JP2000058830A - Antireflection structure and manufacture thereof - Google Patents

Antireflection structure and manufacture thereof

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JP2000058830A
JP2000058830A JP15032599A JP15032599A JP2000058830A JP 2000058830 A JP2000058830 A JP 2000058830A JP 15032599 A JP15032599 A JP 15032599A JP 15032599 A JP15032599 A JP 15032599A JP 2000058830 A JP2000058830 A JP 2000058830A
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nitrogen
oxynitride
photoresist
gate
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JP15032599A
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Japanese (ja)
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Wei William Lee
ウィリアム リー ウェイ
Hee Kushiji
ヘー クシイジイ
Shin Guokushian
シン グオクシアン
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Texas Instruments Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To limit the effect of nitrogen of the surface on a photo-resist by depositing an antireflection covering body of oxynitride silicon on a material layer, removing nitrogen from the surface region of the antireflection covering body and mounting the photo-resist. SOLUTION: The layer 104 of a polysilicon-gate material is deposited on a silicon wafer 102 with a shallow trench separator and twin-wells for a LOCOS or a CMOS device. A flattened pre-metal dielectric layer 130 is prepared on the polysilicon-gate material layer 104, nitrogen is removed from the surface region of the antireflection coating layer 150 of oxynitride silicon on the dielectric layer 130, a photo-resist is fitted onto the antireflection coating layer 150, from which nitrogen is removed, and a pattern is prepared from the antireflection coating layer 150 and metallic interconnecting bodies 142 are prepared.

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】本発明は電子半導体デバイス
に関する。さらに詳細に言えば、本発明は反射防止構造
体とその製造法に関する。
The present invention relates to electronic semiconductor devices. More particularly, the present invention relates to antireflective structures and methods of making the same.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】高集積度のデバイスを
備えた半導体集積回路は、電界効果トランジスタに対す
る短いゲート、バイポーラ・トランジスタに対する小さ
な面積領域のエミッタおよびデバイスの間の細い相互接
続体といったような、最小寸法の構造体を必要とする。
典型的には、このようなポリシリコン構造体または金属
構造体(またはポリシリコンの上の金属または金属ケイ
化物の積層体)の作成には、要求された構造体のパター
ンを有する網線を通してフォトレジストを放射線で露光
することにより、ポリシリコン層または金属層の上のフ
ォトレジスト層の中にこのような構造体の位置を定める
ことが実行される。この露光の期間中、下側の材料(例
えば、ポリシリコン、金属、…)から反射された放射線
はフォトレジストの中に生ずるパターンを劣化させる。
したがって、ポリシリコンまたは金属の上に反射防止被
覆体(ARC、antireflective coating)層が備えられ
る。市販されている反射防止被覆体は有機材料およびT
iNで構成される。これらの材料は、吸収を行うための
色素群を備えたポリマのように、その波長の放射線を強
く吸収する。
Semiconductor integrated circuits with highly integrated devices include short gates for field effect transistors, small area emitters for bipolar transistors, and thin interconnects between the devices. Requires a minimum size structure.
Typically, the creation of such polysilicon structures or metal structures (or stacks of metal or metal silicide on polysilicon) involves photolithography through a wire with the required structure pattern. By exposing the resist to radiation, the positioning of such structures in a photoresist layer above a polysilicon or metal layer is performed. During this exposure, radiation reflected from the underlying material (eg, polysilicon, metal,...) Degrades the pattern created in the photoresist.
Therefore, an antireflective coating (ARC) layer is provided over the polysilicon or metal. Commercially available anti-reflective coatings include organic materials and T
iN. These materials strongly absorb radiation at that wavelength, such as polymers with dyes for absorption.

【0003】フォトレジストに対し露光を行いそして現
像を行った後、反射防止被覆体と一定の材料(ポリシリ
コン、金属、…)とを加えて構成された下側層に対し
て、パターンに作成されたフォトレジストをエッチング
・マスクとして用いて、異方的エッチングが行われる
(または、先ず反射防止被覆体が湿式現像され、そして
次に下側材料に異方的エッチングを行うことができ
る)。このようにして最小構造線幅は、フォトレジスト
の中に現像により生ずることができる最小線幅に等しく
なる。
After exposing and developing a photoresist, a pattern is formed on a lower layer formed by adding an antireflection coating and a certain material (polysilicon, metal,...). An anisotropic etch is performed (or the antireflective coating is first wet-developed and then the underlying material can be anisotropically etched) using the photoresist as an etch mask. In this way, the minimum feature line width is equal to the minimum line width that can be produced in the photoresist by development.

【0004】線幅の限界を解決する1つの方式は、フォ
トレジストをパターンに作成し、そして次にこのパター
ンに作成されたフォトレジストに等方的エッチングを行
ってその寸法を縮小し、そしてそれによりオリジナルの
線幅をさらに縮小して模倣することである。けれどもこ
の方式は、パターンに作成されたフォトレジストの等方
的エッチングによりまた、反射防止被覆体をもエッチン
グされてしまうという問題点を有する。
One approach to overcoming line width limitations is to create a photoresist in a pattern, and then subject the photoresist created in the pattern to an isotropic etch to reduce its size, and Is to further reduce the original line width to imitate. However, this method has the problem that the isotropic etching of the patterned photoresist also etches the anti-reflective coating.

【0005】Ogawa 他の論文、2197 Proc.SPIE 722
(1994)は、酸化物で被覆されたケイ化タングステンの
上およびi線路のためのアルミニウム層の上に反射防止
被覆体(ARC)層として酸化窒化シリコン(SiX
Y Z )を用いることと、反射の際に弱め合う干渉が起
きるように4分の1波長板の厚さに従って深紫外線(波
長 248nmおよび 193nm)による露光を用いることと
を開示している。
Ogawa et al., 2197 Proc. SPIE 722
(1994) disclose silicon oxynitride (Si x O) as an anti-reflective coating (ARC) layer on oxide-coated tungsten silicide and on an aluminum layer for i-line.
And the use of the Y N Z), discloses and the use of exposure by deep ultraviolet as the thickness of the quarter wave plate so that the interference occurs destructive upon reflection (wavelength 248nm and 193 nm).

【0006】深紫外線による露光と共に用いられる化学
的に増強されたフォトレジストは、窒化シリコン、酸化
窒化シリコン、窒化タンタル、などのような窒素を含有
する表面に対して敏感である。このような窒素の中の電
子密度が高いと、それは実効的に表面におけるレジスト
の感度を低下させ、したがって露光と現像の後に「足
跡」が残る。したがって、酸化窒化シリコンをARCと
して用いる時、問題点がある。
[0006] Chemically enhanced photoresists used with deep UV exposure are sensitive to nitrogen-containing surfaces such as silicon nitride, silicon oxynitride, tantalum nitride, and the like. The high electron density in such nitrogen effectively reduces the sensitivity of the resist at the surface, thus leaving a "footprint" after exposure and development. Therefore, there is a problem when using silicon oxynitride as the ARC.

【0007】フォトレジストは、親水性の表面よりも疎
水性の表面によく接着する。したがって、Si(C
33群を備えたOH表面群の代わりに、ヘキサメチル
ジシラザン(HMDS、hexamethyldisilazane)のよう
な薬剤でウエハの表面を処理することが知られている。
自動化されたHMDS応用システムを開示している米国
特許第USP 5,501,870号を参照されたい。
[0007] Photoresists adhere better to hydrophobic surfaces than to hydrophilic surfaces. Therefore, Si (C
Instead of H 3) OH surface group with a group 3, hexamethyldisilazane (HMDS, it is known to treat the surface of the wafer with agents such as hexamethyldisilazane).
See US Pat. No. 5,501,870, which discloses an automated HMDS application system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明により、フォトレ
ジストの上の表面の窒素の効果を制限するために、酸化
窒化シリコンの反射防止被覆体(ARC)層に対するプ
ラズマ表面処理を備えた集積回路製造法が得られる。酸
化窒化シリコンは比較的に小さな誘電率を有すし、そし
て酸化窒化シリコンはゲートおよび/または相互接続体
の上の所定の位置に残留するハード・マスクとして用い
ることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, an integrated circuit having a plasma surface treatment on a silicon oxynitride anti-reflective coating (ARC) layer to limit the effect of surface nitrogen on photoresist. A manufacturing method is obtained. Silicon oxynitride has a relatively low dielectric constant, and silicon oxynitride can be used as a hard mask that remains in place over gates and / or interconnects.

