(57)【要約】【課題】すり鉢状のコンタクトホールを容易に形成する。【解決手段】半導体基板１１上に金属膜１２を形成し、金属膜１２上にＳｉＯ２膜１３を形成し、ＳｉＯ２膜１３上に第１のレジスト膜１４を形成し、レジスト膜１４上に第２のレジスト膜１５を形成し、レジスト膜１５にコンタクトホール形成用の開口部１６を形成し、レジスト膜１４のみを感光させる露光用光源を用いてレジスト膜１４に開口部１６よりも大きい開口部１７を形成し、レジスト膜１４、１５をマスクにして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などのエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉＯ２膜１３を選択的に除去して、コンタクトホール１９を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上に第１のレジスト膜を形成し、上記第１のレジスト膜上に上記第１のレジスト膜とは種類の異なる第２のレジスト膜を形成し、第１のフォトリソグラフィにより上記第２のレジスト膜に第１の開口部を形成し、上記第１のレジスト膜のみ感光させる光源を用いた第２のフォトリソグラフィにより、上記第２のレジスト膜をマスクとして、第１のレジスト膜に第２の開口部を形成して、上記第２のレジスト膜にオーバーハング部を形成し、反応性イオンエッチングによって上記絶縁膜を選択的に除去して、すり鉢状のコンタクトホールを形成することを特徴とするコンタクトホール形成方法。
【請求項２】
上記第１のレジスト膜として、紫外線により感光するものを用い、上記第２のレジスト膜として、ｉ線またはｇ線により感光するものを用いることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項３】
上記絶縁膜としてＳｉＯ２膜を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項４】
上記絶縁膜としてベンゾシクロブテン膜を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のコンタクトホール形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路等の絶縁膜にコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンタクトホール形成方法を図３により説明する。まず、図３(ａ)に示すように、半導体基板１上に金属膜２を形成し、金属膜２上に絶縁膜であるＳｉＯ２膜３を形成し、ＳｉＯ２膜３上にレジスト膜４を形成する。つぎに、図３(ｂ)に示すように、フォトリソグラフィによりレジスト膜４にコンタクトホール形成用の開口部５を形成する。つぎに、図３(ｃ)に示すように、レジスト膜４をマスクにして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などのエッチングガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳｉＯ２膜３を選択的に除去して、コンタクトホール６を形成する。つぎに、図３(ｄ)に示すように、レジスト膜４を除去する。
【特許文献１】特開平２−２６０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このようなコンタクトホール形成方法においては、コンタクトホール６の側壁が半導体基板１の表面に対して直角であるから、コンタクトホール６へ埋め込む配線用金属にボイドやクラックが生じ、配線の信頼性が低下するという課題があった。そして、コンタクトホール６の側壁の半導体基板１の表面に対する傾斜角度を小さくできれば、配線用金属をコンタクトホール６に埋め込み時のボイドやクラックの発生を抑制することが可能となる。また、ＳｉＯ２膜３を選択的に除去する際に、エッチングガスの種類を変えるなどエッチング条件を変更し、エッチングを等方的に進行させることで、コンタクトホール６の側壁の垂直性を緩和し、すり鉢状の開口形状を得ることは期待できるが、ＳｉＯ２膜３を等方的にエッチングすることが困難な場合もある。
【０００４】
また、従来のコンタクトホール形成方法では、エッチングガスとレジスト膜４との反応生成物がＳｉＯ２膜３上から開口部５の側壁にかけて付着し、ＳｉＯ２膜３の選択的除去を完全にするためのオーバーエッチングにより、コンタクトホール６の底面に露出する金属膜２を由来とした残渣が発生し、反応生成物と同様に付着する。このため、半導体集積回路の製造においては、これら反応性生物や残渣の除去工程が反応性イオンエッチング後に必要であり、酸素プラズマによる灰化処理や、剥離液によるウェット洗浄処理が不可欠である。しかし、これらの処理による反応生成物や残渣の除去は必ずしも完全でなく、反応生成物や残渣の除去を優先するために、使用するエッチングガスやＲＦパワーなどエッチング条件に制限が生じ、コンタクトホール６の形状の制御が困難になる。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、すり鉢状のコンタクトホールを容易に形成することができるコンタクトホール形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明においては、絶縁膜上に第１のレジスト膜を形成し、上記第１のレジスト膜上に上記第１のレジスト膜とは種類の異なる第２のレジスト膜を形成し、第１のフォトリソグラフィにより上記第２のレジスト膜に第１の開口部を形成し、上記第１のレジスト膜のみ感光させる光源を用いた第２のフォトリソグラフィにより、上記第２のレジスト膜をマスクとして、第１のレジスト膜に第２の開口部を形成して、上記第２のレジスト膜にオーバーハング部を形成し、反応性イオンエッチングによって上記絶縁膜を選択的に除去して、すり鉢状のコンタクトホールを形成する。
