JP3651645B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィとエッチングとにより、ウエハ上に積層された連続する複数の薄膜に対してそれぞれ異なるパターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術の一例であって、ボンディングパット部を有する配線層をウエハ上に形成する方法を、図3に基づいて工程順に説明する。
【0003】
先ず、図3(a)に示すように、ウエハ表面に形成されたシリコン酸化膜(SiO2 )1上に、下部バリア層2としてモリブデンシリサイド(MoSi2 )膜を、配線材料膜3としてアルミニウム(Al)合金膜を、反射防止膜4としてモリブデンシリサイド(MoSi2 )膜を、この順に積層する。次に、図3(b)に示すように、反射防止膜4の上にレジスト膜5Aを形成し、幅Aの配線パターン61を有する配線パターン用マスク6を用いて、このレジスト膜5Aを露光する。
【0004】
その後、現像を行うことにより、図3(c)に示すように、配線パターン61に応じたレジストパターン50Aを形成する。次に、このレジストパターン50Aをマスクとしてエッチングすることにより、図3(d)に示すように、下部バリア層2と配線材料膜3と反射防止膜4に、配線パターン61に応じた同じパターン31,24,40を形成する。
【0005】
次に、図3(e)に示すように、再び反射防止膜40の上にレジスト膜5Bを形成し、幅B(<A)のパッド隙間71を有するボンディングパットパターン用マスク7を用いて、このレジスト膜5Bを露光する。その後、現像を行うことにより、図3(f)に示すように、ボンディングパットパターンに応じたレジストパターン50Bを形成する。
【0006】
次に、このレジストパターン50Bをマスクとして反射防止膜40をエッチングすることにより、図3(g)に示すように、配線パターン31の幅方向両端の上部にパッド端部43を形成する。これにより、配線パターン31の表面にボンディングパッド部8が形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法は工程数が多いため、工程数の少ない方法が求められていた。
【0008】
本発明は、フォトリソグラフィとエッチングにより、ウエハ上に連続的に積層された複数の薄膜に対してそれぞれ異なるパターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、工程数の少ない方法を提供することを課題とする。
【0010】
フォトリソグラフィとエッチングとにより、ウエハ上に連続的に積層された複数の薄膜に対して異なるパターンを形成する工程の具体例としては、ボンディングパット部を有する配線層をウエハ上に形成する工程や、ウエハ上にキャパシタと抵抗を形成する工程がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、ボンディングパット部を有する配線層をウエハ上に形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、ウエハ上に、配線材料からなる配線材料膜と反射防止膜材料からなる反射防止膜とをこの順に積層する成膜工程と、この反射防止膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、このレジスト膜に対して、配線パターン用マスクを用いて所定照度で露光を行う第1露光工程と、この第1露光工程の後にレジストの現像を行わずに、ボンディングパットパターン用マスクを用いてレジスト膜に所定照度(例えば第1露光工程よりも低い照度)で露光を行う第2露光工程と、この第2露光工程後にレジスト膜の現像を行うことにより、配線パターンとボンディングパットパターンの両パターンに対応させた一つのレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターンをマスクとして配線材料膜および反射防止膜をエッチングするエッチング工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0012】
また、請求項2に係る発明は、ウエハ上にキャパシタと抵抗とを形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、ウエハ上に、導電性材料からなる下側導電膜、絶縁性材料からなる絶縁膜、および導電性材料からなる上側導電膜をこの順に積層する成膜工程と、上側導電膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、このレジスト膜に対して、下側導電膜に形成する第1パターンに応じた第1のマスクを用いて所定照度で露光を行う第1露光工程と、この第1露光工程の後にレジストの現像を行わずに、絶縁膜および上側導電膜に形成する第2パターンに応じた第2のマスクを用いてレジスト膜に所定照度(例えば第1露光工程よりも低い照度)で露光を行う第2露光工程と、この第2露光工程後にレジスト膜の現像を行うことにより、第1および第2の両パターンに対応させた一つのレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターンをマスクとして下側導電膜、絶縁膜、および上側導電膜をエッチングするエッチング工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態の方法を工程順に説明するための、ウエハの部分断面図である。ここでは、図1(e)に示すような、ボンディングパット部8を有する配線層をウエハ上に形成する工程を示す。
【0014】
先ず、図1(a)に示すように、表面にシリコン酸化膜(SiO2 )1が形成されているウエハ上に、下部バリア層2としてモリブデンシリサイド(MoSi2 )膜を60nm、配線材料膜3としてアルミニウム合金(Siを1at%、Cuを0.5at%含有)膜を800nm、反射防止膜4としてモリブデンシリサイド(MoSi2 )膜を40nm、この順に積層する。これが請求項2の成膜工程に相当する。
