JPH09312336A - 接続孔形成法 - Google Patents
接続孔形成法Info
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- JPH09312336A JPH09312336A JP8148658A JP14865896A JPH09312336A JP H09312336 A JPH09312336 A JP H09312336A JP 8148658 A JP8148658 A JP 8148658A JP 14865896 A JP14865896 A JP 14865896A JP H09312336 A JPH09312336 A JP H09312336A
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高アスペクト比で微細な接続孔を簡単に形成
する。 【解決手段】 基板10の表面に所望の接続孔パターン
に対応してレジスト層12A,12Bを形成した後、層
12A,12Bを覆ってSOG(スピン・オン・ガラ
ス)等の絶縁膜14を形成する。絶縁膜14を層12
A,12Bが露呈するまでエッチバックした後、アッシ
ング等により層12A,12Bを除去する。この結果、
層12A,12Bに対応する接続孔が得られる。パター
ン形成材層としては、レジスト層の代りにSiN又はポ
リSi層等を用いてもよい。基板10は、基板表面に絶
縁膜を介して配線が予め形成されているもの又は形成さ
れていないもののいずれでもよい。
する。 【解決手段】 基板10の表面に所望の接続孔パターン
に対応してレジスト層12A,12Bを形成した後、層
12A,12Bを覆ってSOG(スピン・オン・ガラ
ス)等の絶縁膜14を形成する。絶縁膜14を層12
A,12Bが露呈するまでエッチバックした後、アッシ
ング等により層12A,12Bを除去する。この結果、
層12A,12Bに対応する接続孔が得られる。パター
ン形成材層としては、レジスト層の代りにSiN又はポ
リSi層等を用いてもよい。基板10は、基板表面に絶
縁膜を介して配線が予め形成されているもの又は形成さ
れていないもののいずれでもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、LSI等の半導
体装置の製造に用いるに好適な接続孔形成法に関し、特
に所望の接続孔パターンに対応してレジスト等のパター
ン形成材層を形成した後パターン形成材層を覆う絶縁膜
の形成、絶縁膜の平面的除去及びパターン形成材層の除
去を行なうことにより高アスペクト比(孔径に対して孔
深さが大)で微細な接続孔を簡単に形成可能としたもの
である。
体装置の製造に用いるに好適な接続孔形成法に関し、特
に所望の接続孔パターンに対応してレジスト等のパター
ン形成材層を形成した後パターン形成材層を覆う絶縁膜
の形成、絶縁膜の平面的除去及びパターン形成材層の除
去を行なうことにより高アスペクト比(孔径に対して孔
深さが大)で微細な接続孔を簡単に形成可能としたもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、LSI製造に用いられる接続孔形
成法としては、図19〜21に示すものが知られてい
る。
成法としては、図19〜21に示すものが知られてい
る。
【0003】図19の工程では、基板1の表面を覆うシ
リコンオキサイド等の絶縁膜2の上にレジスト層3を形
成した後、レジスト層3に周知の露光・現像処理を施し
て所望の接続孔パターンに対応した孔3a,3bを形成
する。
リコンオキサイド等の絶縁膜2の上にレジスト層3を形
成した後、レジスト層3に周知の露光・現像処理を施し
て所望の接続孔パターンに対応した孔3a,3bを形成
する。
【0004】次に、図20の工程では、レジスト層3を
マスクとする選択エッチング処理により孔3a,3bに
それぞれ対応した接続孔2a,2bを絶縁膜2に形成す
る。選択エッチング処理は、1回の異方性ドライエッチ
ングで行なうこともあるが、等方性のウェット又はドラ
イエッチングを行なった後異方性のドライエッチングを
行なうと、図20に示すように開口部の段差が軽減され
た接続孔2a,2bが得られる。
マスクとする選択エッチング処理により孔3a,3bに
それぞれ対応した接続孔2a,2bを絶縁膜2に形成す
る。選択エッチング処理は、1回の異方性ドライエッチ
ングで行なうこともあるが、等方性のウェット又はドラ
イエッチングを行なった後異方性のドライエッチングを
行なうと、図20に示すように開口部の段差が軽減され
た接続孔2a,2bが得られる。
【0005】この後、図21の工程では、基板上面にA
l等の配線材を被着し、その被着層を周知のホトリソグ
ラフィ及び選択エッチング処理によりパターニングして
接続孔2a,2bにそれぞれ通ずる配線層4A,4Bを
形成する。
l等の配線材を被着し、その被着層を周知のホトリソグ
ラフィ及び選択エッチング処理によりパターニングして
接続孔2a,2bにそれぞれ通ずる配線層4A,4Bを
形成する。
【0006】基板1は、基板表面に絶縁膜を介して配線
が予め形成されていたり、形成されていなかったりす
る。基板表面に配線が形成されている場合、配線層4
A,4Bは、通常、基板表面の配線に接続される。基板
表面に配線が形成されていない場合、配線層4A,4B
は、通常、基板表面の不純物ドープ領域に接続される。
が予め形成されていたり、形成されていなかったりす
る。基板表面に配線が形成されている場合、配線層4
A,4Bは、通常、基板表面の配線に接続される。基板
表面に配線が形成されていない場合、配線層4A,4B
は、通常、基板表面の不純物ドープ領域に接続される。
【0007】図20に示したように接続孔2a,2bの
開口部で段差を軽減すると、図21に示したように配線
層4A,4Bの段差被覆性が改善される。
開口部で段差を軽減すると、図21に示したように配線
層4A,4Bの段差被覆性が改善される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、レジスト層をマスクとして絶縁膜を選択的にドラ
イエッチングして接続孔を形成するので、接続孔のアス
ペクト比(孔径に対する孔深さの比)が大きくなるにつ
