JPH01241125A

JPH01241125A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH01241125A
Application number: JP6734788A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kurihara; 栗原　眞太郎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1989-09-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、導電層をパターニングする半導体装置の製造
方法に関し、特に導電層上に所要の材料膜を用いて反射
防止膜を形成し、微細なパターンを得るような半導体装
置の製造方法に関する。

〔発明の概要〕

“　本発明は、例えばフォトリソグラフィに使用するよ
うな導電層上に反射防止膜を形成する半導体装置の製造
方法において、高融点金属珪化物等の導電層上に、ＣＶ
’Ｄ法による非晶質シリコン膜。

シリコン窒化膜、ポリシリコン膜等の各膜を形成するこ
とにより、十分な反射防止特性を得るものである。

〔従来の技術〕

素子の微細化に伴い、リングラフィにおけるレジスト層
の形状及び寸法の制御性がより厳しい精度で要求される
ようになってきている。

ところで、導電層をバターニングする場合に、その導電
層の反射によるパターンの寸法精度の劣化を防止するた
めに、バターニングすべき導電層の表面に反射防止膜を
形成する技術がある。そして、このような反射防止膜を
用いた例として、その反射防止膜にスパンタされたシリ
コン層を用いた技術があり、このような技術は特開昭６
１−１７１１３１号公報にも記載されている。

また、直接、導電層を精度良くパターニングする目的で
反射防止膜の形成を行う技術に関するものではないが、
フォトマスクを製造する際に、シリコン窒化膜を反射防
止膜としながらパターニングする関連技術もあり、この
ような技術は特開昭５４−２１２７３号公報にも記載さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、素子の微細化に従って配線層とじて用いられ
る導電層もその材料が変化してきており、従来のアルミ
配線層からタングステンシリサイドといった高融点金属
珪化物などの材料が用いられてきている。

一般に、反射防止膜としての機能を果たすためには、膜
厚や光源の波長の他、反射防止膜を構成する材料の屈折
率や下地の材料或いはレジスト層の屈折率等を考慮する
必要があるが、最適な反射防止特性を得るためには、こ
れら諸条件を総合的に配慮する必要がある。

そこで、本発明は、十分な反射の防止特性を得るような
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法においては、反射防止膜
の下地層として高融点金属珪化物が用いられる。この高
融点金属珪化物は、タングステン。

モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ等の材料にシリ
コンを含有する材料であり、金属層やポリシリコン層等
の材料層上に高融点金属珪化物を積層した構造や、金属
、半導体材料部などを一部含有する構造であっても良い
。そして、反射防止膜としては、化学的気相成長法によ
り形成された非晶質シリコン膜、シリコン窒化膜２ポリ
シリコン膜の各膜が形成される。また、他の手段として
は、反射防止膜としてシリコン窒化膜を用い、その下地
層としてポリシリコン層とすることができる。

上記高融点金属珪化物上に非晶質シリコン膜を化学的気
相成長法により形成するときでは、リソグラフィを行う
光源の波長に応じて、その膜厚を選択することができる
。例えば、光源が４００〜４５０ｎｍの範囲にあるｈ線
（４０５ｎｍ）やｇ線（４３６ｎｍ）である時には、そ
の膜厚を５０人〜２００人程度とすることができる。

また、ポリシリコン層や高融点金属珪化物上にシリコン
窒化膜を形成するときでも同様に、リソグラフィを行う
光源の波長に応じて、その膜厚を選択することができる
。例えばポリシリコン層やタングステンシリサイド層を
下地層とし、且つ光源にｇ線を用いる場合では、シリコ
ン窒化膜の膜厚を３５０人〜７５０人程度、より好まし
くは５５０人近傍の値とすることができ、ｉ線（３６５
ｎｍ）の場合では、例えば膜厚を４６０人程度の値にで
きる。また、波長２６０　ｎｍ以下のエキシマレーザ−
を光源とする場合にも用いることができる。このシリコ
ン窒化膜は、その形成方法に限定されない。

さらに、高融点金属珪化物上にポリシリコン膜を形成す
る場合では、例えば、３５０〜４５０ｎｍの範囲のｉ線
、ｈ線５　ｇ線が含まれる波長域の光源を使用して、上
記ポリシリコン膜の膜厚を７００人前後の膜厚とするこ
ともできる。

〔作用〕

本発明においては、下地層としての導電層は高融点金属
珪化物やポリシリコン層である。反射防止膜はその膜厚
及び屈折率等の要因によって光の干渉から反射率を低減
させるものであるが、これら材料層に対して、上記各種
の反射防止膜をそれぞれ形成した場合についての個々具
体的な作用機構は必ずしも明らかでない。しかし、反射
率の低減効果が現れることは、以下の実施例に記載する
実験例に基づき説明することができる。