【0015】
次に、図1(b)に示すように、反射防止膜4の上に、東京応化(株)製のポジ形レジスト「TSMR CR50i−15」を塗布することにより2000nmのレジスト膜5を形成し、幅Aの配線パターン61を有する配線パターン用マスク6を用いて、このレジスト膜5を照度3000J/m2 で露光する。これが請求項2の第1露光工程に相当する。この第1露光工程により、レジスト膜5に露光部分51と未露光部分52が生じ、露光部分51はレジスト膜5の厚さ方向全体が露光されている。
【0016】
次に、レジスト膜5の現像を行わずに、図1(c)に示すように、幅B(<A)のパッド隙間71を有するボンディングパットパターン用マスク7を用いた露光を行う。すなわち、パッド隙間71が第1露光工程での未露光部分52に合うように、ボンディングパットパターン用マスク7をレジスト膜5の上方に配置して、照度760J/m2 で露光する。これが請求項2の第2露光工程に相当する。この第2露光工程により、レジスト膜5の第1露光工程での未露光部分52のうち、上側から所定厚さの部分52aが露光される。
【0017】
その後、このレジスト膜5を現像すると、図1(d)に示すように、配線パターンとボンディングパットパターンの両パターンに対応する、一つのレジストパターン50が形成される。すなわち、このレジストパターン50の幅はAであり、上部に幅Bの凹部53を有する。これが請求項2のレジストパターン形成工程に相当する。ここでは、第2露光工程後のレジスト膜5に対してポストエクスポージャーベーク(PEB)を110℃で4分間行った後、現像液として東京応化(株)製の「MND−3」を用いて60秒間現像し、その後、ポストベークを110℃で4分間行った。
【0018】
次に、レジストパターン50をマスクとして、下記の条件によりドライエッチングを行う。これにより、配線材料膜3については、レジストパターン50の下側部分31が配線パターンとして残るが、それ以外の部分32は除去される。反射防止膜4は、レジストパターン50の下側でない部分41と、レジストパターン50の凹部53の下側となる部分42が除去されて、両者の間の部分43がパッド形成部として残る。なお、下部バリア層2は、配線材料膜3と同様に、レジストパターン50の下側部分21が配線パターン31と同じパターンで残り、それ以外の部分22は除去される。
<エッチング条件>
第1ステップ
エッチングガス組成:BCl3 /SF6
エッチングガス流量:BCl3 30SCCM、SF6 40SCCM
高周波パワー:30W
圧力:16mTorr
エッチング時間:12秒
第2ステップ
エッチングガス組成:BCl3 /Cl2
エッチングガス流量:BCl3 60SCCM、Cl2 90SCCM
高周波パワー:90W
圧力:16mTorr
エッチング時間:90秒
第3ステップ
エッチングガス組成:BCl3 /SF6
エッチングガス流量:BCl3 30SCCM、SF6 40SCCM
高周波パワー:30W
圧力:16mTorr
エッチング時間:15秒
次に、下記の条件によるアッシングを行うことにより、レジストパターン50を除去する。その結果、図1(e)に示すように、配線パターン31と、その幅方向両端の上部のパッド端部43と、配線パターン31と同一のバリヤ層パターン21とが同時に形成される。また、配線パターン31の表面の両パッド端部43の間が、ボンディングパッド部8となる。
<アッシング条件>
アッシングガス組成:O2 /CF4
アッシングガス流量:O2 400SCCM、CF4 20SCCM
圧力:1.4Torr
アッシング時間:50秒
以上のように、この第一実施形態の方法によれば、2回の露光で形成された一つのレジストパターン50により、反射防止膜4と配線材料膜3と下部バリヤ層2に対するエッチングを行う。これにより、現像工程およびエッチング工程がそれぞれ一回で済むため、従来の方法よりも工程数が少なくなる。
【0019】
図2は、本発明の第二実施形態の方法を工程順に説明するための、ウエハの部分断面図である。ここでは、図2(e)に示すような、ウエハ上にキャパシタCと抵抗Rを有する半導体装置を形成する工程を示す。
【0020】
先ず、図2(a)に示すように、表面にシリコン酸化膜(SiO2 )1が形成されているウエハ上に、下側導電膜11としてポリシリコン膜を200nm、絶縁膜12としてシリコン酸化膜(SiO2 )を30nm、上側導電膜13としてポリシリコン膜を350nm、この順に積層する。これが請求項3の成膜工程に相当する。
【0021】
次に、図2(b)に示すように、上側導電膜13の上に、東京応化(株)製のポジ形レジスト「TSMR 8900 MD2」を塗布することにより1300nmのレジスト膜15を形成し、下側導電膜11に形成するキャパシタ用パターン16aおよび抵抗用パターン16bを有する第1のマスク16を用いて、このレジスト膜15を照度2100J/m2 で露光する。これが請求項3の第1露光工程に相当する。この第1露光工程により、レジスト膜15に露光部分15aと未露光部分15b,15cが生じ、露光部分15aはレジスト膜15の厚さ方向全体が露光されている。
【0022】
次に、レジスト膜15の現像を行わずに、図2(c)に示すように、抵抗幅に応じた隙間17aを有する第2のマスク17を用いた露光を行う。すなわち、隙間17aが第1露光工程での抵抗形成側の未露光部分15cに合うように、第2のマスク17をレジスト膜15の上方に配置して、照度690J/m2 で露光する。これが請求項3の第2露光工程に相当する。この第2露光工程により、レジスト膜15の第1露光工程での未露光部分15cのうち、上側から所定厚さの部分15dが露光される。
【0023】