れてエッチングガスの入り込みが不十分となり、加工が
困難になる。
ると、レジスト層をマスクとして絶縁膜を選択的にドラ
イエッチングして接続孔を形成するので、接続孔のアス
ペクト比(孔径に対する孔深さの比)が大きくなるにつ
れてエッチングガスの入り込みが不十分となり、加工が
困難になる。
【0009】また、接続孔の開口部で段差を軽減するた
めに等方性のウェット又はドライエッチングを行なう
と、工程数が増加する。
めに等方性のウェット又はドライエッチングを行なう
と、工程数が増加する。
【0010】さらに、接続孔2a,2bを基板表面の不
純物ドープ領域への接続孔として形成する場合、エッチ
ング用のプラズマが接続孔を介して不純物ドープ領域の
表面に到達し、結晶欠陥等のダメージ層を発生させた
り、過剰エッチングや反応生成物のデポジションを招い
たりする。このため、ダメージ回復のためにアニール処
理を行なったり、ダメージ層除去のためにドライエッチ
ング処理を行なったりする必要があり、工程数が増加す
る。
純物ドープ領域への接続孔として形成する場合、エッチ
ング用のプラズマが接続孔を介して不純物ドープ領域の
表面に到達し、結晶欠陥等のダメージ層を発生させた
り、過剰エッチングや反応生成物のデポジションを招い
たりする。このため、ダメージ回復のためにアニール処
理を行なったり、ダメージ層除去のためにドライエッチ
ング処理を行なったりする必要があり、工程数が増加す
る。
【0011】この発明の目的は、高アスペクト比で微細
な接続孔を簡単に形成することができる新規な接続孔形
成法を提供することにある。
な接続孔を簡単に形成することができる新規な接続孔形
成法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る接続孔形
成法は、基板に所望の接続孔パターンに対応してパター
ン形成材層を形成する工程と、前記基板に前記パターン
形成材層を覆って絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
を前記パターン形成材層の上部が露呈するまで平面的に
除去する工程と、この除去工程の後前記パターン形成材
層を除去することにより前記絶縁膜に前記パターン形成
材層に対応する接続孔を形成する工程とを含むものであ
る。絶縁膜を平面的に除去する処理としては、エッチバ
ック処理又はCMP(化学的機械的研磨)処理等を用い
ることができる。
成法は、基板に所望の接続孔パターンに対応してパター
ン形成材層を形成する工程と、前記基板に前記パターン
形成材層を覆って絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
を前記パターン形成材層の上部が露呈するまで平面的に
除去する工程と、この除去工程の後前記パターン形成材
層を除去することにより前記絶縁膜に前記パターン形成
材層に対応する接続孔を形成する工程とを含むものであ
る。絶縁膜を平面的に除去する処理としては、エッチバ
ック処理又はCMP(化学的機械的研磨)処理等を用い
ることができる。
【0013】この発明の方法によると、所望の接続孔パ
ターンに対応して形成したパターン形成材層を絶縁膜の
形成及び平面的除去の後に除去することにより接続孔が
形成される。従って、ドライエッチングによる困難な孔
加工を必要とせず、高アスペクト比で微細な接続孔を簡
単に形成可能である。また、基板表面にプラズマによる
ダメージ層が形成されることもなくなる。
ターンに対応して形成したパターン形成材層を絶縁膜の
形成及び平面的除去の後に除去することにより接続孔が
形成される。従って、ドライエッチングによる困難な孔
加工を必要とせず、高アスペクト比で微細な接続孔を簡
単に形成可能である。また、基板表面にプラズマによる
ダメージ層が形成されることもなくなる。
【0014】この発明に係る接続孔形成法にあっては、
パターン形成材層を形成する工程でパターン形成材層を
上部より下部が細くなるように形成することにより接続
孔形成工程では接続孔を下部より上部が大サイズとなる
ように形成してもよい。レジスト等のパターン形成材層
を上部より下部が細くなるように形成することは、ネガ
レジストの使用等により簡単に実現できる。従って、下
部より上部が大サイズとなって開口部の段差が軽減され
た接続孔を簡単に得ることができる。
パターン形成材層を形成する工程でパターン形成材層を
上部より下部が細くなるように形成することにより接続
孔形成工程では接続孔を下部より上部が大サイズとなる
ように形成してもよい。レジスト等のパターン形成材層
を上部より下部が細くなるように形成することは、ネガ
レジストの使用等により簡単に実現できる。従って、下
部より上部が大サイズとなって開口部の段差が軽減され
た接続孔を簡単に得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1〜6は、この発明に係る接続
孔形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)
〜(6)を順次に説明する。
孔形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)
〜(6)を順次に説明する。
【0016】(1)基板10の表面には、周知の回転塗
布法等によりレジスト層12を形成する。基板10とし
ては、Si等の半導体基板の表面に所要の不純物ドープ
領域が形成されただけで配線が未形成のもの又は基板表
面に絶縁膜を介して配線が形成済みのもののいずれを用
いてもよい。
布法等によりレジスト層12を形成する。基板10とし
ては、Si等の半導体基板の表面に所要の不純物ドープ
領域が形成されただけで配線が未形成のもの又は基板表
面に絶縁膜を介して配線が形成済みのもののいずれを用
いてもよい。
【0017】(2)レジスト層12に周知の露光・現像
処理を施すことにより所望の接続孔パターンに対応して
レジスト層12A,12B(いずれもレジスト層12の
一部)を残存させる。この場合、レジスト層12A,1
2Bは、側部が基板表面とほぼ直角をなすように形成す
る。この後、レジスト層12A,12Bに遠紫外線照
射、ベーキング等の硬化処理を施す。これは、次のSO
G(スピン・オン・ガラス)塗布工程でレジスト層12
