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JP2000260871A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JP2000260871A
JP2000260871A JP6637499A JP6637499A JP2000260871A JP 2000260871 A JP2000260871 A JP 2000260871A JP 6637499 A JP6637499 A JP 6637499A JP 6637499 A JP6637499 A JP 6637499A JP 2000260871 A JP2000260871 A JP 2000260871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
interlayer insulating
etching
forming
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6637499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naritsuyo Aoki
成剛 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP6637499A priority Critical patent/JP2000260871A/en
Publication of JP2000260871A publication Critical patent/JP2000260871A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent damage and opening defect of a substrate, when a plurality of contact holes with different depths are formed simultaneously by a method, wherein two or more kinds of insulating films with different etching rates are used. SOLUTION: This manufacturing method is provided with a process, in which a first interlayer insulating film 1 is formed on a substrate pattern in a semiconductor substrate 20, on which the substrate pattern having a step, is formed, a process in which a second interlayer insulating film 2 is formed on the first interlayer insulating film, the method is provided with a process in which the surface of the second interlayer insulating film 2 is flattened, the method is provided with a process in which a plurality of contact holes, with different depths, reaching the substrate pattern are made so as to pass the first and second interlayer insulating films. The etching rate of the first interlayer insulating film 1 and the etching rate of the second interlayer insulating film 2 under the same etching conditions are constituted so as to be different. In addition, when the surface of the second interlayer insulating film 2 is flattened by a chemical mechanical polishing(CMP), the first interlayer insulating film 1 acts as a stopper film of the CMP operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に深さの異なる複数のコンタク
トホールを形成する方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a method of forming a plurality of contact holes having different depths.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、互いに深さの異なる複数のコンタ
クトホールを有する従来の半導体装置の製造方法を、B
iCMOSプロセスを例に挙げて説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method of manufacturing a semiconductor device having a plurality of contact holes having different depths from each other will be described below.
This will be described by taking an iCMOS process as an example.

【0003】BiCMOSプロセス技術とは、バイポー
ラトランジスタとMOSトランジスタを同一の半導体基
板上に同時に作り込む技術であり、アナログ−デジタル
混載LSI等の製造に用いられる。
The BiCMOS process technology is a technology for simultaneously forming a bipolar transistor and a MOS transistor on the same semiconductor substrate, and is used for manufacturing an analog-digital mixed LSI or the like.

【0004】図4に、一般に2層ポリシリコン自己整合
構造と呼ばれるバイポーラトランジスタを有する場合
の、BiCMOSプロセスにより製造される代表素子の
断面構造図を示す。図4(a)は、化学機械的研磨(C
MP)やエッチバック等により絶縁膜の平坦化を行った
場合であり、図4(b)は絶縁膜の平坦化を行わなかっ
た場合である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a representative device manufactured by a BiCMOS process when a bipolar transistor generally called a two-layer polysilicon self-aligned structure is provided. FIG. 4A shows a chemical mechanical polishing (C
FIG. 4B shows a case where the insulating film is flattened by MP) or etch back, and FIG. 4B shows a case where the insulating film is not flattened.

【0005】図4(a)に示すように、2層ポリシリコ
ン自己整合構造のバイポーラトランジスタ部9では、ト
ランジスタの活性領域を微細に形成するために、エミッ
タ領域12およびベース領域14との電気的接続には、
ポリシリコン電極11、13を引き出し電極として用い
る。特に、エミッタポリシリコン電極11は、ベースポ
リシリコン電極13を開口した部分に形成されるため、
エミッタポリシリコン電極11の部分が高くなる。結果
的にMOSトランジスタ部10に比較して、バイポーラ
トランジスタ部9のパターンが相対的に高くなり段差が
生じる。
As shown in FIG. 4A, in a bipolar transistor portion 9 having a two-layer polysilicon self-aligned structure, an electrical connection between an emitter region 12 and a base region 14 is made in order to form an active region of the transistor finely. To connect
The polysilicon electrodes 11 and 13 are used as extraction electrodes. In particular, since the emitter polysilicon electrode 11 is formed in a portion where the base polysilicon electrode 13 is opened,
The portion of the emitter polysilicon electrode 11 becomes higher. As a result, the pattern of the bipolar transistor section 9 is relatively higher than that of the MOS transistor section 10, and a step occurs.

