of CF4, CHF3, Ar is used as the etching gas, and the pressure is 1.0
Torr, power 800W, the flow rate is 100sccm, 100scc respectively
It was set to m, 900 sccm.
【０００９】このガスのプラズマで生成されるCFxポリ
マは、Si上には堆積しやすく、SiO2上には堆積しにくい
性質があり、これによりSiとの選択エッチがなされる。
またエッチング形状は、イオンの入射エネルギーに支配
される。次に、図２に示すように、CHF3,Arを主体とす
るガスのプラズマを発生させ、コンタクト孔（１５Ａ，
１５Ｂ）のSi上にCFxポリマ膜（１６）を堆積させる。
堆積膜の形成条件は、CHF3,Arガスを用い、その流量を1
00sccm,900sccm、圧力を1.0Torr、電力を600Wとした。
そのCFxポリマの堆積膜厚は、図３に示すように、プラ
ズマ放電時間によって決まる。The CFx polymer generated by the plasma of this gas has a property of being easily deposited on Si and hard to be deposited on SiO2, whereby selective etching with Si is performed.
The etching shape is governed by the incident energy of ions. Next, as shown in FIG. 2, plasma of a gas mainly containing CHF3 and Ar is generated, and contact holes (15A,
A CFx polymer film (16) is deposited on Si of 15B).
CHF3 and Ar gas were used as the conditions for forming the deposited film, and the flow rate was set to 1
The pressure was set to 00 sccm, 900 sccm, the pressure was 1.0 Torr, and the electric power was 600 W.
The CFx polymer deposition thickness is determined by the plasma discharge time, as shown in FIG.
【００１０】また、コンタクト孔（１５Ａ，１５Ｂ）の
側壁はSiO2であるから、その部分にはCFxポリマは堆積
せず、コンタクト孔（１５Ａ，１５Ｂ）の底から見て同
じ高さまで堆積されることになる。続いて、図４に示す
ように、SiO2膜（１３）の等方性エッチングを行う。こ
のエッチングはウエットエッチングでもよいし、ドライ
エッチングでもよい。ウエットエッチングの場合は、BH
F処理、ドライエッチングの場合は、例えばCF4,O2ガス
を用いる。Further, since the side walls of the contact holes (15A, 15B) are made of SiO2, CFx polymer should not be deposited on that side wall, and should be deposited to the same height as seen from the bottom of the contact holes (15A, 15B). become. Then, as shown in FIG. 4, isotropic etching of the SiO2 film (13) is performed. This etching may be wet etching or dry etching. BH for wet etching
In the case of F processing and dry etching, for example, CF4, O2 gas is used.
【００１１】このエッチングでは、CFxポリマ膜（１
６）はエッチングされない。従って、コンタクト孔（１
５Ａ，１５Ｂ）の露出されたSiO2の側壁を起点としてエ
ッチングが進行する。この結果、異方性エッチ部分の寸
法ｂ，ｄを同じにすることができ、深いコンタクト孔
（１５Ａ）でも異方性エッチ部分ｂを少なくすることが
できる。これにより、タングステン等の高融点金属の埋
め込みが容易になる。In this etching, the CFx polymer film (1
6) is not etched. Therefore, the contact hole (1
Etching proceeds from the exposed side wall of SiO2 of 5A and 15B as a starting point. As a result, the dimensions b and d of the anisotropically etched portion can be made the same, and the anisotropically etched portion b can be reduced even in the deep contact hole (15A). This facilitates filling with a refractory metal such as tungsten.
【００１２】この後は、図５に示すように、ホトレジス
ト（１４）をO2を用いたプラズマアッシングまたはダウ
ンフローアッシングにより除去するが、上記CFxポリマ
膜（１６）は有機物であるから、このレジスト除去の際
に同時に除去される。なお、上記の異方性エッチング工
程及び堆積膜の形成工程は、別々のエッチング装置で行
ってもよいし、同一のエッチング装置（チャンバー）で
連続して実施することも可能である。Thereafter, as shown in FIG. 5, the photoresist (14) is removed by plasma ashing or downflow ashing using O2. However, since the CFx polymer film (16) is an organic substance, this resist removal is performed. Are removed at the same time. The anisotropic etching step and the deposited film forming step may be performed by different etching apparatuses or may be continuously performed by the same etching apparatus (chamber).