A,12Bが変形するのを防ぐためである。
処理を施すことにより所望の接続孔パターンに対応して
レジスト層12A,12B(いずれもレジスト層12の
一部)を残存させる。この場合、レジスト層12A,1
2Bは、側部が基板表面とほぼ直角をなすように形成す
る。この後、レジスト層12A,12Bに遠紫外線照
射、ベーキング等の硬化処理を施す。これは、次のSO
G(スピン・オン・ガラス)塗布工程でレジスト層12
A,12Bが変形するのを防ぐためである。
【0018】(3)基板10の表面に回転塗布法等によ
りレジスト層12A,12Bを覆ってSOGを塗布した
後例えば150℃〜200℃でホットプレートベークを
行なうことによりSOGからなる絶縁膜14を形成す
る。SOGの代りに水素シルセスキオキサン樹脂等を用
いてもよい。
りレジスト層12A,12Bを覆ってSOGを塗布した
後例えば150℃〜200℃でホットプレートベークを
行なうことによりSOGからなる絶縁膜14を形成す
る。SOGの代りに水素シルセスキオキサン樹脂等を用
いてもよい。
【0019】(4)レジスト層12A,12Bの上部が
露呈するまで絶縁膜14をエッチバックする。このとき
のエッチバック条件は、一例として、 ガス流量:CHF3 /CF4 /He=20/20/90
sccm 圧力:260Pa RFパワー:275W とすることができる。
露呈するまで絶縁膜14をエッチバックする。このとき
のエッチバック条件は、一例として、 ガス流量:CHF3 /CF4 /He=20/20/90
sccm 圧力:260Pa RFパワー:275W とすることができる。
【0020】(5)アッシングによりレジスト層12
A,12Bを除去する。この結果、層12A,12Bに
それぞれ対応する接続孔14a,14bが絶縁膜14に
形成される。このときのアッシング条件は、一例とし
て、 ガス流量:O2 =1000sccm 圧力:800mTorr RFパワー:800W とすることができる。
A,12Bを除去する。この結果、層12A,12Bに
それぞれ対応する接続孔14a,14bが絶縁膜14に
形成される。このときのアッシング条件は、一例とし
て、 ガス流量:O2 =1000sccm 圧力:800mTorr RFパワー:800W とすることができる。
【0021】アッシング処理に代えて次の(イ)又は
(ロ)のような処理を用いてもレジスト層12A,12
Bを除去することができる。
(ロ)のような処理を用いてもレジスト層12A,12
Bを除去することができる。
【0022】(イ)酸剥離処理:H2 SO4 /H2 O2
=10/1の混合液(140℃)にディップすることに
よりレジスト層12A,12Bを除去する。
=10/1の混合液(140℃)にディップすることに
よりレジスト層12A,12Bを除去する。
【0023】(ロ)有機剥離処理:有機系剥離液をスプ
レー噴射することによりレジスト層12A,12Bを除
去する。
レー噴射することによりレジスト層12A,12Bを除
去する。
【0024】接続孔14a,14bを形成した後、絶縁
膜14に約400℃でアニール処理を施す。
膜14に約400℃でアニール処理を施す。
【0025】(6)絶縁膜14の上に接続孔14a,1
4bを覆ってAl又はAl合金等の配線材をスパッタ法
等により被着した後、その被着層をホトリソグラフィ及
び選択エッチング処理によってパターニングすることに
より接続孔14a,14bにそれぞれ通ずる配線層16
A,16Bを形成する。配線材を被着する前にバリア性
の導電層を形成したり、バリア性の導電層を形成した後
接続孔14a,14bにW(タングステン)等の導電材
層を埋め込んだり、配線材を被着した後埋め込み性を改
善するためリフロー処理を施したりしてもよい。
4bを覆ってAl又はAl合金等の配線材をスパッタ法
等により被着した後、その被着層をホトリソグラフィ及
び選択エッチング処理によってパターニングすることに
より接続孔14a,14bにそれぞれ通ずる配線層16
A,16Bを形成する。配線材を被着する前にバリア性
の導電層を形成したり、バリア性の導電層を形成した後
接続孔14a,14bにW(タングステン)等の導電材
層を埋め込んだり、配線材を被着した後埋め込み性を改
善するためリフロー処理を施したりしてもよい。
【0026】配線層16A,16Bは、絶縁膜14の直
下に複数の不純物ドープ領域がある場合はそれらの不純
物ドープ領域にそれぞれ接続され、絶縁膜14の直下に
複数の配線層が形成されている場合はそれらの配線層に
それぞれ接続される。絶縁膜14は、配線層16A,1
6Bを絶縁膜14の直下の不純物ドープ領域に接続した
場合は配線下地膜として作用し、配線層16A,16B
を絶縁膜14の直下の配線層に接続した場合は上下配線
層間を絶縁する層間絶縁膜として作用する。
下に複数の不純物ドープ領域がある場合はそれらの不純
物ドープ領域にそれぞれ接続され、絶縁膜14の直下に
複数の配線層が形成されている場合はそれらの配線層に
それぞれ接続される。絶縁膜14は、配線層16A,1
6Bを絶縁膜14の直下の不純物ドープ領域に接続した
場合は配線下地膜として作用し、配線層16A,16B
を絶縁膜14の直下の配線層に接続した場合は上下配線
層間を絶縁する層間絶縁膜として作用する。
【0027】図1〜6に関して上記した実施形態によれ
ば、レジスト層12A,12Bの形状及び大きさを忠実
に反映した形で絶縁膜14に接続孔14a,14bを形
成することができる。近年、レジストを用いたホトリソ
グラフィの微細加工技術は著しく進歩しており、この技
術をそのまま接続孔形成に生かせるため、高アスペクト
比で微細な接続孔を簡単に形成することができる。
ば、レジスト層12A,12Bの形状及び大きさを忠実
に反映した形で絶縁膜14に接続孔14a,14bを形
成することができる。近年、レジストを用いたホトリソ
グラフィの微細加工技術は著しく進歩しており、この技
術をそのまま接続孔形成に生かせるため、高アスペクト
比で微細な接続孔を簡単に形成することができる。
【0028】また、孔加工にドライエッチングを使用し
ないので、寸法変換差を考慮する必要がなく、ホトリソ
グラフィでの加工寸法通りに忠実に接続孔が形成され、
寸法制御性が極めて良好である。
ないので、寸法変換差を考慮する必要がなく、ホトリソ