【0006】以上のように段差のある下地パターン上に
絶縁膜15を形成した場合、図4(b)に示すように、
下地パターンの段差gに応じて絶縁膜の段差hが生じ
る。この段差が、露光装置の焦点深度以上になると、コ
ンタクトホール16a、16b、16c、16dの開口
および後工程で配線パターンを形成するためにリソグラ
フィーによりレジストのパターニングを行う際に、レジ
ストパターンの解像不良が生じる原因となる。
As described above, when the insulating film 15 is formed on the underlying pattern having a step, as shown in FIG.
The step h of the insulating film is generated according to the step g of the underlying pattern. If this step is equal to or greater than the depth of focus of the exposure apparatus, the resolution of the resist pattern is reduced when the resist is patterned by lithography in order to form the contact holes 16a, 16b, 16c, and 16d and a wiring pattern in a later step. This causes a defect.

【0007】そこで、リソグラフィーによるレジストの
パターニングを行う際のフォーカスマージンの拡大を目
的として、熱処理によるリフロー、ドライエッチによる
全面エッチバック、およびCMPプロセスなどにより、
絶縁膜表面の平坦化処理が行われる。そのため、図4
(a)に示すように平坦化処理を行うことで、コンタク
トホール16a、16b、16c、16dを開口する位
置により層間絶縁膜15の厚さに違いが生じる。
Therefore, in order to increase the focus margin when patterning a resist by lithography, reflow by heat treatment, overall etch back by dry etching, and a CMP process are used.
The surface of the insulating film is planarized. Therefore, FIG.
By performing the flattening process as shown in (a), the thickness of the interlayer insulating film 15 varies depending on the positions where the contact holes 16a, 16b, 16c, and 16d are opened.

【0008】特に、リソグラフィーの微細化が進行する
につれ、焦点深度が浅くなるため、ウエハ表面を完全に
平坦化できるCMPプロセスが多用されるようになる。
このため下地パターン段差に起因する絶縁膜の厚みの違
いが顕著になり、複数の深さの異なるコンタクトホール
を同時に形成する技術が必要とされる。
In particular, as the lithography becomes finer, the depth of focus becomes shallower, so that a CMP process capable of completely flattening the wafer surface is often used.
For this reason, the difference in the thickness of the insulating film due to the step of the underlying pattern becomes remarkable, and a technique for simultaneously forming a plurality of contact holes having different depths is required.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、下地パターンの段差に
起因して、図4に示すように開口深さが比較的深いコン
タクトホール16dと比較的浅いコンタクトホール16
aとが存在するため、両者を同時にエッチングにより加
工する際、開口深さが深いコンタクトホール16dを十
分に開口できるようにエッチング時間を設定すると、開
口深さが浅いコンタクトホール16aにおいては過剰に
エッチングが進行し、オーバーエッチング量の増加によ
る下地パターンの損傷が生じてしまう。
Since the conventional semiconductor device is configured as described above, the contact hole 16d whose opening depth is relatively deep as shown in FIG. Relatively shallow contact hole 16
When both are processed by etching simultaneously, if the etching time is set so that the contact hole 16d having a large opening depth can be sufficiently opened, excessive etching is performed in the contact hole 16a having a small opening depth. Progresses, and the underlying pattern is damaged due to an increase in the amount of over-etching.

【0010】一方、深さの浅いコンタクトホール16a
を開口できるようにエッチング時間を設定すると、深さ
の深いコンタクトホール16dにおいては、下地パター
ンまでエッチングが進行する前にエッチングが終了して
しまい、コンタクトホールの開口不良が生じる。
On the other hand, a contact hole 16a having a small depth
If the etching time is set so that the opening can be formed, the etching is completed before the etching proceeds to the underlying pattern in the contact hole 16d having a large depth, resulting in a defective opening of the contact hole.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における半導体装置の製造方法は、段差を有
する下地回路パターンが形成された半導体基板におい
て、前記下地パターン上に第一の絶縁膜を形成する工程
と、前記第一の絶縁膜上に第二の絶縁膜を形成する工程
と、前記第二の絶縁膜の表面を平坦化する工程と、前記
第一および第二の絶縁膜を貫いて前記下地回路パターン
に達する複数の深さの異なるコンタクトホールを形成す
る工程とを備えている。前記コンタクトホールを形成す
るエッチングにおいて、同一のエッチング条件におけ
る、第一の絶縁膜のエッチング速度と第二の絶縁膜のエ
ッチング速度とが異なるように構成されている。また前
記第二の絶縁膜の表面をCMPにより平坦化する際に、
第一の絶縁膜がCMPのストッパ膜として作用するよう
に構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a first insulating film on a base substrate; A step of forming a film, a step of forming a second insulating film on the first insulating film, a step of flattening the surface of the second insulating film, and the first and second insulating films Forming a plurality of contact holes having different depths to reach the underlying circuit pattern. In the etching for forming the contact hole, the etching rate of the first insulating film is different from the etching rate of the second insulating film under the same etching condition. When planarizing the surface of the second insulating film by CMP,
The first insulating film is configured to function as a CMP stopper film.

