(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜上にマスク膜パターンを形成する段階と、
前記マスク膜パターンにより露出された部位の層間絶縁膜をドライエッチングで除去してコンタクトホールを形成する段階と、
前記マスク膜パターンを除去する段階と、
前記コンタクトホールがオーバーフィルされるようにマスク膜を形成する段階と、
前記コンタクトホール両側の層間絶縁膜の上部表面が露出されるように前記マスク膜をエッチバックする段階と、
前記半導体基板を全面ウェットエッチングして、前記コンタクトホール両側の層間絶縁膜をエッチングする段階と、
前記層間絶縁膜は前記コンタクトホールの上部がコンタクトホールの下部より相対的に広い幅を持つように傾いてエッチングされ、
前記マスク膜を除去する段階を含む半導体装置のコンタクト形成方法。
【請求項２】
前記マスク膜は１０ｃｓｔ、ｍｍ2／ｓ以下の粘度が低いフォトレジスト膜である請求項１に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。
【請求項３】
前記ウェットエッチング段階は、前記露出された層間絶縁膜の上部表面より前記マスク膜と境界になるコンタクトホール両側壁の層間絶縁膜がより早くエッチングされる請求項１に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。
【請求項４】
多層配線構造を持つ素子のコンタクト形成方法において、
下部配線が形成された半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記下部配線の一部が露出されるようにコンタクトホールを形成するために、前記層間絶縁膜を垂直エッチングさせる段階と、
前記コンタクトホールを粘度が低いフォトレジスト膜でオーバーフィルさせる段階と、
前記コンタクトホール両側の層間絶縁膜の上部表面が露出されるように前記フォトレジスト膜をエッチバックする段階と、
前記半導体基板を全面ウェットエッチングして前記コンタクトホール両側の層間絶縁膜をエッチングする段階と、
前記層間絶縁膜は前記コンタクトホールの上部がコンタクトホールの下部より相対的に広い幅を持つように傾いてエッチングされ、
前記フォトレジスト膜を除去する段階を含む半導体装置のコンタクト形成方法。
【請求項５】
前記フォトレジスト膜は、１０ｃｓｔ、ｍｍ2／ｓ以下の粘度を持つことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。
【請求項６】
前記ウェットエッチング段階は、前記露出された層間絶縁膜の上部表面より前記フォトレジスト膜と境界になるコンタクトホール両側壁の層間絶縁膜がより早くエッチングされることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置のコンタクト（contact）形成方法に関するものであり、より詳しくはコンタクトエッチングする時、配線間のショットを防止する層間絶縁膜のマージン（margin）を向上させ、後続コンタクト金属膜形成する時、ステップカバレッジ（step coverage）を向上させる半導体装置のコンタクト形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１ないし図３は従来の半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【０００３】
図１を参照すると、従来の半導体装置のコンタクト形成方法はまず、半導体基板１０あるいは下部配線（図面に未図示）上に層間絶縁膜１４を形成し、層間絶縁膜１４上にコンタクト領域を定義してフォトレジスト膜パターン（photoresist layer pattern）１８を形成する。
【０００４】
フォトレジスト膜パターン１８をマスク（mask）で使用して層間絶縁膜１４の一部をエッチングする。この時、層間絶縁膜１４のエッチングはウェットエッチング（wet etch）方法で遂行され、フォトレジスト膜パターン１８下部の層間絶縁膜１４がアンダーカット（undercut）現象を示し、等方性（isotropic）でエッチングされる。これで、参照番号１９で示したようにパターン１８により露出された層間絶縁膜１４の上部膜が傾いている傾斜を持つようにエッチングされる。
【０００５】
次に、図２において、フォトレジスト膜パターン１８をマスクで使用して層間絶縁膜１４の余りの厚さをエッチングすることにより、半導体基板１０あるいは下部金属配線（図面に未図示）を完全に露出させる。
【０００６】
この時、層間絶縁膜１４の余りの厚さに対するエッチングはドライエッチング（dry etch）方法で垂直（vertical）に形成されるので、コンタクトホール２０下部の幅がウェットエッチングで形成されたコンタクトホール２０上部の幅より相対的に狭く形成される。
【０００７】
コンタクトホール２０上部が傾斜を持つように形成することは後続工程にコンタクトホール２０を金属膜で満たす時、これに対するステップカバレッジを向上させるためである。
【０００８】
最後に、フォトレジスト膜パターン１８を除去すると、図３に図示されたように、半導体装置の配線間の相互連結のためのコンタクトホール２０が形成される。
【０００９】
図４は従来の半導体装置のコンタクト形成方法に従って、形成されたコンタクトホール２０を示す断面図である。
【００１０】
図４を参照すると、ウェットエッチング及びドライエッチングを順次的に遂行（以下ウェット−ドライエッチング方法）して形成されたコンタクトホール２０は、ゲート電極層１２とウェットエッチングでエッチングされた層間絶縁膜１４のエッチング表面との距離が比較的に短く形成され（参照番号１６ａ）層間絶縁膜１４のマージンを減少させる問題点が発生される。これは素子の集積度が増加すればするほど、素子隔離において深刻な問題として作用される。