グラフィでの加工寸法通りに忠実に接続孔が形成され、
寸法制御性が極めて良好である。
【0029】さらに、孔加工にドライエッチングを使用
しないので、ドライエッチング時のパーティクル付着に
よる歩留り低下を回避することができる。接続孔14
a,14bを基板表面の不純物ドープ領域への接続孔と
して形成する場合でも、ドライエッチング時のプラズマ
によるダメージ発生がないため、ダメージ除去処理やダ
メージ回復のためのアニール処理等は不要であり、工程
的に簡単である。
しないので、ドライエッチング時のパーティクル付着に
よる歩留り低下を回避することができる。接続孔14
a,14bを基板表面の不純物ドープ領域への接続孔と
して形成する場合でも、ドライエッチング時のプラズマ
によるダメージ発生がないため、ダメージ除去処理やダ
メージ回復のためのアニール処理等は不要であり、工程
的に簡単である。
【0030】図7〜12は、この発明の他の実施形態に
係る接続孔形成法を示すものである。
係る接続孔形成法を示すものである。
【0031】図7の工程では、基板10の表面にSiN
(シリコンナイトライド)又はポリSi層20をCVD
(ケミカル・ベーパー・デポジション)法等により形成
する。そして、SiN又はポリSi層20の上には、図
1に関して前述したと同様にしてレジスト層22を形成
すると共にレジスト層22に露光・現像処理を施すこと
により所望の接続孔パターンに対応してレジスト層22
A,22B(いずれもレジスト層22の一部)を残存さ
せる。
(シリコンナイトライド)又はポリSi層20をCVD
(ケミカル・ベーパー・デポジション)法等により形成
する。そして、SiN又はポリSi層20の上には、図
1に関して前述したと同様にしてレジスト層22を形成
すると共にレジスト層22に露光・現像処理を施すこと
により所望の接続孔パターンに対応してレジスト層22
A,22B(いずれもレジスト層22の一部)を残存さ
せる。
【0032】図8の工程では、レジスト層22A,22
BをマスクとしてSiN又はポリSi層20をドライエ
ッチングすることにより接続孔パターンに対応してSi
N又はポリSi層20A,20B(いずれもSiN又は
ポリSi層20の一部)を残存させる。このときのドラ
イエッチング条件を例示すると、SiNについては、 ガス流量:SF6 /He=15/65sccm 圧力:0.2Torr RFパワー:300W とすることができ、ポリSiについては、 ガス流量:SF6 /フロン32/Cl2 =4/25/8
0sccm 圧力:10mTorr RFパワー:30W とすることができる。
BをマスクとしてSiN又はポリSi層20をドライエ
ッチングすることにより接続孔パターンに対応してSi
N又はポリSi層20A,20B(いずれもSiN又は
ポリSi層20の一部)を残存させる。このときのドラ
イエッチング条件を例示すると、SiNについては、 ガス流量:SF6 /He=15/65sccm 圧力:0.2Torr RFパワー:300W とすることができ、ポリSiについては、 ガス流量:SF6 /フロン32/Cl2 =4/25/8
0sccm 圧力:10mTorr RFパワー:30W とすることができる。
【0033】図9の工程では、基板10の表面にSiN
又はポリSi層20A,20Bを覆って層間絶縁膜24
を形成する。絶縁膜24は、一例として次のように形成
することができる。すなわち、プラズマCVD法により
550nmの厚さのシリコンオキサイド(SiO2 )膜
を最下層として形成した後、560nmの厚さのSOG
膜を最下層のシリコンオキサイド膜の上に形成すると共
にSOG膜を630nmの厚さだけエッチバックするこ
とにより表面の平坦化を図り、更に平坦化された表面の
上に500nmの厚さのシリコンオキサイド(SiO
2 )膜をプラズマCVD法により形成する。場合によっ
ては、SOG膜の形成及びエッチバックを含む平坦化工
程を省略してもよい。
又はポリSi層20A,20Bを覆って層間絶縁膜24
を形成する。絶縁膜24は、一例として次のように形成
することができる。すなわち、プラズマCVD法により
550nmの厚さのシリコンオキサイド(SiO2 )膜
を最下層として形成した後、560nmの厚さのSOG
膜を最下層のシリコンオキサイド膜の上に形成すると共
にSOG膜を630nmの厚さだけエッチバックするこ
とにより表面の平坦化を図り、更に平坦化された表面の
上に500nmの厚さのシリコンオキサイド(SiO
2 )膜をプラズマCVD法により形成する。場合によっ
ては、SOG膜の形成及びエッチバックを含む平坦化工
程を省略してもよい。
【0034】図10の工程では、SiN又はポリSi層
20A,20Bの上部が露呈するまで絶縁膜24をエッ
チバック又はCMP処理して除去する。このときのエッ
チバック条件は、図4で述べたSOGのエッチバック条
件と同様にすることができる。
20A,20Bの上部が露呈するまで絶縁膜24をエッ
チバック又はCMP処理して除去する。このときのエッ
チバック条件は、図4で述べたSOGのエッチバック条
件と同様にすることができる。
【0035】図11の工程では、SiN又はポリSi層
20A,20Bを除去する。この結果、層20A,20
Bにそれぞれ対応する接続孔24a,24bが絶縁膜2
4に形成される。層20A,20BがSiNからなる場
合は、160℃に加熱したリン酸(H3 PO4 )液にデ
ィップすることにより層20A,20Bを除去すること
ができる。また、層20A,20BがポリSiからなる
場合は、図8で述べたポリSiのドライエッチングと同
様の条件でドライエッチングを行なうことにより層20
A,20Bを除去することができ、ドライエッチングの
代りに薬液を用いてもポリSiを除去することができ
る。SiN又はポリSiのいずれの場合でも、絶縁膜2
4に対して高選択比で除去可能である。
20A,20Bを除去する。この結果、層20A,20
Bにそれぞれ対応する接続孔24a,24bが絶縁膜2
4に形成される。層20A,20BがSiNからなる場
合は、160℃に加熱したリン酸(H3 PO4 )液にデ
ィップすることにより層20A,20Bを除去すること
ができる。また、層20A,20BがポリSiからなる
場合は、図8で述べたポリSiのドライエッチングと同