【0012】本発明の他の実施の形態による半導体装置
の製造方法は、段差を有する下地回路パターンが形成さ
れた半導体基板において、前記下地パターン上に第一の
絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜上に第二の
絶縁膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜上に第三の
絶縁膜を形成する工程と、前記第三の絶縁膜の表面を平
坦化する工程と、前記第一、第二、および第三の絶縁膜
を貫いて前記下地回路パターンに達する複数の深さの異
なるコンタクトホールを形成する工程とを備える。前記
第三の絶縁膜をエッチングする条件において前記第二の
絶縁膜が高いエッチング選択比を持つように構成されて
いる。また、前記第三の絶縁膜の表面をCMPにより平
坦化する際に、前記第二の絶縁膜がCMPのストッパ膜
として作用するように構成されていることを特徴とす
る。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating film on a base circuit pattern on a semiconductor substrate having the base circuit pattern having a step formed thereon; A step of forming a second insulating film on the first insulating film, a step of forming a third insulating film on the second insulating film, and a step of flattening the surface of the third insulating film And forming a plurality of contact holes having different depths through the first, second, and third insulating films and reaching the underlying circuit pattern. The second insulating film is configured to have a high etching selectivity under conditions for etching the third insulating film. Further, when the surface of the third insulating film is planarized by CMP, the second insulating film is configured to act as a stopper film of CMP.

【0013】本発明の他の実施の形態による半導体装置
の製造方法は、段差を有する下地回路パターンが形成さ
れた半導体基板において、前記下地パターン上に第一の
絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜の表面を平
坦化する工程と、レジストマスク等により、前記下地パ
ターンの所望の領域上の前記第一の絶縁膜を所望の厚さ
だけ除去する工程と、前記第一の絶縁膜上に第二の絶縁
膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜の表面を平坦化
する工程と、前記第一および第二の絶縁膜を貫いて前記
下地回路パターンに達する複数の深さの異なるコンタク
トホールを形成する工程とを備える。同一のエッチング
条件において、前記第一の絶縁膜のエッチング速度と前
記第二の絶縁膜のエッチング速度とが異なるように構成
されていることを特徴とする。
[0013] In a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, in a semiconductor substrate having a stepped base circuit pattern formed thereon, a step of forming a first insulating film on the base pattern; A step of flattening the surface of the first insulating film, a step of removing the first insulating film on a desired region of the base pattern by a desired thickness with a resist mask or the like, and Forming a second insulating film on the film, flattening the surface of the second insulating film, and forming a plurality of depths reaching the underlying circuit pattern through the first and second insulating films. Forming contact holes of different sizes. Under the same etching condition, the etching rate of the first insulating film and the etching rate of the second insulating film are different from each other.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を用いてさらに具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below more specifically with reference to the drawings.

【0015】(第一の実施の形態)図1は、本発明の第
一の実施形態における半導体装置の製造方法を説明する
ために、工程順に示した半導体装置の断面図である。図
1(a)より半導体基板20上に下地パターンが形成さ
れており、その上部に第一の層間絶縁膜1と第二の層間
絶縁膜2が形成されている。ここで、第二の層間絶縁膜
2の膜厚aは下地パターンの段差b以上であるように構
成されている。次に、CMPおよびエッチバック等の平
坦化処理により、第二の層間絶縁膜2の表面の平坦化を
行う。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device shown in the order of steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1A, a base pattern is formed on a semiconductor substrate 20, and a first interlayer insulating film 1 and a second interlayer insulating film 2 are formed thereon. Here, the thickness a of the second interlayer insulating film 2 is configured to be equal to or larger than the step b of the underlying pattern. Next, the surface of the second interlayer insulating film 2 is flattened by a flattening process such as CMP and etch back.