その後、このレジスト膜15を現像すると、図2(d)に示すように、キャパシタCおよび抵抗Rの両パターンに対応する、一つのレジストパターン500が形成される。すなわち、このレジストパターン500は、塗布厚と同じ厚さで残存するキャパシタ側部分500Aと、塗布厚より薄い所定厚さで残存する抵抗側部分500Bとを有する。これが請求項3のレジストパターン形成工程に相当する。ここでは、第2露光工程後のレジスト膜15に対してポストエクスポージャーベーク(PEB)を110℃で4分間行った後、現像液として東京応化(株)製の「MND−3」を用いて50秒間現像し、その後、ポストベークを110℃で4分間行った。
【0024】
次に、レジストパターン500をマスクとして、下記の条件によりドライエッチングを行う。これにより、下側導電膜11については、レジストパターンのキャパシタ側部分500Aおよび抵抗側部分500Bの下側部分11a,11bは残り、それ以外の部分11cは除去される。絶縁膜12および上側導電膜13は、レジストパターンのキャパシタ側部分500Aの下側部分12a,13aのみが残り、それ以外の部分12b,13bは除去される。
<エッチング条件>
第1ステップ
エッチングガス組成:Cl2
エッチングガス流量:40SCCM
高周波パワー:40W
圧力:5mTorr
エッチング時間:10秒
第2ステップ
エッチングガス組成:Cl2 /O2
エッチングガス流量:Cl2 36SCCM、O2 4SCCM
高周波パワー:40W
圧力:5mTorr
エッチング時間:125秒
次に、下記の条件によりアッシングを行うことによりレジストパターン500を除去する。その結果、図2(e)に示すように、ウエハ表面のシリコン酸化膜1上に、導電膜11a,13aと絶縁膜12aとで構成されるキャパシタC、および下側導電膜11bで構成される抵抗Rを有する半導体装置が形成される。
<アッシング条件>
第1ステップ
アッシングガス組成:O2 /CHF3
アッシングガス流量:O2 300SCCM、CHF3 30SCCM
圧力:1.4Torr
アッシング時間:60秒
第2ステップ
アッシングガス組成:O2
アッシングガス流量:800SCCM
高周波パワー:900W
圧力:0.85Torr
アッシング時間:60分
以上のように、この第二実施形態の方法によれば、2回の露光で形成された一つのレジストパターン500により、上側導電膜13と絶縁12と下側導電膜11に対するエッチングを行う。これにより、現像工程およびエッチング工程がそれぞれ一回で済むため、従来の方法よりも工程数が少なくなる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来よりも少ない工程で、ウエハ上に連続的に積層された複数の薄膜に対してそれぞれ異なるパターンを形成することができる。その結果、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態の方法を工程順に説明するための、ウエハの部分断面図である。
【図2】本発明の第二実施形態の方法を工程順に説明するための、ウエハの部分断面図である。
【図3】ボンディングパット部を有する配線層をウエハ上に形成する従来の方法を工程順に説明するための、ウエハの部分断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン酸化膜
2 下部バリア層
3 配線材料膜
4 反射防止膜
5 レジスト膜
6 配線パターン用マスク
7 ボンディングパットパターン用マスク
8 ボンディングパット部
11 下部導電膜
12 絶縁膜
13 上部導電膜
15 レジスト膜
16 第1のマスク
17 第2のマスク
31 配線パターン
50 レジストパターン
500 レジストパターン
C キャパシタ
R 抵抗
Claims (2)
- ボンディングパット部を有する配線層をウエハ上に形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
ウエハ上に、配線材料からなる配線材料膜と反射防止膜材料からなる反射防止膜とをこの順に積層する成膜工程と、この反射防止膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、このレジスト膜に対して、配線パターン用マスクを用いて所定照度で露光を行う第1露光工程と、この第1露光工程の後にレジストの現像を行わずに、ボンディングパットパターン用マスクを用いてレジスト膜に所定照度で露光を行う第2露光工程と、この第2露光工程後にレジスト膜の現像を行うことにより、配線パターンとボンディングパットパターンの両パターンに対応させた一つのレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターンをマスクとして配線材料膜および反射防止膜をエッチングするエッチング工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - ウエハ上にキャパシタと抵抗とを形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
ウエハ上に、導電性材料からなる下側導電膜、絶縁性材料からなる絶縁膜、および導電性材料からなる上側導電膜をこの順に積層する成膜工程と、上側導電膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、このレジスト膜に対して、下側導電膜に形成する第1パターンに応じた第1のマスクを用いて所定照度で露光を行う第1露光工程と、この第1露光工程の後にレジストの現像を行わずに、絶縁膜および上側導電膜に形成する第2パターンに応じた第2のマスクを用いてレジスト膜に所定照度で露光を行う第2露光工程と、この第2露光工程後にレジスト膜の現像を行うことにより、第1および第2の両パターンに対応させた一つのレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターンをマスクとして下側導電膜、絶縁膜、および上側導電膜をエッチングするエッチング工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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