【0009】本発明による反射防止被覆体とその製造法
は、標準的な集積回路処理工程と両立し得るという利点
を有する。
The anti-reflective coating according to the invention and its method of manufacture have the advantage that they are compatible with standard integrated circuit processing steps.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図面は、本発明を明確に理解する
ことを助けるための図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings are intended to aid in a clear understanding of the present invention.

【0011】概観 好ましい実施例では、酸化窒化シリコン(Six
yz)反射防止被覆体(ARC)層に対し酸素を含有す
るプラズマで処理を行う。このようなARC層は、フォ
トレジスト層とパターンに作成されるべき下側のポリシ
リコンまたは金属との間に用いられる。ARCはフォト
レジストの露光放射線がポリシリコンまたは金属から反
射されることを制限する。このことによりフォトレジス
トが偽の露光を受けるのが避けられる。好ましい実施例
のプラズマ処理により、窒素が表面から除去され、それ
により窒素によるフォトレジストの感度低下が限定され
る。図20は、窒素の除去を示した図である。酸化窒化
シリコンARC層の組成および厚さは、フォトレジスト
と下側の材料、例えばポリシリコン、窒化チタン、アル
ミニウムなど、の光学定数により選定される。
Overview In a preferred embodiment, silicon oxynitride (Si x O
y N z) performs processing in a plasma containing oxygen to antireflective coating member (ARC) layer. Such an ARC layer is used between the photoresist layer and the underlying polysilicon or metal to be patterned. The ARC limits the exposure radiation of the photoresist from being reflected from polysilicon or metal. This avoids false exposure of the photoresist. The plasma treatment of the preferred embodiment removes nitrogen from the surface, thereby limiting the loss of photoresist sensitivity due to nitrogen. FIG. 20 shows the removal of nitrogen. The composition and thickness of the silicon oxynitride ARC layer are determined by the optical constants of the photoresist and the underlying material, for example, polysilicon, titanium nitride, aluminum, and the like.

【0012】酸化窒化シリコンの屈折率および消衰係数
(これらは誘電率の平方根の実数部および虚数部であ
る)は、組成と共に変わる。(図15を見よ。)したが
って、下側の材料の反射率に従って反射波の振幅を調整
する光学定数を有するように組成が選定され、および4
分の1波長板による干渉により反射波が相殺されるよう
に、酸化窒化物層の厚さが選定される。
The refractive index and extinction coefficient (the real and imaginary parts of the square root of the dielectric constant) of silicon oxynitride vary with composition. (See FIG. 15.) Therefore, the composition was chosen to have an optical constant that adjusted the amplitude of the reflected wave according to the reflectivity of the underlying material; and
The thickness of the oxynitride layer is selected so that the reflected wave is canceled by the interference of the half-wave plate.

【0013】パターンに作成された酸化窒化シリコンの
ARC層をまたハードマスクとして用いることができ、
そしてその結果得られる集積回路は、ゲートの上または
相互接続体の上またはこれらの両方の上に残留する酸化
窒化シリコンを有することができる、またはこれらのい
ずれの上にも残留する酸化窒化シリコンを有しないこと
ができる。好ましい実施例の酸化窒化シリコンは比較的
に小さな誘電率(例えば 4.1〜4.2 、したがって酸化物
の誘電率と同程度である)を有し、したがって隣接する
相互接続体またはゲートの間の容量性結合に対するフリ
ンジング・フィールド(fringing field)に酸化窒化シ
リコンは寄与しない。
The patterned ARC layer of silicon oxynitride can also be used as a hard mask,
And the resulting integrated circuit can have the silicon oxynitride remaining on the gate and / or the interconnect or both, or the silicon oxynitride remaining on any of these Can not have. The silicon oxynitride of the preferred embodiment has a relatively low dielectric constant (e.g., 4.1-4.2, and thus is comparable to the dielectric constant of the oxide), and thus the capacitive coupling between adjacent interconnects or gates. Silicon oxynitride does not contribute to the fringing field.

【0014】好ましい第1実施例 図1〜図13は、電界効果トランジスタ(例えば、CM
OSまたはBiCMOS)を備えた集積回路の好ましい
第1実施例の製造法の種々の段階の横断面図である。こ
の実施例のリソグラフィは、0.25μmの最小線幅を有
し、および0.18μmの(ケイ化物化された)最小ポリシ
リコン線幅(ゲート長)と一緒に0.25μmの最小金属相
互接続体幅を備えた回路を有する。この好ましい実施例
は、下記の種々の段階を有する。
First Preferred Embodiment FIGS. 1 to 13 show a field effect transistor (for example, a CM).
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views of various stages of a method of manufacturing a first preferred embodiment of an integrated circuit with an OS or BiCMOS. The lithography of this example has a minimum line width of 0.25 μm and a minimum metal interconnect width of 0.25 μm (gate length) along with a minimum polysilicon line width (gate length) of 0.18 μm. Circuit provided. This preferred embodiment has the following various steps.

【0015】(1) LOCOSまたは(メモリ・セル
・アレイ・ウエルおよび・バイポーラ・デバイス埋込み
層をオプションで加えた)CMOSデバイスのための浅
いトレンチ分離体およびツイン・ウエル(twin wells)
を備えたシリコン(またはシリコン・オン・インシュレ
ータ(silicon on insulator))のウエハ102で出発
する。閾値調整注入(これはセル・トランジスタおよび
種々の周辺トランジスタに対して異なることができる)
を実行し、そしてゲート誘電体を作成する。厚さが 300
nmのポリシリコン・ゲート材料の層104が沈着され
る。図1を見よ。
(1) Shallow trench isolation and twin wells for LOCOS or CMOS devices (with optional addition of memory cell array wells and bipolar device buried layers)
Starting with a wafer 102 of silicon (or silicon on insulator) with. Threshold adjustment implant (this can be different for cell transistors and various peripheral transistors)
And create a gate dielectric. Thickness 300
A layer 104 of nm polysilicon gate material is deposited. See FIG.

【0016】(2) 流動するシランと亜硝酸酸化物か
らPECVD法により(水素添加された)酸化窒化シリ
コンの整合層110を、ポリシリコンで被覆されたウエ
ハの上に、29nmの厚さに沈着する。第2図を見よ。酸
化窒化シリコンの組成および厚さは、下側材料の反射率
に従って選定される。特にポリシリコン104の場合、
シリコンと酸素と窒素との比が38:53: 9(すなわち、
0.380.530.09)となるように組成が選定される。
このシリコンを多量に含有する酸化窒化シリコンはまた
約10%の結合水素を含むが、しかし正確な水素の割合を
測定するのは困難である。この組成体は、n=2.11およ
びk=0.55(理論的にはn=2.15およびk=0.60)とい
う測定された光学定数を与える。したがって、29nmの
厚さの層により、 248nmにおいて4分の1波長板が得
られる。波長が 193nmの場合には、層の厚さはさらに
小さくなり、そして光学定数も少し異なるであろう。酸
化窒化物の組成に関する下記の説明を見よ。
(2) Deposit a (hydrogenated) silicon oxynitride matching layer 110 from flowing silane and nitrite by PECVD to a thickness of 29 nm on a polysilicon coated wafer. I do. See FIG. The composition and thickness of the silicon oxynitride are selected according to the reflectivity of the lower material. Especially in the case of polysilicon 104,
The ratio of silicon to oxygen to nitrogen is 38: 53: 9 (ie,
S 0.38 O 0.53 N 0.09 ).
This silicon-rich silicon oxynitride also contains about 10% bound hydrogen, but it is difficult to measure the exact hydrogen percentage. This composition gives measured optical constants of n = 2.11 and k = 0.55 (theoretically n = 2.15 and k = 0.60). Thus, a 29 nm thick layer provides a quarter wave plate at 248 nm. For a wavelength of 193 nm, the layer thickness will be even smaller and the optical constants will be slightly different. See the description below for the composition of the oxynitride.