【０００７】
この場合、上記第１のレジスト膜として、紫外線により感光するものを用い、上記第２のレジスト膜として、ｉ線またはｇ線により感光するものを用いてもよい。
【０００８】
これらの場合、上記絶縁膜としてＳｉＯ２膜を用いてもよい。
【０００９】
また、上記絶縁膜としてベンゾシクロブテン膜を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るコンタクトホール形成方法においては、第２のレジスト膜にオーバーハング部が形成されているから、第２のレジスト膜の第１の開口部の直下の絶縁膜のエッチングが進行すると同時に、エッチングガスの回り込みにより、第１のレジスト膜の第２の開口部の内側に露出した絶縁膜に対してもエッチングを進行させることができるので、すり鉢状のコンタクトホールを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１、図２により本発明に係るコンタクトホール形成方法を説明する。まず、図１(ａ)に示すように、半導体基板１１上に金属膜１２を形成し、金属膜１２上に絶縁膜であるＳｉＯ２膜１３を形成し、ＳｉＯ２膜１３上に紫外線に感光する第１のレジスト膜１４を形成し、レジスト膜１４上にｉ線に感光する第２のレジスト膜１５を形成する。つぎに、図１(ｂ)に示すように、ｉ線を露光用光源として用いる露光を行なったのち現像を行なう第１のフォトリソグラフィにより、レジスト膜１５にコンタクトホール形成用の第１の開口部１６を形成する。つぎに、図１(ｃ)に示すように、開口部１６を有するレジスト膜１５を露光用マスクとして、レジスト膜１４のみ感光させる露光用光源すなわち紫外線を用いた第２のフォトリソグラフィにより、レジスト膜１４にコンタクトホール形成用の第２の開口部１７を形成する。この際、露光エネルギー、現像時間を最適化することによって、開口部１６よりも大きい開口部１７を形成する。この結果、レジスト膜１５にオーバーハング部１８が形成され、開口部１６、１７の開口パターン側壁形状がオーバーハング形状となる。つぎに、図２(ａ)に示すように、レジスト膜１４、１５をマスクにして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などのエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉＯ２膜１３を選択的に除去して、コンタクトホール１９を形成する。つぎに、図２(ｂ)に示すように、レジスト膜１４、１５を除去する。
【００１２】
このコンタクトホール形成方法においては、レジスト膜１５にオーバーハング部１８が形成されているから、レジスト膜１５の開口部１６の直下のＳｉＯ２膜１３のエッチングが進行すると同時に、エッチングガスの回り込みにより、レジスト膜１４の開口部１７の内側に露出したＳｉＯ２膜１３に対しても、開口部１６の直下のエッチングよりも遅い速度ながらもエッチングを進行させることができる。このとき、開口部１７の側壁に近い部分へのエッチングガスの回りこみ量は開口部１６の側壁に近い部分へのエッチングガスの回りこみ量よりも少なくなるから、開口部１６の側壁に近い部分のエッチングの進行が速く、開口部１７の側壁に近い部分のエッチングの進行が遅くなるので、すり鉢状のコンタクトホール１９を形成することができるため、配線用金属をコンタクトホール１９に埋め込み時のボイドやクラックの発生を抑制することが可能となる。しかも、従来と同種のエッチングガス、エッチング条件を用いた場合でも、すり鉢状のコンタクトホール１９を形成することができ、また反応性生物や残渣の発生が抑制されるため、エッチング条件への制限が緩和され、期待するコンタクトホール１９の形状を得るためのエッチング条件の最適化が行ないやすくなり、さらに発生する反応生成物、残渣は主にレジスト膜１５に付着することとなるため、有機洗浄によるレジスト除去工程で反応生成物、残渣を同時に簡単に除去することができるから、すり鉢状のコンタクトホール１９を容易に形成することができる。
【００１３】
なお、上述実施の形態においては、絶縁膜としてＳｉＯ２膜１３を用いたが、絶縁膜としてベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などを用いても同様の効果を得ることができる。また、上述実施の形態においては、レジスト膜１５としてｉ線により感光するものを用いたが、第２のレジスト膜としてｇ線により感光するものを用いてもよい。また、第２のレジスト膜のオーバーハング量を調整することで、コンタクトホールの側壁の傾斜角度を制御することが可能であり、第２のレジスト膜のオーバーハング量が多いほど、コンタクトホールの側壁の傾斜角度は小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るコンタクトホール形成方法の説明図である。
【図２】本発明に係るコンタクトホール形成方法の説明図である。
【図３】従来のコンタクトホール形成方法の説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
１３…ＳｉＯ２膜
１４…第１のレジスト膜
１５…第２のレジスト膜
１６…第１の開口部
１７…第２の開口部
１８…オーバーハング部
１９…コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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