〔実施例〕

初めに、第１図ａ〜第１図ｄを参照しながら、各実施例
に共通な工程について説明する。

まず、第１図ａに示すように、基板１１上に、パターニ
ングされる高融点金属珪化物層若しくはポリシリコン層
としての下地層１が形成される。

この下地層１は、例えば、図示のようにフィールド絶縁
膜１２やゲート絶縁膜１３上に亘って形成されるが、こ
れに限定されず、各種基板や眉間絶縁膜の上部の如き各
種構造の上部に形成することができ、下地層１がポリサ
イド構造のように２重構造であっても良い。

次に、第１図すに示すように、その下地層１上に反射防
止膜２が形成される。この反射防止膜２は、次の各実験
例より明らかになるように、下地層Ｉを高融点金属珪化
物とした場合では、化学的気相成長法により形成された
非晶質シリコン膜。

シリコン窒化膜、ポリシリコン膜の各材料からなる膜と
される。また、下地層１をポリシリコン層とした場合で
は、反射防止膜２をシリコン窒化膜としても良い。

この反射防止膜２の膜厚は、フォトリソグラフィに使用
する光源の波長に応じた膜厚とされ、より好ましくは、
反射率を最も低くするような膜厚とされる。

次に、反射防止膜２上にフォトレジスト層３が形成され
、このフォトレジスト層３が選択的に露光される。この
とき上記下地層１上の反射防止膜２による光の干渉作用
によって、その反射が抑えられ、第１図Ｃに示すように
、微細なパターンで精度良くフォトレジスト層３を露光
することができる。

そして、微細パターンに選択的に露光されたフォトレジ
スト層３をマスクとして、第１図ｄに示すように、エツ
チングを行う。このエツチングによって上記下地層１が
パターニングされ、そのパターニングされた下地層１が
配線層或いはその他の層として用いられる。

次に、第２図〜第５図を用いながら、より具体的な実施
例について説明する。

第１の実施例本実施例は、上記下地層１を高融点金属珪化物Ｎ（タン
グステンシリサイド層）とし、反射防止膜２を非晶質シ
リコン膜とした例である。

第２図は、反射率の波長依存性を各膜厚（０゜５０．１
００，１５０，２００人）のもので測定した結果を示し
ており、その横軸は波長、縦軸は反射率をそれぞれ示し
ている。

すなわち、第２図中、実線Ａ０は反射防止膜としての非
晶質シリコン膜を形成していない例のデータであり、そ
の反射率はおよそ５０％台の波長に依存しないデータと
なっている。また、第２図中、細い破線Ａ１は、非晶質
シリコン膜を５０人の膜厚で形成した例のデータであり
、波長３２０ｎｍ以下では、タングステンシリサイド層
自身の反射率より低い反射率を示すことから、反射防止
膜として機能することが判る。また、第２図中、−点鎖
線Ａ２は非晶質シリコン膜を１００人の膜厚で形成した
例のデータであり、太い破線Ａ、は、非晶質シリコン膜
を１５０人の膜厚で形成した例のデータであり、二点鎖
線Ａ４は非晶質シリコン膜を２００人の膜厚で形成した
例のデータである。

これら曲線Ａ２〜Ａ４においても、同様に、所要の波長
以下で反射率がタングステンシリサイド層自身の反射率
より低い反射率となる。このため、その範囲の光源を用
いることで、反射防止を図ることができる。

特に、非晶質シリコン膜を化学的気相成長法により形成
したときでは、スパッタリング法により形成した場合に
比較して多少膜厚を厚めにすれば良（、リソグラフィを
行う光源の波長に応じて、その膜厚を選択し、例えば、
光源が４００〜４５０ｎｍ程度のｈ線（４０５ｎｍ）や
ｇ線（４３６ｎｍ）である時には、その膜厚を５０人〜
２００人程度とすることができる。

第２の実施例第２の実施例は、上記下地層１を高融点金属珪化物層（
タングステンシリサイド層）とし、反射防止膜２をシリ
コン窒化膜（プラズマ・ナイトライド膜）とした例であ
る。

第３図は、反射率の波長依存性を各膜厚（０゜５５０人
）のもので測定した結果を示しており、その横軸は波長
、縦軸は反射率をそれぞれ示している。

第３図中、実線Ｂ、は反射防止膜としてのシリコン窒化
膜を″形成していない例のデータであり、第２図の実線
Ａ０と同様のデータである。また、第３図中、破線Ｂ１
は、シリコン窒化膜をおよそ５５０人の膜厚でタングス
テンシリサイド層上に形成したときのデータであり、４
００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の範囲の波長に対して、その
反射率が十分に小さくなるような膜厚に形成されている
ことが判る。

ここで、シリコン窒化膜の膜厚ｄをおよそ５５０人とし
た理由については、シリコン窒化膜の屈折率ｎｓｉは約
２であり、光源の波長λ。を４３６ｎｍ　（＃ｇ線）と
すると、理論上、１／４波長のとき最小の反射率を与え
ることから、ｄ＝（′／４）−Ａｏ　／ｎｓｚ”ｉ５５０　（人）・
・・■とした。従って、光源の波長が変化すれば、上記
０式に合わせて、シリコン窒化膜の膜厚ｄを変化させれ
ば良く、或いは、シリコン窒化膜の化学量論的組成比（
ストイキオメトリ）が変化するに従って屈折率も変化す
ることから、膜質に応じてシリコン窒化膜の膜厚を変え
るようにすることもできる。−例として、上記光源の波
長λ。をｇｌｍとする時では、シリコン窒化膜の膜厚ｄ
を５５０人±２００人程度の範囲に設定することができ
、上記光源の波長λ０をｉ線とする時では、シリコン窒
化膜の膜厚ｄを４６０人±２００人程度の範囲に設定す
ることができる。