【0017】(3) このウエハを(前の段階のプラズ
マで増強された沈着容器を備えた装置の一部分であるこ
とができる)プラズマ反応器の中に入れ、そしてN2
およびArのプラズマを励起する。すると、プラズマか
らの活性酸素が酸化窒化物110の表面および表面の近
傍の窒素を置換する。mトルのN2O分圧と 130ワット
のプラズマ電力とでのプラズマ処理により、頂部約 3n
mの窒素が除去される。プラズマ処理された酸化窒化シ
リコン層の表面近傍の酸素および窒素の濃度(原子パー
セント)を示した図20を見よ。頂部 1nmの中で、酸
素が53%から約65%の増加し、そして窒素が 9%から 0
%近くに減少する。
(3) Place the wafer in a plasma reactor (which can be part of an apparatus with a plasma-enhanced deposition vessel from the previous step) and add N 2 O
And Ar plasma is excited. Then, active oxygen from the plasma replaces nitrogen on the surface of oxynitride 110 and near the surface. Plasma treatment with a partial pressure of N 2 O mTorr and a plasma power of 130 watts gives a top
m of nitrogen are removed. See FIG. 20, which shows the concentration (atomic percent) of oxygen and nitrogen near the surface of the plasma treated silicon oxynitride layer. Within the top 1 nm, oxygen increases from 53% to about 65% and nitrogen increases from 9% to 0%.
%.

【0018】フォトレジストから窒素を分離するために
酸化窒化シリコンの上に薄い(例えば、 5nmの)二酸
化シリコン層を沈着するまた別の方式では、層の平均の
組成および厚さが変更されることを断っておく。下記の
プラズマ処理の説明を参照されたい。
Another method of depositing a thin (eg, 5 nm) silicon dioxide layer over silicon oxynitride to separate nitrogen from photoresist is to alter the average composition and thickness of the layer. I refuse. See the description of the plasma treatment below.

【0019】(4) 248nmの放射線(深紫外線)に
対して感度を有しそして平均の厚さ900nmを有するフ
ォトレジスト層112を、スピン・オンにする。図3を
見よ。
(4) Spin-on photoresist layer 112 that is sensitive to 248 nm radiation (deep ultraviolet) and has an average thickness of 900 nm. See FIG.

【0020】(5) ゲートおよびゲートと同じレベル
の相互接続体に対し、網線を通して248nmの波長の放
射線でフォトレジスト112に露光を行う。露光された
最小線幅は約 250nmであることができる。フォトレジ
スト112の露光の期間中、酸化窒化シリコン110は
干渉反射防止層として作用する。フォトレジスト112
の現像を行う。LOCOS分離で可能なパターンに作成
されたフォトレジストの異なった高さを示している図4
を見よ。
(5) Exposing the photoresist 112 to the gate and the interconnect at the same level as the gate with radiation having a wavelength of 248 nm through a mesh line. The minimum line width exposed can be about 250 nm. During the exposure of the photoresist 112, the silicon oxynitride 110 acts as an interference anti-reflection layer. Photoresist 112
Is developed. FIG. 4 showing different heights of photoresist created in a pattern possible with LOCOS separation
See

【0021】(6) 等方的エッチングにより、パター
ンに作成されたフォトレジストの縮小(線幅の縮小)が
行われる。この等方的エッチングは、イオン衝突が等方
的であるように限定するために、小さなバイアスが加え
られた高密度プラズマ反応器の中の酸素・窒素のプラズ
マによるエッチングであることができる。最終的な最小
線幅は 180nmである(ただし、良好な線幅制御の場合
には60nmまでの縮小が達成可能である)。したがっ
て、最小線幅のフォトレジストは、 900nm× 250nm
から 850nm× 180nmに縮小する。図4〜図5を見
よ。図4〜図5には、パターンに作成されたオリジナル
のフォトレジスト線114がフォトレジスト線116に
縮小するのが(誇張されて)示されている。それとは異
なって、もし線幅が露光されたままで十分であるなら
ば、パターンに作成されたフォトレジストの縮小の段階
を省略することができる。
(6) The photoresist formed in the pattern is reduced (line width is reduced) by isotropic etching. This isotropic etch can be an oxygen / nitrogen plasma etch in a high density plasma reactor with a small bias applied to limit the ion bombardment to be isotropic. The final minimum linewidth is 180 nm (although down to 60 nm can be achieved with good linewidth control). Therefore, the minimum line width photoresist is 900nm x 250nm
From 850nm x 180nm. See FIGS. FIGS. 4-5 show (exaggerated) the reduction of the original photoresist line 114 created in the pattern to a photoresist line 116. Alternatively, if the line width is sufficient to remain exposed, the step of reducing the photoresist created in the pattern can be omitted.

【0022】(7) CF4または他のフッ素源を用い
た異方的プラズマ・エッチングにより、酸化窒化シリコ
ン110の露出された部分が除去される。このエッチン
グはまた、次の段階のポリシリコン104に対する(表
面酸化物を除去するための)ブレークスルー・エッチン
グとして作用する。このエッチングは、ポリシリコン・
エッチングと同じ容器の中で、直前に実行することがで
きる。このエッチングはまた、フォトレジストの高さを
約 700nmにまで縮小する。第6図を見よ。
(7) Exposed portions of silicon oxynitride 110 are removed by anisotropic plasma etching using CF 4 or another fluorine source. This etch also acts as a breakthrough etch (to remove surface oxide) on the next stage polysilicon 104. This etching is
It can be performed just before in the same container as the etching. This etch also reduces the height of the photoresist to about 700 nm. See FIG.

【0023】(8) 残った酸化窒化シリコン110と
フォトレジストとを加えたものを、ポリシリコン104
の異方的プラズマ・エッチングに対するエッチング・マ
スクとして用いて、ゲート106およびゲートと同じレ
ベルの相互接続体108が作成される。このエッチング
は、HBrに酸素を加えたプラズマで行うことができ
る。このHBrに酸素を加えたプラズマによるエッチン
グは、酸化物および酸化窒化物に対して非常に選択的で
ある。したがって、たとえポリシリコン・エッチングが
フォトレジストを除去しても、エッチングが選択的であ
るために、酸化窒化物の反射防止層は残り、そして十分
なエッチング・マスク作用が得られる。図7は、頂部に
酸化窒化物を有するゲート106と、ゲートと同じレベ
ルの相互接続体108とを示した図である。ゲート材料
によりまた、事前にベース注入を必要とするバイポーラ
・デバイスのためのポリシリコン・エミッタを得ること
ができるであろう。ゲート106の高さは 300nm、長
さは 180nmである。(図7はゲートの長さ方向の横断
面図である。典型的には、ゲートはその長さよりもはる
かに大きい幅を有する。)
(8) Add the remaining silicon oxynitride 110 and photoresist to the polysilicon 104
The gate 106 and the same level of interconnect 108 as the gate are made using as an etch mask for the anisotropic plasma etch of FIG. This etching can be performed by plasma obtained by adding oxygen to HBr. The etching by plasma obtained by adding oxygen to HBr is very selective with respect to oxides and oxynitrides. Thus, even if the polysilicon etch removes the photoresist, the anti-reflective layer of oxynitride remains because the etch is selective, and sufficient etch masking is obtained. FIG. 7 illustrates a gate 106 having oxynitride on top and an interconnect 108 at the same level as the gate. The gate material could also provide a polysilicon emitter for bipolar devices that require pre-base implantation. The height of the gate 106 is 300 nm and the length is 180 nm. (FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of a gate. Typically, the gate has a width much greater than its length.)

