JPH03231422A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03231422A
JPH03231422A JP2791590A JP2791590A JPH03231422A JP H03231422 A JPH03231422 A JP H03231422A JP 2791590 A JP2791590 A JP 2791590A JP 2791590 A JP2791590 A JP 2791590A JP H03231422 A JPH03231422 A JP H03231422A
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JP
Japan
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layer
mask
intermediate layer
insulating layer
resist
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JP2791590A
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Inventor
Hajime Aoyama
肇 青山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 多層構造のマスクによる選択的イオン注入法を用いて製
造される半導体装置に関し。
多層構造マスクにおける5i02から成る中間層を除去
する際に、多層構造マスクの下地となっているSin、
を主成分とする絶縁層が侵食されて層厚が減少したり、
前記中間層の残渣による基板表面の汚染を防止すること
を目的とし。
イオン注入におけるイオンを阻止可能な厚さを有するレ
ジスト層(61)と該レジスト層(61)をエツチング
するためのマスクを構成する中間層(62)とを有して
成る多層構造のマスク(6)を用いて行われる半導体装
置の製造において、半導体装置が形成された基板(1)
の一表面上に絶縁層(4)を形成し、前記中間層(62
)を除去する際に用いられる剥離剤に対して耐性を有し
且つ該絶縁層(4) とは選択的に除去可能な物質から
成る保護層(5)を該絶縁層(4)上に形成し、該保護
層(5)上に前記レジスト層(61)および中間層(6
2)を順次形成し、該基板(1)に画定されたイオン注
入すべき領域上において該保護層(5)を選択的に表出
する開口(7)を該前記レジスト層(61)および中間
層(62)に順次形成して前記多層構造マスク(6)を
形成し、該開口(7)から表出する該保護層(5)およ
びその直下の該絶縁層(4)を通して該イオン注入領域
に対して不純物を選択的にイオン注入し、前記イオン注
入工程において用いられた該多層構造マスク(6)にお
ける該中間層(62)を前記剥離剤を用いて除去し且つ
該レジスト層(61)を除去したのち該保護層(5)を
選択的に除去して該絶縁層(4)を表出する諸工程を含
むことから構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多層構造のマスクによる選択的イオン注入法
を用いて製造される半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
イオン注入による埋め込み層の形成、あるいは。
ROM (読出し専用メモリ)を構成するMOS  )
ランジスタの閾値電圧(V−h)の制御による書込み等
を目的として、 1MeVないしそれ以上の高エネルギ
ーイオンを絶縁層等を通してイオン注入することが行わ
れている。このような高エネルギーイオンを選択的にイ
オン注入する際のマスクとしては1例えばノボラック樹
脂から成るレジスト層が用いられる。このレジスト層は
、前記高エネルギーイオンを阻止するために、2μ−程
度の比較的大きな層厚が必要とされる。
一方、半導体集積回路の高密度化にともなって。
MOSトランジスタ等の素子寸法が縮小され、したがっ
て、前記高エネルギーイオンを注入する領域が微細化す
る。その結果、イオン注入領域に対応する微細な開口を
前記層厚のレジスト層に形成する必要がある。上記の高
エネルギーイオン注入用のマスクを1通常の感光性レジ
ストとフォトリソグラフィにより形成しても、所望の開
口精度を得ることが困難であり、これを解決するものと
して。
二層(Bi−1evel)または三層(Tri−1ev
el)の多層構造マスクが登場した。
〔発明が解決しようとする課題〕
例えば三層構造のマスクの一般的構造は、ノボラック樹
脂から成る厚いレジスト層上に1例えばスピンオングラ
スと呼ばれる水溶性の珪酸を塗布・乾燥して成る5iO
1層(中間層)と感光性レジスト層とを積層したもので
ある。感光性レジスト層は1通常のフォトリソグラフ技
術によりパターンニングされ、この感光性レジスト層を
マスクとしてSiO□中間層をエツチングし1次いで+
 SiO□中間層をマスクとする異方性ドライエツチン
グにより。
厚いレジスト層をパターンニングしてイオン注入用のマ
スクが作製される。
このようにして得られたマスクを用いて高エネルギーの
イオン注入を行ったのち、 Sing中間層およびレジ
スト層を除去する。この除去には1次の二つの方法があ
る。
(1)例えば1周知のドライエツチング法を用いて5i
n2中間層を除去し9次いで、多層cp、あるいはCH
F、に0□を添加した混合ガスを用いるRIE(リアク
ティブイオンエツチング)法によりレジスト層を除去す
る。
(2)レジスト層を溶剤により溶解することにより。
SiO□中間層を同時に剥離する。(いわゆるリフトオ