様の条件でドライエッチングを行なうことにより層20
A,20Bを除去することができ、ドライエッチングの
代りに薬液を用いてもポリSiを除去することができ
る。SiN又はポリSiのいずれの場合でも、絶縁膜2
4に対して高選択比で除去可能である。
【0036】図12の工程では、図6に関して前述した
と同様にして接続孔24a,24bにそれぞれ通ずる配
線層26A,26Bを絶縁膜24の上に形成する。配線
層26A,26Bは、図6に関して前述したと同様に下
層配線に接続される。
と同様にして接続孔24a,24bにそれぞれ通ずる配
線層26A,26Bを絶縁膜24の上に形成する。配線
層26A,26Bは、図6に関して前述したと同様に下
層配線に接続される。
【0037】図7〜12に関して上記した実施形態によ
れば、孔加工にドライエッチングを用いないので、高ア
スペクト比で微細な接続孔を簡単に形成することができ
る。また、ドライエッチング時のダメージ発生を回避で
きるため、ダメージ回復処理又はダメージ層除去処理も
不要である。
れば、孔加工にドライエッチングを用いないので、高ア
スペクト比で微細な接続孔を簡単に形成することができ
る。また、ドライエッチング時のダメージ発生を回避で
きるため、ダメージ回復処理又はダメージ層除去処理も
不要である。
【0038】その上、パターン形成材としてSiN又は
ポリSiを用いたので、レジスト層を用いた場合に比べ
て高温でプラズマCVD法、常圧CVD法等によりシリ
コンオキサイド等の層間絶縁膜24を形成することがで
き、高信頼化に有利である。すなわち、パターン形成材
としてレジストを用いた場合、レジストが耐えられる程
度の低温で形成可能なSOG等の層間絶縁膜を用いるこ
とになる。例えばSOGのみで層間絶縁膜を構成した場
合、SOGが多くの水分を含む性質を有するため、層間
絶縁膜の下方でトランジスタ特性に悪影響を及ぼすおそ
れがある。そこで、上記した実施形態で示したようにプ
ラズマCVD法で形成したシリコンオキサイド膜をSO
G膜の下に敷いた構造にすると、トランジスタ特性への
悪影響を回避することができる。なお、図7〜12に示
した工程は、基板表面に形成した不純物ドープ領域に配
線層26A,26Bを接続する場合(絶縁膜24を配線
下地膜とする場合)にも応用可能である。
ポリSiを用いたので、レジスト層を用いた場合に比べ
て高温でプラズマCVD法、常圧CVD法等によりシリ
コンオキサイド等の層間絶縁膜24を形成することがで
き、高信頼化に有利である。すなわち、パターン形成材
としてレジストを用いた場合、レジストが耐えられる程
度の低温で形成可能なSOG等の層間絶縁膜を用いるこ
とになる。例えばSOGのみで層間絶縁膜を構成した場
合、SOGが多くの水分を含む性質を有するため、層間
絶縁膜の下方でトランジスタ特性に悪影響を及ぼすおそ
れがある。そこで、上記した実施形態で示したようにプ
ラズマCVD法で形成したシリコンオキサイド膜をSO
G膜の下に敷いた構造にすると、トランジスタ特性への
悪影響を回避することができる。なお、図7〜12に示
した工程は、基板表面に形成した不純物ドープ領域に配
線層26A,26Bを接続する場合(絶縁膜24を配線
下地膜とする場合)にも応用可能である。
【0039】図13〜15は、この発明の更に他の実施
形態に係る接続孔形成法を示すものである。
形態に係る接続孔形成法を示すものである。
【0040】図13の工程では、基板10の表面に回転
塗布法等により高感度レジスト層32及び低感度レジス
ト層34を順次に形成する。一例として、層32,34
の厚さは、0.6μmとすることができる。感度の異な
るレジスト層を所定の条件で露光・現像したとき残膜率
がゼロになる露光時間をEthとすると、レジスト層3
2,34としては、相対的に2〜3倍程度Ethを異にす
るレジスト層を用いるとよい。また、レジスト塗布時に
層32,34のレジストが混合するのを防ぐため、高感
度レジスト層32に遠紫外線照射、ベーキング等の硬化
処理を施したり、層32,34のレジストの溶剤を異な
らせたりするとよい。
塗布法等により高感度レジスト層32及び低感度レジス
ト層34を順次に形成する。一例として、層32,34
の厚さは、0.6μmとすることができる。感度の異な
るレジスト層を所定の条件で露光・現像したとき残膜率
がゼロになる露光時間をEthとすると、レジスト層3
2,34としては、相対的に2〜3倍程度Ethを異にす
るレジスト層を用いるとよい。また、レジスト塗布時に
層32,34のレジストが混合するのを防ぐため、高感
度レジスト層32に遠紫外線照射、ベーキング等の硬化
処理を施したり、層32,34のレジストの溶剤を異な
らせたりするとよい。
【0041】図14の工程では、レジスト層32,34
に露光・現像処理を施すことにより所望の接続孔パター
ンに対応してレジスト積層A,Bを基板10上に残存さ
せる。レジスト積層Aは、レジスト層32の一部32A
とレジスト層34の一部34Aとの積層であり、レジス
ト積層Bは、レジスト層32Aの一部32Bとレジスト
層34の一部34Bとの積層である。レジスト層34に
比べてレジスト層32は現像液に対する溶解速度が速い
ため、レジスト積層A,Bはいずれも上部より下部が細
くなるように形成される。
に露光・現像処理を施すことにより所望の接続孔パター
ンに対応してレジスト積層A,Bを基板10上に残存さ
せる。レジスト積層Aは、レジスト層32の一部32A
とレジスト層34の一部34Aとの積層であり、レジス
ト積層Bは、レジスト層32Aの一部32Bとレジスト
層34の一部34Bとの積層である。レジスト層34に
比べてレジスト層32は現像液に対する溶解速度が速い
ため、レジスト積層A,Bはいずれも上部より下部が細
くなるように形成される。
【0042】この後、図3〜6で述べたと同様の工程を
実施することにより図15に示すようにSOGからなる
絶縁膜36にレジスト積層A,Bの除去部に相当する接
続孔36a,36bを形成すると共に絶縁膜36上に接
続孔36a,36bにそれぞれ通ずる配線層38A,3
8Bを形成する。
実施することにより図15に示すようにSOGからなる
絶縁膜36にレジスト積層A,Bの除去部に相当する接
続孔36a,36bを形成すると共に絶縁膜36上に接