【0024】(9) ゲート、酸化窒化物、およびすべ
ての残留するレジストが注入マスクとして用いられて、
少量の不純物をドレインに注入することが行われる。こ
れはまた、CMOS回路またはBiCMOS回路に対す
る厳しいリソグラフィ・マスクを必要としない。これら
の回路はまた、残留するすべてのレジストを除去するで
あろう。図8を見よ。
(9) The gate, oxynitride, and any remaining resist are used as implantation masks,
Injecting a small amount of impurities into the drain is performed. It also does not require strict lithographic masks for CMOS or BiCMOS circuits. These circuits will also remove any remaining resist. See FIG.

【0025】(10) 誘電体層を整合して沈着しそし
てその後異方的エッチングを行うことにより、ゲート
(およびゲートと同じレベルの相互接続体)の上に側壁
誘電体スペーサ 120を作成する。この側壁誘電体は窒化
シリコンであることができ、そしてこの異方的エッチン
グはフッ素に不活性ガスを加えたプラズマによるエッチ
ングであることができる。この側壁スペーサ・エッチン
グはまた、ゲートおよびゲートと同じレベルの相互接続
体の頂部の上の酸化窒化物の一部分(または全部)を除
去するであろう。添加不純物を導入して、ソースおよび
ドレインが作成される。図9を見よ。また別の実施例で
は、ゲート頂部とソース/ドレインとの両方の上にシリ
サイドを作成するために、自己整合ケイ化物化が行われ
るであろう。ゲートの頂部に残っているすべての酸化窒
化物およびソース/ドレインの表面に残っているすべて
の酸化物を除去することにより、そしてブランケット金
属(blanket metal)(TiまたはCoまたはNi)の沈
着とその後に行われる下側のシリコンとの反応により、
そして次に未反応の金属(または、窒素雰囲気中のTi
のケイ化物化の場合にはTiN)を除去することによ
り、このケイ化物化が行われる。図10には、結果とし
て得られたシリサイドが示されている。
(10) Create sidewall dielectric spacers 120 over the gate (and interconnect at the same level as the gate) by aligning and depositing a dielectric layer and then performing an anisotropic etch. The sidewall dielectric can be silicon nitride and the anisotropic etch can be an etch by a plasma of fluorine plus an inert gas. This sidewall spacer etch will also remove some (or all) of the oxynitride on top of the gate and the interconnect at the same level as the gate. Sources and drains are created by introducing the added impurities. See FIG. In yet another embodiment, self-aligned silicidation will be performed to create silicide on both the gate top and the source / drain. By removing any oxynitride remaining on the top of the gate and any oxide remaining on the source / drain surfaces, and depositing a blanket metal (Ti or Co or Ni) and then Reaction with the lower silicon
Then, the unreacted metal (or Ti in a nitrogen atmosphere)
This silicidation is performed by removing TiN). FIG. 10 shows the resulting silicide.

【0026】(11) (再流動化されたBPSG、ま
たは整合化しそして平坦化された層の積層体のような)
平坦化されたプレメタル(premetal)誘電体層130を
作成する。(この平坦化は化学的機械的研磨(CMP、
chemical mechanical polishing)またはレジスト・エッ
チング・バックにより行うことができる。)その後、ソ
ース/ドレインおよびゲート/相互接続体に対する接触
のために、誘電体層120を貫通する孔をフォトリソグ
ラフィにより定めそしてエッチングにより作成する。図
10を見よ。このリソグラフィに対する反射防止層はま
た酸化窒化物であることができるが、下側の酸化物が透
明であるためにさらに深い位置における反射が重要にな
る。
(11) (such as refluidized BPSG or a stack of matched and planarized layers)
A planarized premetal dielectric layer 130 is created. (This planarization is performed by chemical mechanical polishing (CMP,
chemical mechanical polishing) or resist etching back. 3.) A hole through the dielectric layer 120 is then photolithographically defined and etched for contact to the source / drain and gate / interconnect. See FIG. The anti-reflective layer for this lithography can also be oxynitride, but the reflection at deeper locations becomes important because the underlying oxide is transparent.

【0027】(12) 1個のトランジスタと1個のコ
ンデンサとによるメモリ・セルを用いた埋込みメモリ・
セル・アレイを有する構造体の場合、ビット線路とセル
・コンデンサとを次に作成することができる。図面を明
確にするために、このような段階は図示されていない。
誘電体130の上に沈着された付随する付加的な誘電体
層は、ちょうど図の誘電体130の一部分と考えること
ができる。
(12) An embedded memory using a memory cell with one transistor and one capacitor
For structures having a cell array, bit lines and cell capacitors can then be created. Such steps are not shown for clarity.
The accompanying additional dielectric layer deposited on the dielectric 130 can be considered just a part of the dielectric 130 in the figure.

【0028】(13) 50nmのTi、50nmのTi
N、 300nmの(CuおよびSiが添加された)Wまた
はAl、50nmのTiNのような金属積層体を(孔の充
填を含めて)ブランケット沈着する。底部のTiおよび
TiNは拡散に対する障壁を形成し、および頂部のTi
Nはリソグラフィに対する反射防止被覆体を形成する。
WまたはAlの沈着の前に、底部のTiはソース/ドレ
インと反応してシリサイドを形成することができ、それ
により金属・シリコンの接触を安定化することができ
る。TiおよびTiNは、物理的蒸着(PVD、physic
al vapor deposition)または化学的蒸着(CVD、chem
ical vapor deposition)(例えば、TiCl 4 +NH3
→TiN+HCl)により沈着することができる。アル
ミニウムがPVDにより沈着されそして次に高圧下でま
たはCVDにより孔の中に強制的に沈着されることがで
きる。WをCVDにより沈着することができる。または
それとは異なって、WをCVDブランケット沈着し、そ
して次にエッチング・バックを行って孔の中にだけWを
残し、そしてその後アルミニウム・ブランケット沈着す
ることにより、孔をWで充填することができる。
(13) 50 nm Ti, 50 nm Ti
N, 300 nm W (with Cu and Si added) or
Uses a metal stack such as Al, 50 nm TiN (with hole filling).
Blanket deposit (including filling). Ti at the bottom and
TiN forms a barrier to diffusion and the top Ti
N forms an anti-reflective coating for lithography.
Prior to the deposition of W or Al, the Ti at the bottom is the source / drain
Can react with ins to form silicide, which
Can stabilize metal / silicon contact
You. Ti and TiN are formed by physical vapor deposition (PVD, physic).
al vapor deposition) or chemical vapor deposition (CVD, chem
ical vapor deposition) (for example, TiCl Four+ NHThree
(→ TiN + HCl). Al
Minium is deposited by PVD and then
Or by forced deposition into the holes by CVD.
Wear. W can be deposited by CVD. Or
In contrast, W is deposited on a CVD blanket and
And then do an etching back and put W only in the hole
Leave, then deposit aluminum blanket
This allows the holes to be filled with W.