【0016】ここで、平坦化処理による第二の層間絶縁
膜2の削り量は、第二の層間絶縁膜を堆積した直後の膜
厚a以下となるように設定する。また、CMPにより第
二の層間絶縁膜2の表面の平坦化を行う際、第二の層間
絶縁膜2をCMPで平坦化する条件において、第一の層
間絶縁膜1の加工速度が十分遅く、第一の層間絶縁膜1
がCMPのストッパ膜として作用するように構成されて
いれば、図1(b)に示すように、第二の層間絶縁膜の
平坦化により開口深さの深いコンタクトホール部に、下
地パターンの段差に起因する膜厚bだけ第二の層間絶縁
膜2を埋め込んだ構造を形成することができるととも
に、平坦化後の絶縁膜の膜厚を、第一の絶縁膜の膜厚
c、および下地パターン段差bの和(b+c)とするこ
とができるため、平坦化後の絶縁膜の膜厚を精度良く制
御することができる。
Here, the shaving amount of the second interlayer insulating film 2 by the flattening process is set to be equal to or less than the film thickness a immediately after the deposition of the second interlayer insulating film. Further, when the surface of the second interlayer insulating film 2 is flattened by CMP, the processing speed of the first interlayer insulating film 1 is sufficiently low under the condition that the second interlayer insulating film 2 is flattened by CMP. First interlayer insulating film 1
Is formed so as to act as a CMP stopper film, as shown in FIG. 1B, the step of the underlying pattern is formed in the contact hole portion having a large opening depth by flattening the second interlayer insulating film. And a structure in which the second interlayer insulating film 2 is buried by the film thickness b due to the above, the film thickness of the flattened insulating film is reduced by the film thickness c of the first insulating film, and the thickness of the underlying pattern. Since the sum of the steps b can be set to (b + c), the thickness of the insulating film after flattening can be accurately controlled.

【0017】次に、リソグラフィーにより、コンタクト
ホール7a、7bを開口するためのパターニングを行っ
たレジストマスク6を形成する。その後、エッチングに
よりコンタクトホール7a、7bを開口する。この際、
図1(c)に示すように、まず、第一の層間絶縁膜1を
エッチングすることなく、第二の層間絶縁膜2のみを選
択的にエッチングする条件により、開口深さの深いコン
タクトホール7aの第一の層間絶縁膜1の上部までエッ
チングを行う。この条件では、第一の層間絶縁膜1はエ
ッチングされないので、エッチングは第一の層間絶縁膜
1の上部が露出した時点で終了する。次に、第一の層間
絶縁膜1をエッチングする条件により、開口深さの浅い
コンタクトホール7b、と開口深さの深いコンタクトホ
ール7aの形成を同時に行う。以上の工程により形成さ
れたコンタクトホール7aと7bは、エッチングを同時
に終了することができるため、従来技術で生じていた、
開口部の深さの浅いコンタクトホールにおける、過剰な
エッチングによる下地パターンの損傷を防ぐことができ
る。
Next, a resist mask 6 which has been subjected to patterning for opening the contact holes 7a and 7b is formed by lithography. Thereafter, contact holes 7a and 7b are opened by etching. On this occasion,
As shown in FIG. 1C, first, a contact hole 7a having a large opening depth is formed by selectively etching only the second interlayer insulating film 2 without etching the first interlayer insulating film 1. Is etched to the upper part of the first interlayer insulating film 1. Under this condition, since the first interlayer insulating film 1 is not etched, the etching ends when the upper portion of the first interlayer insulating film 1 is exposed. Next, a contact hole 7b having a small opening depth and a contact hole 7a having a large opening depth are simultaneously formed under the conditions for etching the first interlayer insulating film 1. The contact holes 7a and 7b formed by the above steps can be completed at the same time, so that the contact holes 7a and 7b occur in the prior art.
Damage to the underlying pattern due to excessive etching in a contact hole having a shallow opening can be prevented.

【0018】また、第一の層間絶縁膜1に比較して、第
二の層間絶縁膜2のエッチング速度が十分速くなるよう
にエッチング条件を設定することにより、エッチング条
件を変更することなく、同一のエッチング条件で一度に
コンタクトホールのエッチングを行っても、開口部の深
さの浅いコンタクトホール7bと深いコンタクトホール
7aのエッチングをほぼ同時に終了することができ、浅
いコンタクトホール7bでの下地パターンの損傷を抑え
ることができる。
Further, by setting the etching conditions so that the etching rate of the second interlayer insulating film 2 is sufficiently higher than that of the first interlayer insulating film 1, the same etching condition can be obtained without changing the etching conditions. Even if the contact holes are etched all at once under the above etching conditions, the etching of the contact holes 7b and 7a having a shallow opening can be completed almost simultaneously, and the formation of the underlying pattern in the shallow contact holes 7b can be completed. Damage can be reduced.