第３の実施例本実施例は、上記下地Ｎ１を高融点金属珪化物層（タン
グステンシリサイド層）とし、反射防止膜２をポリシリ
コン膜とした例である。

第４図は、反射率の波長依存性を各膜厚（０゜約７００
人）のもので測定した結果を示しており、その横軸は波
長、縦軸は反射率をそれぞれ示している。

第４図中、実線Ｃ０は反射防止膜としてのポリシリコン
膜を形成していない例のデータであり、第２図の実線Ａ
ｏ等と同様のデータである。また、第４図中の破線Ｃ３
は、ポリシリコン膜をおよそ７００人の膜厚でタングス
テンシリサイド層上に形成したときのデータであり、お
よそ３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長の範囲で、その反射
率を低下させることができる。従って、ｇ線やｈ線等の
光源に有効となる。さらに、第４図中、−点鎖線Ｃ２は
その形成する膜厚を薄くシた場合、−点鎖線Ｃ１はその
形成する膜厚を厚くした場合にそれぞれ相当し、その結
果、光源の波長が変化した場合であっても、その膜厚を
変えることによって、反射防止膜として用いることが可
能となることが判る。

第４の実施例本実施例は、下地層１をポリシリコン層とし、その上部
に被着される反射防止膜２をシリコン窒化膜とした例で
ある。

第５図は、反射率の波長依存性を各膜厚（０゜約５５０
人）のもので測定した結果を示しており、その横軸は波
長、縦軸は反射率をそれぞれ示している。なお、本実施
例において、ポリシリコン層゛の膜厚はおよそ３０００
人であり、その下部にはシリコン酸化膜がおよそ２００
人の膜厚で設けられている。

第５図中、実線Ｄ０は反射防止膜としてのシリコン窒化
膜を形成していない例のデータであり、その下地層１で
あるポリシリコン層の特質から、およそ４００ｎｍ以上
の波長の範囲で、波長に依存しながら反射率が振動する
ような反射率の特性を有している。次に、第５図中、破
線り、はそのポリシリコン層上にシリコン窒化膜を約５
５０人の膜厚で形成したときのデータである。この結果
は、波長３００ｎｍの少し短波長側で反射率が増加する
他は、全面的に反射率を抑えることができ、特に、２６
０ｎｍ以下の波長域や４００ｎｍ〜５００ｎｍの間の波
長域で極めて反射率が低くなるところがある。従って、
露光する光源の波長に応じて、シリコン窒化膜の膜厚を
選択して、ポリシリコン層上に形成することで、その反
射率を十分に低下させることができ、微細なパターンを
形成することが容易に行われるようになる。

なお、本発明の半導体装置の製造方法は、上述の各実施
例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲での種々の
変更が可能である。

〔発明の効果〕

本発明の半導体装置の製造方法は、上述のような高融点
金属珪化物層やポリシリコン層上に、所要の材料の反射
防止膜を形成することから、その材料の特質に応した反
射防止効果を得ることができ、素子の微細化や高密度化
を容易に実現させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｄは本発明の半導体装置の製造方法に
共通な各工程を説明するためのそれぞれ工程断面図、第
２図はタングステンシリサイド層上に非晶質シリコン膜
を形成した例の反射率の波長依存性を示す特性図、第３
図はタングステンシリサイド層上にシリコン窒化膜を形
成した例の反射率の波長依存性を示す特性図、第４図は
タングステンシリサイド層上にポリシリコン膜を形成し
た例の反射率の波長依存性を示す特性図、第５図はポリ
シリコン層上にシリコン窒化膜を形成した例の反射率の
波長依存性を示す特性図である。１・・・下地層２・・・反射防止膜３・・・フォトレジスト層ＦＡＩＪｒｒキ（Ｏｌｏ）反龜Ｔ摩　（’／、）手続ネ甫正書（自発）昭和６３年ｌＯ月η日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高融点金属珪化物上に非晶質シリコン膜を化学的
気相成長法より形成し、その非晶質シリコン膜を用いて
反射防止を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法
。
（２）高融点金属珪化物上にシリコン窒化膜を形成し、
そのシリコン窒化膜を用いて反射防止を行うことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
（３）高融点金属珪化物上にポリシリコン膜を形成し、
そのポリシリコン膜を用いて反射防止を行うことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
（４）高融点金属珪化物をタングステンシリサイドとす
る請求項（１）、（２）または（３）記載の半導体装置
の製造方法。
（５）ポリシリコン層上にシリコン窒化膜を形成し、そ
のシリコン窒化膜を用いて反射防止を行うことを特徴と
する半導体装置の製造方法。