【0029】(14) ブランケット金属140の上
に、酸化窒化シリコンの反射防止被覆層150を取り付
ける。図11を見よ。再び、金属の反射率に従う光学定
数を与えるために酸化窒化物の組成を選定し、そして4
分の1波長板となるように酸化窒化物層の厚さを選定す
る。例えば、 370nmのアルミニウムの上の30nmのT
iNの場合、反射率はポリシリコンの反射率よりも大幅
に小さく、そして酸化窒化物はほぼSi0.469 0.446
0.085 でなければならない。このSi0.469 0.446
0.085 はn=1.9 およびk=0.15を有する。この値
は、TiNおよびアルミニウムの厚さに応じて変わる
(例えば、 500nmのAlの上の24nmのTiNの場
合、Si0.440.470.085 を用いる)ことができる。
シリコンの濃度が高いとまた 4.1〜4.2 という小さな誘
電率が生ずる。この誘電率の値は二酸化シリコンの誘電
率に近く、したがって酸化窒化物は、フリンジング・フ
ィールドを拡大することにより、隣接する相互接続体の
間の容量性結合を有害な程に増大させることはない。
(14) On blanket metal 140
A silicon oxynitride antireflection coating layer 150
I can. See FIG. Again, the optical constant according to the reflectivity of the metal
Select the composition of the oxynitride to give a number, and
Select the thickness of the oxynitride layer to be a one-half wavelength plate
You. For example, 30 nm T on 370 nm aluminum
In the case of iN, the reflectance is larger than that of polysilicon
And oxynitride is almost Si0.469O0.446
N0.085Must. This Si0.469O 0.446
N0.085Has n = 1.9 and k = 0.15. This value
Depends on the thickness of TiN and aluminum
(For example, a field of 24 nm TiN over 500 nm Al
If Si0.44O0.47N0.085Is used).
If the silicon concentration is high, the small
Electricity occurs. This dielectric constant value is the dielectric constant of silicon dioxide.
Rate and therefore oxynitride
By expanding the field, adjacent interconnects can be
It does not detrimentally increase the capacitive coupling between them.

【0030】下側のキャップされていないアルミニウム
および深紫外線( 248nm)露光とは対照的に、n=2.
16およびk=0.83を取る。このことは、 248nm/4*2.
16=29nmの厚さを意味する。この消衰係数はTiNお
よびポリシリコンに対する酸化窒化物の消衰係数よりも
はるかに大きいことに注目されたい。このことは、アル
ミニウムの反射率が大きいことによる。
In contrast to the lower uncapped aluminum and deep ultraviolet (248 nm) exposure, n = 2.
Take 16 and k = 0.83. This means that 248nm / 4 * 2.
16 = means a thickness of 29 nm. Note that this extinction coefficient is much larger than the extinction coefficient of oxynitride for TiN and polysilicon. This is due to the high reflectance of aluminum.

【0031】(15) 酸化窒化シリコン層150の頂
部 2〜3 nmから窒素を除去するために、酸素を含有す
るプラズマ(例えば、N2 O)で処理を行う。前記の段
階(3)を参照されたい。
(15) In order to remove nitrogen from the top 2 to 3 nm of the silicon oxynitride layer 150, a treatment is performed with a plasma containing oxygen (for example, N 2 O). See step (3) above.

【0032】(16) フォトレジストをスピン・オン
で取り付け、そしてそれをパターンに作成して、第1レ
ベルの金属相互接続体を定める。最小線幅が 250nmの
パターンに作成されたレジスト152が示されている図
12を見よ。再び、簡単なフッ素を基本とするプラズマ
・エッチングが行われて、パターンに作成された多くの
レジストを除去することなく、露出された酸化窒化物が
除去される。相互接続体の幅はゲートの幅よりも大きい
ために、レジストの線幅の縮小は必要ではない。
(16) Photoresist is spin-on and patterned to define first level metal interconnects. See FIG. 12, which shows a resist 152 formed in a pattern with a minimum line width of 250 nm. Again, a simple fluorine-based plasma etch is performed to remove the exposed oxynitride without removing much of the patterned resist. Since the width of the interconnect is greater than the width of the gate, a reduction in resist line width is not required.

【0033】(17) パターンに作成されたレジスト
と酸化窒化物とをエッチング・マスクとして用いて、金
属に異方的プラズマ・エッチングが行われ、それにより
相互接続体142が作成される。銅が添加されたアルミ
ニウムおよびTiNに対してはいくらかのフッ素を含む
塩素を基本とするプラズマ、およびタングステンに対し
てはフッ素を基本とするプラズマが用いられる。図13
を見よ。
(17) Anisotropic plasma etching is performed on the metal using the patterned resist and oxynitride as etching masks, thereby forming interconnects 142. A chlorine-based plasma with some fluorine is used for copper-added aluminum and TiN, and a fluorine-based plasma for tungsten. FIG.
See

【0034】(18) 酸素またはオゾンを含むTEO
Sのプラズマで増強された分解により、相互接続体14
2の上に、厚さ50nmの整合した酸化物ライナ150が
沈着される。ライナ150は金属の表面を不動態化し、
そして金属原子が中間金属レベルの誘電体の中に拡散す
るのを防止する。この誘電体は、多孔質シリカまたはフ
ッ素添加されたパリレン(parylene)のような誘電率の
小さな材料であることができる。次に、ライナで被覆さ
れた相互接続体の上に、中間金属レベル誘電体が沈着さ
れる。この中間金属レベル誘電体は、第1レベルの相互
接続体と多孔質シリカおよび相互接続体の上のフッ素添
加された二酸化シリコンとの間の多孔質シリカのよう
な、2個またはさらに多数個の材料の積層体であること
ができる。
(18) TEO containing oxygen or ozone
Due to the plasma-enhanced decomposition of the S
On top of 2, a matched oxide liner 150 having a thickness of 50 nm is deposited. The liner 150 passivates the metal surface,
It prevents metal atoms from diffusing into the dielectric at the intermediate metal level. The dielectric can be a low dielectric constant material such as porous silica or fluorinated parylene. Next, an intermediate metal level dielectric is deposited over the liner coated interconnect. The intermediate metal level dielectric may be comprised of two or more porous silicas, such as porous silica between a first level interconnect and porous silica and fluorinated silicon dioxide over the interconnect. It can be a laminate of materials.

【0035】(19) 段階(11)の孔の作成と同じ
ように、中間金属レベル誘電体の中に孔が作成される。
次に、前記の段階(13)〜(18)を繰り返すことに
より、この中間金属レベル誘電体の上に第2レベル相互
接続体が作成される。同様な段階を繰り返すことによ
り、第3レベル相互接続体、第4レベル相互接続体、第
5レベル相互接続体、…を作成することができる。
(19) A hole is created in the intermediate metal level dielectric, similar to the hole creation of step (11).
Next, a second level interconnect is created on this intermediate metal level dielectric by repeating steps (13)-(18) above. By repeating similar steps, third level interconnects, fourth level interconnects, fifth level interconnects,... Can be created.