【0019】また、3つ以上の深さの異なるコンタクト
ホールが、存在する場合であっても、本発明の製造方法
により、コンタクトホール形成のエッチングを同時に終
了することができる。
Further, even when there are three or more contact holes having different depths, the etching for forming the contact holes can be completed simultaneously by the manufacturing method of the present invention.

【0020】(第二の実施の形態)本発明の第二の実施
の形態においては、層間絶縁膜を3層構造とし、2層目
の層間絶縁膜2をコンタクトホール形成時のエッチング
ストッパ膜として作用させることを特徴とする。
(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, the interlayer insulating film has a three-layer structure, and the second interlayer insulating film 2 is used as an etching stopper film when forming a contact hole. It is characterized by acting.

【0021】図2は、本発明の第二の実施形態における
半導体装置の製造方法を説明するために、工程順に示し
た半導体装置の断面図である。図2(a)より半導体基
板20上に下地パターンが形成されており、その上部に
第一の層間絶縁膜1と第二の層間絶縁膜2および第三の
層間絶縁膜8が形成されている。ここで、第三の層間絶
縁膜8の膜厚dは下地パターンの段差b以上になるよう
に構成されている。次に、CMPおよびエッチバック等
の平坦化処理により、第三の層間絶縁膜8の表面の平坦
化を行う。ここで、平坦化処理による第三の層間絶縁膜
8の削り量は、第三の層間絶縁膜8の膜厚d以下となる
ように設定する。また、CMPにより第三の層間絶縁膜
8の表面の平坦化を行う際、第三の層間絶縁膜8をCM
Pで平坦化する条件において、第二の層間絶縁膜2の加
工速度が十分遅く、第二の層間絶縁膜2がCMPのスト
ッパ膜として作用するように構成されていれば、図2
(b)に示すように、第三の層間絶縁膜8の平坦化によ
り開口深さの深いコンタクトホール7aを形成する部分
に、下地パターンの段差に起因する膜厚bだけ第三の層
間絶縁膜8を埋め込んだ構造を形成することができると
ともに、平坦化後の絶縁膜の膜厚を、第一の絶縁膜の膜
厚c、第二の絶縁膜の膜厚e、および下地パターン段差
bの和(b+c+e)とすることができるため、平坦化
後の絶縁膜の膜厚を精度良く制御することができる。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device shown in the order of steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 2A, a base pattern is formed on a semiconductor substrate 20, and a first interlayer insulating film 1, a second interlayer insulating film 2, and a third interlayer insulating film 8 are formed thereon. . Here, the thickness d of the third interlayer insulating film 8 is configured to be equal to or greater than the step b of the underlying pattern. Next, the surface of the third interlayer insulating film 8 is flattened by a flattening process such as CMP and etch back. Here, the shaving amount of the third interlayer insulating film 8 by the flattening process is set to be equal to or less than the thickness d of the third interlayer insulating film 8. When the surface of the third interlayer insulating film 8 is planarized by CMP, the third interlayer insulating film 8 is
Under the condition of flattening with P, if the processing speed of the second interlayer insulating film 2 is sufficiently low and the second interlayer insulating film 2 is configured to act as a stopper film for CMP, FIG.
As shown in (b), the third interlayer insulating film 8 is formed by a thickness b due to a step of the underlying pattern in a portion where a contact hole 7a having a large opening depth is formed by flattening the third interlayer insulating film 8. 8 can be formed, and the thickness of the insulating film after planarization is reduced by the thickness c of the first insulating film, the thickness e of the second insulating film, and Since the sum (b + c + e) can be obtained, the thickness of the insulating film after planarization can be accurately controlled.