【００１１】
一方、素子隔離のための層間絶縁膜１４のマージンを増加させるためにドライエッチング及びウェットエッチング、そして、再びドライエッチングを順次的に遂行する方法（以下ドライ−ウェット−ドライエッチング方法）も多く使用されている。
【００１２】
ドライ−ウェット−ドライエッチング方法でエッチングしてコンタクトホール２０を形成した時、層間絶縁膜１４のエッチング断面は参照番号１５ｂと同じである。
【００１３】
この時、層間絶縁膜１４のエッチング断面１５ｂとゲート電極層１２の間の距離１６ｂはウェット−ドライエッチング方法で形成された層間絶縁膜１４のエッチング断面１５ａとゲート電極層１２の間の距離１６ａより相対的に長く形成され、層間絶縁膜１４のマージンを多少増加させるようになる。しかし、素子の集積度が持続的に増加されるので、ドライ−ウェット−ドライエッチング方法も限界に到達するようになるだろう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した諸般問題点を解決するために提案されたものであり、コンタクト形成を行う時、層間絶縁膜のマージンを増加させることができ、後続コンタクト金属膜形成を行う時、ステップカバレッジを向上させることができる半導体装置のコンタクト形成方法を提供することにその目的がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達するための本発明によると、半導体装置のコンタクト形成方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、層間絶縁膜上にマスク膜パターンを形成する段階と、マスク膜パターンにより露出された部位の層間絶縁膜をドライエッチングで除去してコンタクトホールを形成する段階と、マスク膜パターンを除去する段階と、コンタクトホールがオーバーフィルされるようにマスク膜を形成する段階と、コンタクトホール両側の層間絶縁膜の上部表面が露出されるようにマスク膜をエッチバックする段階と、半導体基板を全面ウェットエッチングして、コンタクトホール両側の層間絶縁膜をエッチングする段階と、層間絶縁膜はコンタクトホールの上部がコンタクトホールの下部より相対的に広い幅を持つように傾いてエッチングされ、マスク膜を除去する段階を含む。
【００１６】
この方法の好ましい実施形態において、マスク膜は１０ｃｓｔ、ｍｍ2／ｓ以下の粘度が低いフォトレジスト膜である。
【００１７】
この方法の好ましい実施形態において、ウェットエッチング段階は、露出された層間絶縁膜の上部表面よりマスク膜と境界になるコンタクトホール両側壁の層間絶縁膜がより早くエッチングされる。
【００１８】
上述した目的を達成するための本発明によると、半導体装置のコンタクト形成方法は、多層配線構造を持つ素子のコンタクト形成方法において、下部配線が形成された半導体基板上に層間絶縁膜を形成する段階と、層間絶縁膜をエッチングして下部配線の一部が露出されるようにコンタクトホールを形成するが、層間絶縁膜を垂直エッチングさせる段階と、コンタクトホールを粘度が低いフォトレジスト膜でオーバーフィルさせる段階と、コンタクトホール両側の層間絶縁膜の上部表面が露出されるようにフォトレジスト膜をエッチバックする段階と、半導体基板を全面ウェットエッチングしてコンタクトホール両側の層間絶縁膜をエッチングする段階と、層間絶縁膜はコンタクトホールの上部がコンタクトホールの下部より相対的に広い幅を持つように傾いてエッチングされ、フォトレジスト膜を除去する段階を含む。
【００１９】
この方法の好ましい実施形態において、フォトレジスト膜は、１０ｃｓｔ、ｍｍ2／ｓ以下の粘度を持つ。
【００２０】
この方法の好ましい実施形態において、ウェットエッチング段階は、露出された層間絶縁膜の上部表面よりフォトレジスト膜と境界になるコンタクトホール両側壁の層間絶縁膜がより早くエッチングされる。
【００２１】
本発明による半導体装置のコンタクト形成方法は、半導体装置のコンタクト形成を行う時、層間絶縁膜のマージンを向上させ、後続工程で形成されるコンタクトホールに対する金属膜のステップカバレッジを向上させる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図５〜図９を参照すると、本発明の実施形態による新規な半導体装置のコンタクト形成方法は、層間絶縁膜１０２をウェットエッチングして形成されたコンタクトホール１０６がオーバーフィル（overfill）されるようにフォトレジスト膜１０８を形成する段階と、コンタクトホール１０６両側の層間絶縁膜１０２の上部表面が露出されるようにフォトレジスト膜１０８をエッチバック（etchback）する段階と、半導体基板１００を全面ウェットエッチングしてコンタクトホール１０６両側の層間絶縁膜１０２をエッチングする段階を含む。この時、ウェットエッチングとして層間絶縁膜１０２はコンタクトホール１０６の上部がその下部より相対的に広い幅を持つように傾いてエッチングされる。このような、半導体装置の製造方法により、コンタクト形成を行う時、層間絶縁膜１０２のマージンを向上させ、コンタクト金属形成を行う時、ステップカバレッジを向上させる。
【００２３】
以下、図５ないし図９を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