【0036】酸化窒化シリコンの組成 酸化窒化シリコンの屈折率および消衰係数は、組成と共
に変化する。図15に示されているように、窒素の濃度
が増大すると、nおよびkが増大する。したがって反射
防止層としての酸化窒化シリコンは、反射防止層からの
正味の反射率がゼロとなるように下側の材料の反射率と
適合するために、2個のパラメータ(層の厚さおよび組
成)を与える。特に、反射の回数が1回という単純な場
合を考える。すなわち、フォトレジストを透過した強度
1の放射線が反射防止層に入射し、そしてそのr%(典
型的な場合には、約 5%〜10%)が(πの位相差を伴っ
て)反射されてフォトレジストに返っていく。そして
(1−r)%が反射防止層を透過するが、この透過の際
に因子e-kt の減衰を受ける。ここで、kは消衰係数で
あり、tは反射防止層の厚さである。下側材料との界面
において、R%が(πだけの位相差を伴って)反射し、
そして残りの部分は下側材料を透過するおよび/または
吸収される。反射された部分Rはまた、戻って返る時に
反射防止層を透過するのでe-kt だけの減衰を受け、そ
して再びフォトレジストの中に入る。したがって、下側
材料から反射された部分はR(1−r)e-2ktであり、
そしてこれは最初に反射された部分rと相殺されるべき
である。この相殺が行われるためには、振幅は等しく
(r=R(1−r)e-2kt)なければなく、そして位相
はπだけ異ならなければならない。このことは、厚さt
が波長の4分の1でなければならないことを意味する。
反射防止層の中の波長は、真空中の放射線の波長λを反
射防止層の屈折率で除算したものである。したがって、
t=λ/4nとし、そして酸化窒化物の組成を比k/n
が下記の式を満たすように選定する。
Composition of Silicon Oxynitride The refractive index and extinction coefficient of silicon oxynitride change with the composition. As shown in FIG. 15, as the concentration of nitrogen increases, n and k increase. Thus, silicon oxynitride as an anti-reflective layer requires two parameters (layer thickness and composition) to match the reflectivity of the underlying material such that the net reflectivity from the anti-reflective layer is zero. )give. In particular, consider a simple case where the number of reflections is one. That is, intensity 1 radiation transmitted through the photoresist is incident on the anti-reflective layer, and r% (typically about 5% to 10%) is reflected (with a phase difference of π). Back to the photoresist. Then, (1-r)% transmits through the antireflection layer, and at the time of this transmission, it is attenuated by a factor e −kt . Here, k is the extinction coefficient, and t is the thickness of the antireflection layer. At the interface with the lower material, R% reflects (with a phase difference of π),
The remainder is then transmitted and / or absorbed by the underlying material. The reflected portion R also undergoes attenuation by e −kt as it passes through the anti-reflective layer on returning, and re-enters the photoresist. Therefore, the portion reflected from the lower material is R (1-r) e- 2kt ,
And this should be offset by the first reflected portion r. For this cancellation to take place, the amplitudes must be equal (r = R (1-r) e- 2kt ) and the phases must differ by .pi .. This means that the thickness t
Must be a quarter of the wavelength.
The wavelength in the antireflection layer is obtained by dividing the wavelength λ of the radiation in vacuum by the refractive index of the antireflection layer. Therefore,
t = λ / 4n and the composition of the oxynitride is given by the ratio k / n
Is selected so as to satisfy the following equation.

【0037】[0037]

【数1】r=R(1−r)e-kλ/4n ## EQU1 ## r = R (1-r) e -k λ / 4n

【0038】[0038]

【数2】k/n=4/λ[log(R)+log((1
−r)/r)]
K / n = 4 / λ [log (R) + log ((1
-R) / r)]

【0039】もちろん、反射率rはnおよびkとフォト
レジストの光学定数とにより定まるが、ある範囲のnお
よびkにわたって反射率rは比較的に一定である。同様
に、下側材料が一旦与えられれば、R(Rもまたnおよ
びkにより変化する)は近似的に知ることができ、そし
て要求されたk/nを与える組成を選定することができ
る。
Of course, the reflectance r is determined by n and k and the optical constant of the photoresist, but the reflectance r is relatively constant over a certain range of n and k. Similarly, once the lower material is given, R (R also varies with n and k) is approximately known, and a composition can be chosen that gives the required k / n.

【0040】図16は、酸化窒化物層の厚さが29nmの
場合のレジスト・酸化窒化物の界面および酸化窒化物・
ポリシリコンの界面における反射というさらに精密なモ
デルを用いて、レジストの中に反射されて戻ってくる正
味の反射強度を酸化窒化物の光学定数の関数として計算
したグラフである。中央の等高線の内側は、レジストの
中への正味の反射率が1%以下の領域であることを示
す。また図16には、図15に示されたような酸化窒化
シリコンのnとkの関係の曲線が、計算された正味の反
射率に重ねて示されている。この曲線は正味の反射率が
1%以下である領域の中央を通る。このことは、中央の
位置の組成を目標とすることが確固とした酸化窒化物の
パラメータを与えるであろうということを示す。
FIG. 16 shows the interface between the resist and the oxynitride when the thickness of the oxynitride layer is 29 nm.
5 is a graph of the net reflection intensity reflected back into the resist as a function of the oxynitride optical constants, using a more precise model of reflection at the polysilicon interface. The inside of the central contour indicates that the area where the net reflectivity into the resist is 1% or less. FIG. 16 also shows a curve of the relationship between n and k of silicon oxynitride as shown in FIG. 15 superimposed on the calculated net reflectance. This curve passes through the center of the region where the net reflectivity is less than 1%. This indicates that targeting the composition at the central location will provide robust oxynitride parameters.

【0041】多層金属積層体(またはケイ化物化された
ポリシリコン、など)の場合、反射のモデルはまた、下
側の金属界面からの反射を含んでいる。下記の好ましい
実施例の酸化窒化シリコンARCは小さな正味の反射を
生ずる。 (a) 360nmのアルミニウムの上の20nmのTiN
の場合、厚さ25nmのSi0.469 0.446 0.085 を用
いる。この材料はn=1.90±0.02およびk=0.14±0.02
を有する。 (b) 500nmのアルミニウムの上の25nmのTiN
の場合、Si0.440.470.085 を用いる。
In the case of a multi-layer metal stack (or silicified polysilicon, etc.), the model of reflection also includes reflection from the underlying metal interface. The preferred embodiment silicon oxynitride ARC described below produces a small net reflection. (A) 20 nm TiN on 360 nm aluminum
In this case, 25 nm thick Si 0.469 O 0.446 N 0.085 is used. This material has n = 1.90 ± 0.02 and k = 0.14 ± 0.02
Having. (B) 25 nm TiN on 500 nm aluminum
In this case, Si 0.44 O 0.47 N 0.085 is used.

【0042】これらの酸化窒化シリコンは窒素が約10%
よりも少ない組成を有するが、二酸化シリコンのように
酸素の量がシリコンの量の約2倍であるのとは対照的
に、同程度の(すなわち、10%の範囲内で等しい)量の
シリコンと酸素とを有する。しかしこれらの酸化窒化シ
リコンの誘電率は約 4.1〜4.2 であり、この誘電率の値
は酸化物の誘電率の値と同程度である。したがってこの
酸化窒化物はハード・マスクとして用いることができ、
そしてエッチングの後、金属相互接続体の頂部に残留す
ることができる。それは誘電率が小さい場合、窒化シリ
コンのような誘電率の大きな材料のように、隣接する相
互接続体の間の容量性結合が増加しないからである。図
14を見よ。図14は、相互接続体142の上の酸化窒
化シリコンARC150および厚さ 5nmの酸化物ライ
ナ160を示している。
These silicon oxynitrides contain about 10% nitrogen.
A similar (i.e., equal to within 10%) amount of silicon, as opposed to having a lesser composition but about twice the amount of silicon as silicon dioxide And oxygen. However, the dielectric constant of these silicon oxynitrides is about 4.1 to 4.2, and the value of this dielectric constant is almost the same as that of oxide. Therefore, this oxynitride can be used as a hard mask,
Then, after etching, it can remain on top of the metal interconnect. This is because lower dielectric constants do not increase the capacitive coupling between adjacent interconnects, as do high dielectric constant materials such as silicon nitride. See FIG. FIG. 14 shows a silicon oxynitride ARC 150 and a 5 nm thick oxide liner 160 over the interconnect 142.

【0043】酸化窒化物のプラズマ処理 酸化窒化シリコンARCに対する酸素を含有するプラズ
マによる表面処理は、N2 OにArを加えたプラズマに
よる実験結果を示した下記の表に示されているように、
光学的性質に及ぼす影響は非常に小さい。
Plasma Treatment of Oxynitride Surface treatment of silicon oxynitride ARC with oxygen-containing plasma is shown in the table below, which shows the experimental results with N 2 O plus Ar plasma.
The effect on optical properties is very small.