【0022】次に、リソグラフィーにより、コンタクト
ホール7a、7bを開口するためのパターニングを行っ
たレジストマスク6を形成する。その後、エッチングに
よりコンタクトホール7a、7bを開口する。この際、
図2(c)に示すように、まず、第二の層間絶縁膜2を
エッチングすることなく、第三の層間絶縁膜8のみを選
択的にエッチングする条件により、開口深さの深いコン
タクトホール7aの第二の層間絶縁膜2の上部までエッ
チングを行う。この条件では、第二の層間絶縁膜2はエ
ッチングされないので、エッチングは第二の層間絶縁膜
2の表面が露出した時点で終了する。次に、第二の層間
絶縁膜2をエッチングする条件により、開口深さの浅い
コンタクトホール7bと開口深さの深いコンタクトホー
ル7aに存在する第二の層間絶縁膜2のエッチングを行
い、続いて、第一の層間絶縁膜1をエッチングする条件
により深さの異なるコンタクトホール7a、7bの形成
を行う。
Next, a resist mask 6 which has been subjected to patterning for opening the contact holes 7a and 7b is formed by lithography. Thereafter, contact holes 7a and 7b are opened by etching. On this occasion,
As shown in FIG. 2C, first, a contact hole 7a having a large opening depth is formed by selectively etching only the third interlayer insulating film 8 without etching the second interlayer insulating film 2. Is etched to the upper part of the second interlayer insulating film 2. Under this condition, since the second interlayer insulating film 2 is not etched, the etching ends when the surface of the second interlayer insulating film 2 is exposed. Next, the second interlayer insulating film 2 existing in the contact hole 7b having a small opening depth and the contact hole 7a having a large opening depth is etched under the conditions for etching the second interlayer insulating film 2, and subsequently, Then, contact holes 7a and 7b having different depths are formed depending on the conditions for etching the first interlayer insulating film 1.

【0023】以上の工程により形成されたコンタクトホ
ール7aと7bとは、コンタクトホール形成のエッチン
グを同時に終了することができるため、従来技術で生じ
ていた、開口部の深さの浅いコンタクトホールにおけ
る、過剰なエッチングによる下地パターンの損傷を防ぐ
ことができる。
The contact holes 7a and 7b formed by the above-described processes can be simultaneously etched in the formation of the contact holes. Damage to the underlying pattern due to excessive etching can be prevented.

【0024】ここで、第一の層間絶縁膜1と第三の層間
絶縁膜8とは同一の膜種であっても構わない。また、第
一の層間絶縁膜1および第三の層間絶縁膜8にシリコン
酸化膜を用いた場合であれば、第二の層間絶縁膜2とし
てシリコン窒化膜を用いることにより、CMPの加工速
度を極端に遅くすることが容易に実現でき、第二の層間
絶縁膜2をCMPのストッパ膜とすることができる。
Here, the first interlayer insulating film 1 and the third interlayer insulating film 8 may be of the same film type. In the case where a silicon oxide film is used for the first interlayer insulating film 1 and the third interlayer insulating film 8, by using a silicon nitride film as the second interlayer insulating film 2, the processing speed of CMP can be reduced. Extremely slow delay can be easily realized, and the second interlayer insulating film 2 can be used as a CMP stopper film.

【0025】(第三の実施の形態)本発明の第三の実施
の形態においては、エッチング速度の比に対応した膜厚
の第二の絶縁膜を第一の絶縁膜の上部に埋め込んだ構造
を形成することにより、開口深さの浅いコンタクトホー
ルと深いコンタクトホールのエッチングを同時に終了さ
せることを特徴とする。
(Third Embodiment) In a third embodiment of the present invention, a structure in which a second insulating film having a thickness corresponding to the etching rate ratio is buried above the first insulating film. Is formed, the etching of the contact hole having a shallow opening depth and the etching of the deep contact hole are simultaneously completed.

【0026】図3は、本発明の第三の実施形態における
半導体装置の製造方法を説明するために、工程順に示し
た半導体装置の断面図である。図3(a)に示すよう
に、下地パターンが形成されている半導体基板上に、第
一の層間絶縁膜1を形成した後、CMPおよびエッチバ
ック等の平坦化処理により、第一の層間絶縁膜1の表面
の平坦化を行う。次に、レジストマスクによるパターニ
ングを行い、深さの浅いコンタクトホール7bを含む領
域をエッチングにより深さfだけ除去する。この際、図
3(b)に示すように、エッチングにより第一の層間絶
縁膜1を除去する厚さをf、第一の層間絶縁膜1のエッ
チング速度をV2、第二の層間絶縁膜2のエッチング速
度をV1、下地パターンの段差による絶縁膜の厚さの差
をΔhとした場合、 f=Δh(V1/(V2−V1))・・・・ と成るようにエッチング量fを設定する。次に、レジス
トを除去した後、第二の層間絶縁膜2を形成し、CMP
およびエッチバックにより表面の平坦化を行う。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device shown in the order of steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, after a first interlayer insulating film 1 is formed on a semiconductor substrate on which a base pattern is formed, a first interlayer insulating film 1 is formed by a planarization process such as CMP and etch back. The surface of the film 1 is flattened. Next, patterning is performed using a resist mask, and a region including the contact hole 7b having a small depth is removed by a depth f by etching. At this time, as shown in FIG. 3B, the thickness for removing the first interlayer insulating film 1 by etching is f, the etching rate of the first interlayer insulating film 1 is V2, and the second interlayer insulating film 2 is Where V1 is the etching rate and Δh is the difference in the thickness of the insulating film due to the step of the underlying pattern, the etching amount f is set so that f = Δh (V1 / (V2−V1)). . Next, after removing the resist, the second interlayer insulating film 2 is formed, and the CMP is performed.
Then, the surface is flattened by etch back.