続孔36a,36bにそれぞれ通ずる配線層38A,3
8Bを形成する。
【0043】図13〜15に関して上記した実施形態に
よれば、図1〜6の実施形態と同様の作用効果が得られ
る他、図15に示すように接続孔36a,36bが下部
より上部で大サイズになるように形成されるため、配線
層38A,38Bの段差被覆性が改善される効果があ
る。
よれば、図1〜6の実施形態と同様の作用効果が得られ
る他、図15に示すように接続孔36a,36bが下部
より上部で大サイズになるように形成されるため、配線
層38A,38Bの段差被覆性が改善される効果があ
る。
【0044】なお、図13〜15の実施形態にあって
は、レジストの種類や層数を増やすことで様々な形状の
接続孔を得ることができる。例えば、レジスト層として
下から順に高感度、中感度、低感度の3層を用いれば、
接続孔36a,36bの開口形状を外方に向けて更に滑
らかに拡大することができる。
は、レジストの種類や層数を増やすことで様々な形状の
接続孔を得ることができる。例えば、レジスト層として
下から順に高感度、中感度、低感度の3層を用いれば、
接続孔36a,36bの開口形状を外方に向けて更に滑
らかに拡大することができる。
【0045】図16〜18は、この発明の更に他の実施
形態に係る接続孔形成法を示すものである。
形態に係る接続孔形成法を示すものである。
【0046】図16の工程では、基板10の表面に回転
塗布法等によりノボラック系樹脂等のネガレジスト層4
0を形成する。そして、レジスト層40に所望の接続孔
パターンに対応して光La,Lbを照射して露光処理を
行なう。
塗布法等によりノボラック系樹脂等のネガレジスト層4
0を形成する。そして、レジスト層40に所望の接続孔
パターンに対応して光La,Lbを照射して露光処理を
行なう。
【0047】図17の工程では、レジスト層40に現像
処理を施すことにより接続孔パターンに対応してレジス
ト層40A,40B(いずれもレジスト層40の一部)
を残存させる。ネガレジスト層40にあっては、現像す
ると露光部が残存するので、入射光の減衰度が大きい底
部ほど露光度が低下する。従って、レジスト層40A,
40Bは、上部から下部にいくほど細くなり、いわゆる
逆テーパー形状となる。
処理を施すことにより接続孔パターンに対応してレジス
ト層40A,40B(いずれもレジスト層40の一部)
を残存させる。ネガレジスト層40にあっては、現像す
ると露光部が残存するので、入射光の減衰度が大きい底
部ほど露光度が低下する。従って、レジスト層40A,
40Bは、上部から下部にいくほど細くなり、いわゆる
逆テーパー形状となる。
【0048】この後、図3〜6で述べたと同様の工程を
実施することにより図18に示すようにSOGからなる
絶縁膜42にレジスト層40A,40Bの除去部に相当
する接続孔42a,42bを形成すると共に絶縁膜42
上に接続孔42a,42bにそれぞれ通ずる配線層44
A,44Bを形成する。
実施することにより図18に示すようにSOGからなる
絶縁膜42にレジスト層40A,40Bの除去部に相当
する接続孔42a,42bを形成すると共に絶縁膜42
上に接続孔42a,42bにそれぞれ通ずる配線層44
A,44Bを形成する。
【0049】図16〜18に関して上記した実施形態に
よれば、図1〜6の実施形態と同様の作用効果が得られ
る他、図18に示すように接続孔42a,42bが下部
より上部にいくにつれて大サイズになるように(いわゆ
る順テーパー形状に)形成されるため、配線層44A,
44Bの段差被覆性が改善される効果がある。
よれば、図1〜6の実施形態と同様の作用効果が得られ
る他、図18に示すように接続孔42a,42bが下部
より上部にいくにつれて大サイズになるように(いわゆ
る順テーパー形状に)形成されるため、配線層44A,
44Bの段差被覆性が改善される効果がある。
【0050】図17に示したような逆テーパー形状のレ
ジスト層を得るためには、公知のイメージリバーサル
(画像反転)法を利用してもよい。例えばポジレジスト
層に図16に示したものと同様の接続孔パターンを露光
処理により転写した後カルボン酸に脱炭酸を起こさせる
ためのベーキング処理をポジレジスト層に施すと、ポジ
レジスト層では露光部(接続孔に対応する部分)と未露
光部(接続孔の周辺に対応する部分)とで現像時の溶解
速度の大小関係が逆転する。この後、ポジレジスト層に
現像処理を施すと、ネガパターン(露光部が残り、未露
光部が溶けたレジストパターン)が得られる。このネガ
パターンにあっては、露光部において下部から上部にい
くほど溶解速度が小さいので、図17に示したのと同様
のレジストパターンが得られる。
ジスト層を得るためには、公知のイメージリバーサル
(画像反転)法を利用してもよい。例えばポジレジスト
層に図16に示したものと同様の接続孔パターンを露光
処理により転写した後カルボン酸に脱炭酸を起こさせる
ためのベーキング処理をポジレジスト層に施すと、ポジ
レジスト層では露光部(接続孔に対応する部分)と未露
光部(接続孔の周辺に対応する部分)とで現像時の溶解
速度の大小関係が逆転する。この後、ポジレジスト層に
現像処理を施すと、ネガパターン(露光部が残り、未露
光部が溶けたレジストパターン)が得られる。このネガ
パターンにあっては、露光部において下部から上部にい
くほど溶解速度が小さいので、図17に示したのと同様
のレジストパターンが得られる。
【0051】通常、イメージリバーサル法では、側部が
基板表面と直角をなすレジストパターンを得るため、露
光後のベーキング処理の後でポジレジスト層に全面露光
処理を施すが、この全面露光処理を省略することで、図
17に示したような逆テーパー形状のレジストパターン
が得られる。逆テーパー形状のレジストパターンを得る
ためには、露光処理においてi線光又はエキシマレーザ
ー光を用いるのが好ましい。
基板表面と直角をなすレジストパターンを得るため、露
光後のベーキング処理の後でポジレジスト層に全面露光
処理を施すが、この全面露光処理を省略することで、図
17に示したような逆テーパー形状のレジストパターン
が得られる。逆テーパー形状のレジストパターンを得る
ためには、露光処理においてi線光又はエキシマレーザ
ー光を用いるのが好ましい。