【0044】[0044]

【表1】 処理 厚さ(nm) n k 沈着したまま 31.5 1.98 0.67 20秒、 130ワット 30.8 1.93 0.65〜0.66 40秒、 130ワット 30.7 1.92 0.65 20秒、 200ワット 30.8 1.92 0.65〜0.66 酸化物キャップ 35.8 1.82 0.62Table 1 Treatment Thickness (nm) nk As deposited 31.5 1.98 0.67 20 seconds, 130 watts 30.8 1.93 0.65 to 0.66 40 seconds, 130 watts 30.7 1.92 0.65 20 seconds, 200 watts 30.8 1.92 0.65 to 0.66 Oxide cap 35.8 1.82 0.62

【0045】最後の行( 5nmの酸化物キャップ)は、
窒素除去プラズマ処理の代わりに、酸化窒化シリコンA
RCの上に薄い二酸化シリコン層を沈着するまた別の実
施例と比較される。このような酸化物キャップ方式は反
射に対してまた別の界面を導入し、そして反射防止の性
質を複雑にする。
The last row (5 nm oxide cap)
Instead of the nitrogen removal plasma treatment, silicon oxynitride A
This is compared to another embodiment where a thin layer of silicon dioxide is deposited over the RC. Such an oxide capping scheme introduces another interface for reflection and complicates the anti-reflective properties.

【0046】種々の窒素除去プラズマを用いることがで
きる。基本的な反応は、表面で酸素の1つが窒素を置き
換える反応である。したがって、酸素プラズマ(例え
ば、O 2 にArを加える)または酸素に亜窒化酸化物を
加える、などを用いることができる。N2 Oプラズマか
らの酸素原子と窒素原子との両方が酸化窒化物の表面に
衝突するが、したし酸素は優先して窒素を置き換える。
酸素を含有するガスの分圧は、1分以下の処理を得るた
めに、 100ミリトルないし10トルのような範囲にあるこ
とができるであろう。プラズマ・バイアスは、窒素除去
領域の深さを決定するのを助ける。
Various nitrogen removal plasmas can be used.
Wear. The basic reaction is that one of the oxygens places nitrogen on the surface
It is a change reaction. Therefore, oxygen plasma (eg,
O TwoTo the oxygen) or oxygen to the nitrite oxide
And the like can be used. NTwoO plasma?
Both oxygen and nitrogen atoms are on the surface of the oxynitride.
Collisions, but oxygen preferentially displaces nitrogen.
The partial pressure of the gas containing oxygen is less than 1 minute.
Be in a range such as 100 millitorr to 10 torr
And will be able to. Plasma bias, nitrogen removal
Help determine the depth of the area.

【0047】酸素プラズマ処理のまた別の実施例は、窒
素が除去された表面を得るために酸化窒化物の沈着の終
了時に、シランにN2 Oを加えたものからシランにO2
を加えたものに切り替えることである。けれどもこのま
た別の実施例は、 5nmまたはそれ以下の厚さの酸化物
膜の沈着の制御および膜の均一度の制御の問題点を有す
る。
Another embodiment of the oxygen plasma treatment is to terminate the oxynitride deposition to obtain a nitrogen-depleted surface by converting N 2 O to silane to O 2 at the end of the oxynitride.
It is to switch to the one that has been added. However, this alternative embodiment has problems with controlling the deposition of oxide films of 5 nm or less and controlling the uniformity of the film.

【0048】線幅の縮小 図17は、種々の初期のレジストの線幅に対し、定まっ
た酸素レジスト・エッチング(これは80nmのレジスト
を除去する)の場合の酸化窒化物反射防止層を用いたパ
ターンに作成されたレジスト線幅縮小の強固さを示した
図である。図17には、図17の3シグマ曲線により縮
小した線幅に見られる標準偏差が示されている。このよ
うに 220nmから60nmへの縮小は、約 2nm〜 3nm
の標準偏差を有する。酸化窒化シリコン反射防止層を用
いたこの強固な大きな線幅の縮小により、オリジナルの
レジストの線幅を、リソグラフィが十分に制御される範
囲内でパターンに作成することを可能にする。
The ray reduction 17 of width, to the line width of the various initial resist, stated oxygen resist etch (which removes the resist 80 nm) was used oxynitride antireflection layer in the case of FIG. 9 is a diagram illustrating the robustness of resist line width reduction created in a pattern. FIG. 17 shows the standard deviation seen in the line width reduced by the three-sigma curve of FIG. Thus, the reduction from 220 nm to 60 nm is about 2 nm to 3 nm.
Has a standard deviation of This robust large linewidth reduction using a silicon oxynitride antireflective layer allows the linewidth of the original resist to be patterned in a range where lithography is well controlled.

【0049】使い捨てゲートの好ましい実施例 図18a〜図18dは、酸化窒化シリコン反射防止層を
用いた集積回路製造の使い捨てゲートの方法を示した図
である。特に、基板の中に作成された側壁スペーサおよ
びソース/ドレインを備えたポリシリコン・ダミー・ゲ
ートを有するために、前記の段階(1)〜(10)を行
う。60nmだけのダミー・ゲート長を作成するために、
パターンに作成されたレジストの縮小を用いる。このこ
とは、 220nmのオリジナルのダミー・ゲート長と、そ
の後の80nmのレジスト・エッチング(図17を見よ)
により達成することができる(図17を見よ)。その結
果得られる構造体は、図9の構造体に類似している。
Preferred Embodiment of the Disposable Gate FIGS. 18a to 18d show a method of a disposable gate for manufacturing an integrated circuit using a silicon oxynitride antireflection layer. In particular, steps (1) to (10) are performed to have a polysilicon dummy gate with sidewall spacers and source / drain made in the substrate. To create a dummy gate length of only 60nm,
The reduction of the resist created in the pattern is used. This means that the original dummy gate length of 220 nm is followed by an 80 nm resist etch (see Figure 17).
(See FIG. 17). The resulting structure is similar to the structure of FIG.

【0050】TEOS酸化物のような誘電体を 500nm
の厚さに沈着し、そしてCMPのような方法で平坦化し
て、ポリシリコン・ダミー・ゲートの頂部を露出する。
図18aに、ダミー・ゲート505および誘電体530
が示されている。ダミー・ゲート505は、高さが約 2
00nm、長さが60nmであることができる。
500 nm dielectric such as TEOS oxide
And exposes the top of the polysilicon dummy gate by planarization in a CMP-like manner.
FIG. 18a shows a dummy gate 505 and a dielectric 530.
It is shown. The dummy gate 505 has a height of about 2
00 nm, length can be 60 nm.

【0051】HB+O2 のプラズマを用いて、ダミー・
ゲート505をエッチングすることにより除去する。オ
プションとして、ゲート酸化物を除去し、そしてダミー
・ゲート505の除去により残った溝の底に新しいゲー
ト酸化物を熱的に成長させる。次に、TiNまたは異な
る金属の積層体のようなゲート材料をブランケット沈着
することにより、溝を充填しそして誘電体530を被覆
する。図18bを見よ。図18bには、厚さ 200nmの
金属ゲート材料507が示されている。
Using HB + O 2 plasma, dummy dummy
The gate 505 is removed by etching. Optionally, the gate oxide is removed, and a new gate oxide is thermally grown on the bottom of the trench left by the removal of the dummy gate 505. Next, the trench is filled and the dielectric 530 is covered by blanket depositing a gate material such as TiN or a stack of different metals. See FIG. 18b. FIG. 18b shows a metal gate material 507 having a thickness of 200 nm.

【0052】ゲート材料に適合した組成(光学定数)を
有する酸化窒化シリコンを29nmの厚さに沈着し、そし
てその後酸素プラズマで表面処理を行い、そして次に 2
48nmの放射線に感度を有するフォトレジストをスピン
・オンする。フォトレジストをパターンに作成して、長
さ 250nmのゲート頂部を定め、そしてこのパターンに
作成されたフォトレジスト(線幅が縮小されていない)
を用いてゲート材料507のエッチングを行い、それに
よりT型ゲート506を作成する。図18cを見よ。
Silicon oxynitride having a composition (optical constant) compatible with the gate material is deposited to a thickness of 29 nm and then surface treated with oxygen plasma, and then
Spin on photoresist that is sensitive to 48 nm radiation. Photoresist is patterned to define a 250 nm long gate top, and photoresist created for this pattern (line width not reduced)
Is used to etch the gate material 507, thereby forming a T-type gate 506. See FIG. 18c.