【0027】以下、リソグラフィーにより、コンタクト
ホール7a、7bを開口するためのパターニングを行っ
たレジストマスク6を形成し、エッチングによりコンタ
クトホール7a、7bを開口する。
Hereinafter, a resist mask 6 which has been patterned to open the contact holes 7a and 7b is formed by lithography, and the contact holes 7a and 7b are opened by etching.

【0028】ここで、式のようにエッチング条件を設
定することにより、開口部の深さの浅いコンタクトホー
ル7bと深さの深いコンタクトホール7aとで、深さの
違いにより生じるエッチング時間の差を無くすことがで
き、オーバーエッチによる下地パターンの損傷を防ぐこ
とができる。
Here, by setting the etching conditions as in the equation, the difference in etching time caused by the difference in depth between the contact hole 7b having a small opening and the contact hole 7a having a large depth can be obtained. It can be eliminated, and damage to the underlying pattern due to overetch can be prevented.

【0029】なお、同一のエッチング条件で、第一の層
間絶縁膜1に比較して第二の層間絶縁膜2の方が、エッ
チング速度が速い場合も、同様の手法で、深さの深いコ
ンタクトホール7aの上部にエッチング速度の速い第二
の層間絶縁膜2を埋め込んだ構造を形成することによ
り、同様の効果が得られる。
In the same etching condition, when the etching rate of the second interlayer insulating film 2 is higher than that of the first interlayer insulating film 1, the same method can be used to form a deep contact. A similar effect can be obtained by forming a structure in which the second interlayer insulating film 2 having a high etching rate is buried above the hole 7a.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グ速度の異なる2種類以上の絶縁膜を用いることによ
り、コンタクトホールの開口深さにかかわらず、コンタ
クトホール形成のエッチングを同時に終了させることが
でき、複数の深さの異なるコンタクトホールを同時に形
成する際の下地の損傷や開口不良を防止することができ
る。
As described above, according to the present invention, by using two or more types of insulating films having different etching rates, the etching for forming the contact holes can be simultaneously completed regardless of the opening depth of the contact holes. This can prevent damage to the base and poor opening when simultaneously forming a plurality of contact holes having different depths.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態を説明するための工
程順に示した半導体装置の断面図
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第二の実施の形態を説明するための工
程順に示した半導体装置の断面図
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device shown in the order of steps for explaining a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第三の実施の形態を説明するための工
程順に示した半導体装置の断面図
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device shown in order of steps for describing a third embodiment of the present invention;

【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
半導体装置の断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device for describing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第一の層間絶縁膜 2 第二の層間絶縁膜 3 ポリシリコン電極 4 フィールド絶縁膜 5 拡散層 6 レジストマスク 7a,7b コンタクトホール 8 第三の層間絶縁膜 20 半導体基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First interlayer insulating film 2 Second interlayer insulating film 3 Polysilicon electrode 4 Field insulating film 5 Diffusion layer 6 Resist mask 7a, 7b Contact hole 8 Third interlayer insulating film 20 Semiconductor substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/90 A C Fターム(参考) 4M104 BB01 DD05 DD08 DD16 DD17 DD67 DD72 DD75 EE08 EE12 EE17 FF21 FF27 GG14 GG15 5F004 AA03 AA11 EA23 EA28 EB01 5F033 KK01 KK04 QQ09 QQ11 QQ21 QQ25 QQ31 QQ35 QQ39 QQ48 QQ49 RR04 RR06 TT02 XX00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 21/90 ACF term (Reference) 4M104 BB01 DD05 DD08 DD16 DD17 DD67 DD72 DD75 EE08 EE12 EE17 FF21 FF27 GG14 GG15 5F004 AA03 AA11 EA23 EA28 EB01 5F033 KK01 KK04 QQ09 QQ11 QQ21 QQ25 QQ31 QQ35 QQ39 QQ48 QQ49 RR04 RR06 TT02 XX00