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上説明したように、発明によれば、異
方性エッチングによりコンタクト孔を形成し、その後フ
ッ素系ガスのプラズマ放電により前記コンタクト孔の底
からポリマ膜を堆積し、その後絶縁膜を等方性エッチン
グしているので、等方性エッチングの際にそのポリマ膜
がエッチングのマスクとして働き、深いコンタクト孔に
おいても、浅いコンタクト孔と同様に異方性エッチ部分
の長さを短くすることができる。これにより、深いコン
タクト孔に対してもタングステン等の金属配線の埋め込
みが容易になる。As described above, according to the invention, a contact hole is formed by anisotropic etching, and then a polymer film is deposited from the bottom of the contact hole by plasma discharge of a fluorine-based gas, and then an insulating film is formed. Is isotropically etched, the polymer film acts as an etching mask during isotropic etching, and even in deep contact holes, the length of the anisotropically etched portion is shortened as in shallow contact holes. be able to. This facilitates embedding a metal wiring such as tungsten even in a deep contact hole.
【図１】本発明の一実施例に係るコンタクト孔の形成方
法を示す第１の断面図である。FIG. 1 is a first cross-sectional view showing a method of forming a contact hole according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係るコンタクト孔の形成方
法を示す第２の断面図である。FIG. 2 is a second cross-sectional view showing a method of forming a contact hole according to an embodiment of the present invention.
【図３】CFxポリマ膜の膜厚のプラズマ放電時間依存性
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the plasma discharge time dependence of the film thickness of a CFx polymer film.
【図４】本発明の一実施例に係るコンタクト孔の形成方
法を示す第３の断面図である。FIG. 4 is a third cross-sectional view showing the method of forming the contact hole according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施例に係るコンタクト孔の形成方
法を示す第４の断面図である。FIG. 5 is a fourth cross-sectional view showing the method of forming the contact hole according to the embodiment of the present invention.
【図６】従来例に係るコンタクト孔の形成方法を示す第
１の断面図である。FIG. 6 is a first cross-sectional view showing a method of forming a contact hole according to a conventional example.
【図７】従来例に係るコンタクト孔の形成方法を示す第
２の断面図である。FIG. 7 is a second cross-sectional view showing a method of forming a contact hole according to a conventional example.
【図８】従来例に係るコンタクト孔の形成方法を示す第
３の断面図である。FIG. 8 is a third cross-sectional view showing a method of forming a contact hole according to a conventional example.
Claims (3)
絶縁膜上に開口を有するレジスト膜を形成する工程と、
異方性エッチングによりコンタクト孔を形成する工程
と、フッ素系ガスのプラズマ放電により前記コンタクト
孔内にポリマ膜を堆積する工程と、前記絶縁膜を等方性
エッチングする工程と、前記レジスト膜およびポリマ膜
を除去する工程とを有することを特徴とするコンタクト
孔の形成方法。1. A step of forming a resist film having an opening on an insulating film made of SiO 2 formed on a silicon substrate,
Forming a contact hole by anisotropic etching, depositing a polymer film in the contact hole by plasma discharge of fluorine-based gas, isotropically etching the insulating film, the resist film and the polymer And a step of removing the film.
むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト孔の形成
方法。2. The method of forming a contact hole according to claim 1, wherein the fluorine-based gas contains CHF3 and Ar.
孔を形成する工程とフッ素系ガスのプラズマ放電により
前記コンタクト孔内にポリマ膜を堆積する工程とを同一
のエッチング装置により連続して行うことを特徴とする
請求項１または請求項２記載のコンタクト孔の形成方
法。3. The step of forming a contact hole by the anisotropic etching and the step of depositing a polymer film in the contact hole by plasma discharge of a fluorine-based gas are successively performed by the same etching apparatus. The method of forming a contact hole according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12139595A JPH08316171A (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Contact hole forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12139595A JPH08316171A (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Contact hole forming method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316171A true JPH08316171A (en) | 1996-11-29 |
Family
ID=14810136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12139595A Pending JPH08316171A (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Contact hole forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316171A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1333456C (en) * | 2003-10-23 | 2007-08-22 | 海力士半导体有限公司 | Method for fabricating semiconductor device with fine patterns |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP12139595A patent/JPH08316171A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1333456C (en) * | 2003-10-23 | 2007-08-22 | 海力士半导体有限公司 | Method for fabricating semiconductor device with fine patterns |
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