図５を参照すると、本発明の実施形態による新規な半導体装置のコンタクト形成方法はまず、半導体基板１００ないし下部金属配線（図面に未図示）上に層間絶縁膜１０２を形成する。層間絶縁膜１０２上にフォトレジスト膜等で層間絶縁膜１０２の一部が露出されるようにマスク膜パターン１０４を形成する。
【００２５】
そして、マスク膜パターン１０４により露出された層間絶縁膜１０２を除去してコンタクトホール１０６を形成する。
【００２６】
この時、コンタクトホール１０６はドライエッチング方法を使用してバチカルにエッチングさせ、層間絶縁膜１０２下部の半導体基板１００あるいは下部金属配線（図面に未図示）が露出されるように完全にオプンさせる。
【００２７】
図６において、マスク膜パターン１０４を除去した後、コンタクトホール１０６がオーバーフィルされるようにマスク膜１０８を形成する。
【００２８】
この時、マスク膜パターン１０４は硫酸ストリップ（Ｈ2ＳＯ4 strip）ないし有機ストリップないしアッシング（ashing）等で除去する。マスク膜１０８は、粘度が１０ｃｓｔ、ｍｍ2／ｓ以下で低いフォトレジスト膜が使用される。マスク膜１０８を粘度が低いフォトレジスト膜で使用する理由は、後続マスク膜１０８エッチバック工程する時、エッチング時間を最小化するためである。
【００２９】
次に、マスク膜１０８をエッチバックして図７に図示されたように、コンタクトホール１０６両側の層間絶縁膜１０２の上部表面を露出させる。
【００３０】
図８において、半導体基板１００を全面ウェットエッチングしてコンタクトホール１０６両側の層間絶縁膜１０２をエッチングさせる。この時、層間絶縁膜１０２は、コンタクトホール１０６の上部がコンタクトホール１０６下部より相対的に広い幅を持つように全体的に傾いてエッチングされる（参照番号１０９）。
【００３１】
これはマスク膜１０８により露出された層間絶縁膜１０２の上部表面よりマスク膜１０８と境界になるコンタクトホール１０６両側壁の層間絶縁膜１０２がより早くエッチングされて形成される。
【００３２】
すなわち、従来半導体装置のコンタクト形成方法において、ウェットエッチングはフォトレジスト膜パターン下部の層間絶縁膜を水平方向エッチングのために使用された反面、本発明によるウェットエッチングは層間絶縁膜１０２の垂直方向エッチングのために使用される。従って、本発明による新規なウェットエッチング方法は素子の集積度向上に多く役に立つようになる。特に、水平方法の素子間の隔離マージンを多く向上させることができる。
【００３３】
最後に、マスク膜１０８を除去すると、図９に図示されたように、コンタクトホール１０６両側壁が傾いて形成されたコンタクトプロファイル（contact profile）が完成される。
【００３４】
後続工程ではコンタクトホール１０６を満たすように金属膜を形成して多層金属配線を形成させる。この時、コンタクトプロファイルがコンタクトホール１０６の裏に全体的に傾いて形成されているので、金属膜は向上されたステップカバレッジを持つように形成される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は従来の半導体装置のコンタクト形成方法が層間絶縁膜のウェットエッチングが水平方向にエッチングされることにより層間絶縁膜の隔離マージンが減少される問題点を解決したものであり、ウェットエッチングとして形成されたコンタクトホールにフォトレジスト膜を形成してウェットエッチングすることにより、コンタクトホール両側壁が傾斜を持つように形成することができ、従って、金属膜のステップカバレッジを向上させることができ、水平素子間の隔離マージンを増加させることにより、素子の集積図を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図２】  従来の半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図３】  従来の半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図４】  従来の半導体装置のコンタクト形成方法によりエッチングされた層間絶縁膜を示す断面図である。
【図５】  本発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図６】  本発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図７】  本発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図８】  本発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【図９】  本発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法を順次的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１００  半導体基板
１２  ゲート電極層
１４，１０２  層間絶縁膜
１８  フォトレジスト膜パターン
１０４  マスク膜パターン
２０，１０６  コンタクトホール
１０８  マスク膜（フォトレジスト膜）
整理番号  Ｆ０５５３０Ａ１
【図１】
0003662422.tif 000002
【図２】
0003662422.tif 000003
【図３】
0003662422.tif 000004
【図４】
0003662422.tif 000005
【図５】
0003662422.tif 000006
【図６】
0003662422.tif 000007
【図７】
0003662422.tif 000008
【図８】
0003662422.tif 000009
【図９】
0003662422.tif 000010