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 段差を有する下地パターンが形成された
半導体基板において、前記下地パターンの上に第一の絶
縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜の上に第二の
絶縁膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜の表面を平
坦化する工程と、前記第一および第二の絶縁膜を貫いて
前記下地パターンに達する複数の深さの異なるコンタク
トホールを形成する工程とを備えた半導体装置の製造方
法であって、同一のエッチング条件における前記第一の
絶縁膜のエッチング速度と前記第二の絶縁膜のエッチン
グ速度とが異なることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
A step of forming a first insulating film on the base pattern on a semiconductor substrate on which a base pattern having a step is formed; and forming a second insulating film on the first insulating film. Forming, flattening the surface of the second insulating film, and forming a plurality of contact holes having different depths reaching the base pattern through the first and second insulating films. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of etching a first insulating film under an identical etching condition; and a step of etching a second insulating film under the same etching condition.
【請求項2】 前記第二の絶縁膜を化学機械的研磨(C
MP)により平坦化する条件において、前記第一の絶縁
膜の加工速度が十分に遅く、前記第一の絶縁膜がCMP
のストッパ膜として作用することを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second insulating film is chemically mechanically polished (C
MP), the processing speed of the first insulating film is sufficiently low, and the first insulating film
2. The film according to claim 1, wherein said film acts as a stopper film.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項3】 段差を有する下地パターンが形成された
半導体基板において、前記下地パターン上に第一の絶縁
膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜上に第二の絶縁
膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜上に第三の絶縁
膜を形成する工程と、前記第三の絶縁膜の表面を平坦化
する工程と、前記第一、第二、および第三の絶縁膜を貫
いて前記下地パターンに達する複数の深さの異なるコン
タクトホールを形成する工程とを備える半導体装置の製
造方法であって、前記第三の絶縁膜をエッチングする条
件において前記第二の絶縁膜が高いエッチング選択比を
持つことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a first insulating film on the base pattern on a semiconductor substrate on which a base pattern having a step is formed, and forming a second insulating film on the first insulating film. A step, a step of forming a third insulating film on the second insulating film, a step of flattening the surface of the third insulating film, and the first, second, and third insulating films Forming a plurality of contact holes having different depths reaching the underlying pattern through the substrate, wherein the second insulating film is etched under the condition of etching the third insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device having a high etching selectivity.
【請求項4】 前記第三の絶縁膜をCMPにより平坦化
する条件において、前記第二の絶縁膜の加工速度が十分
に遅く、前記第二の絶縁膜がCMPのストッパ膜として
作用することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の
製造方法。
4. Under the condition that the third insulating film is planarized by CMP, the processing speed of the second insulating film is sufficiently low, and the second insulating film acts as a CMP stopper film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 段差を有する下地パターンが形成された
半導体基板において、前記下地パターン上に第一の絶縁
膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜の表面を平坦化
する工程と、前記下地パターンの所望の領域上の前記第
一の絶縁膜を所望の厚さだけ除去する工程と、前記第一
の絶縁膜上に第二の絶縁膜を形成する工程と、前記第二
の絶縁膜の表面を平坦化する工程と、前記第一および第
二の絶縁膜を貫いて前記下地パターンに達する複数の深
さの異なるコンタクトホールを形成する工程とを備えた
半導体装置の製造方法であって、同一のエッチング条件
における前記第一の絶縁膜のエッチング速度と前記第二
の絶縁膜のエッチング速度とが異なることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a first insulating film on the underlying pattern on a semiconductor substrate on which an underlying pattern having a step is formed; and flattening a surface of the first insulating film; A step of removing the first insulating film on a desired region of the base pattern by a desired thickness, a step of forming a second insulating film on the first insulating film, and a step of forming the second insulating film A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of flattening a surface of a semiconductor device; and a step of forming a plurality of contact holes having different depths reaching the base pattern through the first and second insulating films. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an etching rate of the first insulating film is different from an etching rate of the second insulating film under the same etching condition.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100390948B1 (en) * 2001-06-28 2003-07-12 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming a contact hole in a semiconductor device
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