【0053】誘電体の沈着、孔の作成、第1レベルの金
属相互接続体の作成などにより、前記の段階(11)〜
(19)を継続する。図18dを見よ。
The steps (11) through (11) can be accomplished by depositing dielectrics, creating holes, creating first level metal interconnects, etc.
Continue (19). See FIG. 18d.

【0054】ダマシーンの好ましい実施例 フォトレジストの線幅の縮小はゲート・レベルにだけ用
いられるので、前記の好ましい実施例の金属相互接続構
造体を、ダマシーン相互接続構造体で置き換えることが
できる。特に、孔を最初に充填する段階(13)を変更
して前記段階(1)〜(13)を繰り返し、そして次に
第2誘電体レベルを沈着し、誘電体の中の溝の位置をフ
ォトリソグラフィにより定め、そして次に誘電体にエッ
チングを行って溝を定め、そして次にブランケット金属
にCMPまたはエッチング・バックを行って溝の中の金
属だけを残し、そしてそれにより相互接続体を作成す
る。図19は、ゲート606を備えた1つの金属レベ
ル、プリメタル・レベル誘電体630、充填された孔6
44、および第1金属レベル誘電体650に対する、ダ
マシーン構造体の図である。
Damascene Preferred Embodiment Since the linewidth reduction of the photoresist is used only at the gate level, the metal interconnect structure of the preferred embodiment can be replaced with a damascene interconnect structure. In particular, the steps (1) to (13) are repeated by changing the step (13) of initially filling the holes, and then depositing a second dielectric level and photo-locating the groove in the dielectric. Define by lithography and then etch the dielectric to define the trench, and then CMP or etch back the blanket metal leaving only the metal in the trench and thereby creating the interconnect . FIG. 19 shows one metal level with gate 606, pre-metal level dielectric 630, filled hole 6
44 is an illustration of a damascene structure for the first metal level dielectric 650. FIG.

【0055】変更実施例 窒素除去表面処理または小さな誘電率のための高濃度シ
リコンを備えた、酸化窒化シリコンの反射防止被覆(A
RC)層の特徴を保持したまま、好ましい実施例を種々
に変更することができる。
Modification Example An anti-reflective coating of silicon oxynitride (A) with a nitrogen removal surface treatment or a high concentration of silicon for low dielectric constant.
Various modifications can be made to the preferred embodiment while retaining the characteristics of the (RC) layer.

【0056】例えば、酸化窒化シリコンは異なる組成を
有するが、しかしなお1個または複数個の下側の材料に
同調することができるk/n比を有することができる。
For example, silicon oxynitride can have a different composition, but still have a k / n ratio that can be tuned to one or more underlying materials.

【0057】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)(a) パターンに作成されるべき材料層の上に
酸化窒化シリコンの反射防止被覆体を沈着する段階と、
(b) 酸化窒化シリコンの前記反射防止被覆体の表面
領域から窒素を除去する段階と、(c) 窒素が除去さ
れた前記酸化窒化シリコン反射防止被覆体にフォトレジ
ストを取り付ける段階と、を有する、集積回路の製造
法。 (2) 酸化窒化シリコン反射防止被覆体に酸素プラズ
マ処理を行うことにより表面の窒素が除去され、そして
フォトレジストの接着が増進する。酸化窒化シリコンは
シリコン濃度が高くて誘電率が小さく、したがってハー
ド・マスクとして用いられた後の除去が必要でない。
With respect to the above description, the following items are further disclosed. (1) (a) depositing an anti-reflective coating of silicon oxynitride on a layer of material to be patterned;
(B) removing nitrogen from the surface region of the anti-reflective coating of silicon oxynitride; and (c) attaching a photoresist to the silicon oxynitride anti-reflective coating from which nitrogen has been removed. Manufacturing method for integrated circuits. (2) Performing oxygen plasma treatment on the silicon oxynitride anti-reflective coating removes surface nitrogen and enhances photoresist adhesion. Silicon oxynitride has a high silicon concentration and a low dielectric constant, and therefore does not require removal after being used as a hard mask.

【0058】下記の出願中特許は、本出願と関連する内
容を開示している。シリアル番号第08/678,847号、1996
年12月7日出願(TI-20565号)およびシリアル番号第
60/049,006号、1997年9月6日出願(TI-25277号)。
これらの出願は、本出願の譲受人と同じ譲受人に譲渡さ
れている。
The following pending patents disclose the contents related to the present application. Serial No. 08 / 678,847, 1996
Filed December 7, 2012 (TI-20565) and serial number
No. 60 / 049,006, filed on September 6, 1997 (TI-25277).
These applications are assigned to the same assignee as the assignee of the present application.

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

【図1】好ましい実施例の集積回路の製造法の最初の段
階の横断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the first stage of a method of manufacturing a preferred embodiment integrated circuit.

【図2】図1の次の段階の横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 1;

【図3】図2の次の段階の横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 2;

【図4】図3の次の段階の横断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 3;

【図5】図4の次の段階の横断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 4;

【図6】図5の次の段階の横断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 5;

【図7】図6の次の段階の横断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 6;

【図8】図7の次の段階の横断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 7;

【図9】図8の次の段階の横断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 8;

【図10】図9の次の段階の横断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 9;

【図11】図10の次の段階の横断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 10;

【図12】図11の次の段階の横断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 11;

【図13】図12の次の段階の横断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 12;

【図14】図13の次の段階の横断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of the next stage of FIG. 13;

【図15】組成による光学定数の変化を示した図。FIG. 15 is a diagram showing a change in an optical constant depending on a composition.

【図16】正味の反射を示した図。FIG. 16 shows a net reflection.

【図17】線幅の縮小を示した図。FIG. 17 is a diagram showing a reduction in line width.

【図18】また別の好ましい実施例の横断面図であっ
て、aは最初の段階の図、bはaの次の段階の図、cは
bの次の段階の図、dはcの次の段階の図。
FIG. 18 is a cross-sectional view of another preferred embodiment, wherein a is a diagram of the first stage, b is a diagram of the next stage after a, c is a diagram of the next stage of b, and d is a diagram of the next stage. Next stage diagram.

【図19】ダマシーンの好ましい実施例の図。FIG. 19 is a diagram of a preferred embodiment of a damascene.

【図20】酸素と窒素の分布を示した図。FIG. 20 is a diagram showing distributions of oxygen and nitrogen.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

150 反射防止被覆体 150 Anti-reflective coating

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/3205 H01L 21/88 B 21/8238 27/08 321D 27/092 (72)発明者 グオクシアン シン アメリカ合衆国 テキサス,ダラス,オー デリア ロード 11700,ナンバー417──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/3205 H01L 21/88 B 21/8238 27/08 321D 27/092 (72) Inventor Guoxian Singh United States of America Texas, Dallas, Audelia Road 11700, number 417

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a) パターンに作成されるべき材料層
の上に酸化窒化シリコンの反射防止被覆体を沈着する段
階と、(b) 酸化窒化シリコンの前記反射防止被覆体
の表面領域から窒素を除去する段階と、(c) 窒素が
除去された前記酸化窒化シリコン反射防止被覆体にフォ
トレジストを取り付ける段階と、を有する、集積回路の
製造法。
A) depositing an anti-reflective coating of silicon oxynitride on a layer of material to be patterned; and b) removing nitrogen from the surface region of the anti-reflective coating of silicon oxynitride. And (c) attaching a photoresist to the silicon oxynitride antireflective coating from which nitrogen has been removed.
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