【0052】図7〜12の実施形態にあっては、図8の
ドライエッチング工程においてSiN又はポリSi層2
0A,20Bが逆テーパー形状となる条件でドライエッ
チングを行なうことにより図11の工程では接続孔24
a,24bとして順テーパー形状のものを得ることがで
きる。逆テーパー形状を得るためのドライエッチング条
件としては、RIE(反応性イオンエッチング)方式の
ドライエッチャにおいてオーバーエッチ量を増やすよう
にするとよい。
ドライエッチング工程においてSiN又はポリSi層2
0A,20Bが逆テーパー形状となる条件でドライエッ
チングを行なうことにより図11の工程では接続孔24
a,24bとして順テーパー形状のものを得ることがで
きる。逆テーパー形状を得るためのドライエッチング条
件としては、RIE(反応性イオンエッチング)方式の
ドライエッチャにおいてオーバーエッチ量を増やすよう
にするとよい。
【0053】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、各実施形態に係る方法は、1層目配線の形
成に適用した後2層目以降の配線の形成に適用してもよ
い。また、1層目及び2層目の配線形成に異なる実施形
態に係る方法を適用してもよい。さらに、パターン形成
材としては、レジスト、SiN、ポリSiに限らず、他
の適宜の材料を用いてもよい。
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、各実施形態に係る方法は、1層目配線の形
成に適用した後2層目以降の配線の形成に適用してもよ
い。また、1層目及び2層目の配線形成に異なる実施形
態に係る方法を適用してもよい。さらに、パターン形成
材としては、レジスト、SiN、ポリSiに限らず、他
の適宜の材料を用いてもよい。
【0054】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、所望
の接続孔パターンに対応して形成したパターン形成材層
を絶縁膜の形成及び平面的除去の後に除去することによ
り接続孔を形成するようにしたので、ドライエッチング
による困難な孔加工を用いることなく簡単に高アスペク
ト比で微細な接続孔を形成することができ、接続孔形成
歩留りが向上する効果が得られるものである。
の接続孔パターンに対応して形成したパターン形成材層
を絶縁膜の形成及び平面的除去の後に除去することによ
り接続孔を形成するようにしたので、ドライエッチング
による困難な孔加工を用いることなく簡単に高アスペク
ト比で微細な接続孔を形成することができ、接続孔形成
歩留りが向上する効果が得られるものである。
【0055】また、基板表面の不純物ドープ領域に直結
する接続孔をこの発明に従って形成すると、ドライエッ
チングによる孔加工を使わなくて済むので、プラズマに
よる結晶欠陥等のダメージ発生、過剰エッチング、反応
生成物のデポジション等を回避できる利点がある。
する接続孔をこの発明に従って形成すると、ドライエッ
チングによる孔加工を使わなくて済むので、プラズマに
よる結晶欠陥等のダメージ発生、過剰エッチング、反応
生成物のデポジション等を回避できる利点がある。
【0056】さらに、パターン形成材層を上部より下部
が細くなるように形成するだけで簡単に接続孔の開口部
の段差を軽減でき、それによって配線の段差被覆性を改
善できる利点もある。
が細くなるように形成するだけで簡単に接続孔の開口部
の段差を軽減でき、それによって配線の段差被覆性を改
善できる利点もある。
【図1】 この発明に係る接続孔形成法におけるレジス
ト層形成工程を示す基板断面図である。
ト層形成工程を示す基板断面図である。
【図2】 図1の工程に続くレジスト現像工程工程を示
す基板断面図である。
す基板断面図である。
【図3】 図2の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
断面図である。
【図4】 図3の工程に続くエッチバック工程を示す基
板断面図である。
板断面図である。
【図5】 図4の工程に続くレジスト除去工程を示す基
板断面図である。
板断面図である。
【図6】 図5の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。
面図である。
【図7】 この発明の他の実施形態に係る接続孔形成法
におけるレジスト現像工程を示す基板断面図である。
におけるレジスト現像工程を示す基板断面図である。
【図8】 図7の工程に続くSiN又はポリSi層のパ
ターニング工程を示す基板断面図である。
ターニング工程を示す基板断面図である。
【図9】 図8の工程に続く層間絶縁膜形成工程を示す
基板断面図である。
基板断面図である。
【図10】 図9の工程に続くエッチバック工程を示す
基板断面図である。
基板断面図である。
【図11】 図10の工程に続くSiN又はポリSi除
去工程を示す基板断面図である。
去工程を示す基板断面図である。
【図12】 図11の工程に続く配線形成工程を示す基
板断面図である。
板断面図である。
【図13】 この発明の更に他の実施形態に係る接続孔
形成法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図で
ある。
形成法におけるレジスト層形成工程を示す基板断面図で
ある。
【図14】 図13の工程に続くレジスト現像工程を示
す基板断面図である。
す基板断面図である。
【図15】 図14の工程に続く絶縁膜形成工程及び配
線形成工程を示す基板断面図である。
線形成工程を示す基板断面図である。
【図16】 この発明の更に他の実施形態に係る接続孔
形成法におけるレジスト層形成工程及びレジスト露光工
程を示す基板断面図である。
形成法におけるレジスト層形成工程及びレジスト露光工
程を示す基板断面図である。
【図17】 図16の工程に続くレジスト現像工程を示
す基板断面図である。
す基板断面図である。
【図18】 図17の工程に続く絶縁膜形成工程及び配
線形成工程を示す基板断面図である。
線形成工程を示す基板断面図である。
【図19】 従来の接続孔形成法におけるレジスト現像
工程を示す基板断面図である。
工程を示す基板断面図である。
【図20】 図19の工程に続く選択エッチング工程を
示す基板断面図である。
示す基板断面図である。
【図21】 図20の工程に続く配線形成工程を示す基
板断面図である。
板断面図である。
10:基板、12,22,32,34,40:レジスト
層、14,36,42:絶縁膜、16A,16B,26
A,26B,38A,38B,44A,44B:配線
層、20:SiN又はポリSi層、24:層間絶縁膜。
層、14,36,42:絶縁膜、16A,16B,26
A,26B,38A,38B,44A,44B:配線
層、20:SiN又はポリSi層、24:層間絶縁膜。
Claims (2)
- 【請求項1】基板に所望の接続孔パターンに対応してパ
ターン形成材層を形成する工程と、 前記基板に前記パターン形成材層を覆って絶縁膜を形成
する工程と、 前記絶縁膜を前記パターン形成材層の上部が露呈するま
で平面的に除去する工程と、 この除去工程の後前記パターン形成材層を除去すること
により前記絶縁膜に前記パターン形成材層に対応する接
続孔を形成する工程とを含む接続孔形成法。 - 【請求項2】 前記パターン形成材層を形成する工程で
は前記パターン形成材層を上部より下部が細くなるよう
に形成することにより前記接続孔を形成する工程では前
記接続孔を下部より上部が大サイズとなるように形成す
ることを特徴とする請求項1記載の接続孔形成法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8148658A JPH09312336A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 接続孔形成法 |
US08/857,207 US5930672A (en) | 1996-05-20 | 1997-05-15 | Manufacture of semiconductor device having reliable and fine connection hole |
TW086106615A TW337590B (en) | 1996-05-20 | 1997-05-17 | Manufacture of semiconductor device having reliable and fine connection hole |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8148658A JPH09312336A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 接続孔形成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09312336A true JPH09312336A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15457739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8148658A Pending JPH09312336A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 接続孔形成法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5930672A (ja) |
JP (1) | JPH09312336A (ja) |
TW (1) | TW337590B (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005032759A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | 多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法 |
JP2005032758A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | 多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法 |
JP2005142326A (ja) * | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Seiko Epson Corp | コンタクトホールの形成方法、コンタクトホール、液晶パネル、半導体装置および電子機器 |
JP2005244205A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-09-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | コンタクトホールの形成方法、半導体装置の作製方法、液晶表示装置の作製方法及びel表示装置の作製方法 |
US7179733B2 (en) | 2003-03-17 | 2007-02-20 | Seiko Epson Corporation | Method of forming contact holes and electronic device formed thereby |
US7960090B2 (en) | 2007-05-23 | 2011-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Pattern forming method, pattern formed thereby, mold, processing apparatus, and processing method |
JP2019530242A (ja) * | 2016-09-30 | 2019-10-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | 自己整合ビアの形成方法 |
JP2020530663A (ja) * | 2017-08-13 | 2020-10-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | 自己整合高アスペクト比構造及びその作製方法 |
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