フ法) しかし、従来は、上記において次のような問題があった
■前者においては、一般に下地の絶縁層が5iozを主
成分として成るため、 Sin、中間層を除去する際に
、イオン注入マスクの開口内に表出する下地絶縁層が侵
食される。その結果、絶縁層の厚さが減少し、この上に
配線を形成した場合に絶縁不良が生じたり、絶縁層表面
に凹凸が生じ、この絶縁層上に形成された配線層に凹凸
部段差によるカバレッジ不良を生じ、配線抵抗の増大や
断線を生じたり、また、絶縁層の侵食が大きい場合には
、基板上の半導体回路が露出してしまう。
■後者においては、レジスト層が溶解されることにより
剥離したSiO□中間層の微小な残渣が、下地絶縁層表
面に再付着して表面に微小な凹凸が生じる。その結果、
この上に配線を形成した場合に導通不良や断線等の障害
を生じる。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、三層構造マスク
の下地絶縁層の絶縁不良や1その上に形成された配線の
導通不良や断線等の発生を防止することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、イオン注入におけるイオンを阻止可能な厚
さを有するレジスト層(61)と該レジスト層(61)
をエツチングするためのマスクを構成する中間層(62
)とを有して成る多層構造のマスク(6)を用いて行わ
れる半導体装置の製造において、半導体装置が形成され
た基板(1)の一表面上に絶縁層(4)を形成する工程
と、前記中間層(62)を除去する際に用いられる剥離
剤に対して耐性を有し且つ該絶縁層(4)とは選択的に
除去可能な物質から成る保護層(5)を該絶縁層(4)
上に形成する工程と、該保護層(5)上に前記レジスト
層(61)および中間層(62)を順次形成する工程と
、該基板(1)に画定されたイオン注入すべき領域上に
おいて該保護層(5)を選択的に表出する開口(7)を
該前記レジスト層(61)および中間層(62)に順次
形成して前記多層構造マスク(6)を形成する工程と、
該開口(7)から表出する該保護層(5)およびその直
下の該絶縁層(4)を通して該イオン注入領域に対して
不純物を選択的にイオン注入する工程と、前記イオン注
入工程において用いられた該多層構造マスク(6)にお
ける該中間層(62)を前記剥離剤を用いて除去し且つ
該レジスト層(61)を除去したのち該保護層(5)を
選択的に除去して該絶縁層(4)を表出する工程とを含
むことを特徴とする本発明に係る半導体装置の製造方法
によって達成される。
〔作 用〕
多層構造のマスクと下地絶縁層との間に保護層を設け、
多層構造マスクにおけるSiO□中間層をエツチング除
去する際に前記下地絶縁層が侵食されることを防止する
。これにより、下地絶縁層の層厚の減少や表面における
凹凸の発生がなく、この上に配線を形成した場合の絶縁
不良、あるいは。
前記配線の導通不良や断線が回避される。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の詳細な説明図であって、同図(a)に
示すように2例えばp型のシリコン基板1には、ゲート
電極2とn型のソース・ドレイン3から成るnos t
−ランジスタが形成されている。そして、シリコン基板
1の表面上には、 5iOzから成る厚さ約0.2μm
の絶縁層4が形成されている。
例えば9周知のCVD (化学気相成長)法を用いて。
上記シリコン基板1表面上に、厚さ約200人の多結晶
から成るシリコン]i5を前記保護膜として形成する。
シリコン層5は1例えば多結晶シリコンから成るターゲ
ットを9周知の平行平板電極型のスパッタリング装置を
用いてアルゴン雰囲気中でスパッタリングして形成すれ
ばよい。
次いで、シリコン層5上に5周知のようにして。
三層構造のマスク6を形成する。すなわち、ノボラック
樹脂レジスト溶液(例えば東京応化社製の品番0CR)
を塗布・乾燥して成る厚さ約1μ霧のレジスト層61.
水溶性珪酸溶液(例えば東京応化社製の品番0CD)を
塗布・乾燥して成る厚さ0.2μ−の中間層62.およ
び、感光性レジスト溶液(例えば東京応化社製の品番0
FPR−860OA)を塗布・乾燥して成る感光性レジ
スト層63を順次積層する。
次いで9通常のフォトリソグラフ技術を用いて感光性レ
ジスト層63をパターンニングし、第1図(ハ)に示す
ように、開ロアを形成する。開ロアは。
後述する高エネルギーイオンが注入される領域。
例えばシリコン基板lにおけるゲート電極2直下のチャ
ネル領域に対応しており、開口寸法は9例えば0.7μ
m×2μmである。
次いで、開ロア内に表出する中間層62を、感光性レジ
スト層63をマスクとして選択エツチングする。このエ
ツチングは1例えばCF、またはCHF 3と0□との
混合ガスをエツチング剤とする周知のドライエツチング
法を用いて行えばよい。このようにして、第1図(C)
に示すように、開ロアは中間層62に伸び、その内部に
レジスト層61が表出する。
次いで、感光性レジスト層63を除去したのち。
中間層62をマスクとして、シリコン基板1表面に垂直
方向の異方性エツチングを施し、第1図(d)に示すよ
うに、開ロア内に表出するレジスト層61をエツチング
する。この異方性エツチングは1例えばCF、と0□の
混合ガスをエツチング剤とする周知のリアクティブエツ
チング(RIE)法を用いて行えばよい。この異方性エ
ツチングにおいては、シリコン層5はエツチングされず
、ストッパとして機能する。また、このエツチング工程
において、−般に、感光性レジスト層63もエツチング
されて消失してしまう。
上記のようにして開ロアはレジスト層61に伸び。
三層構造のマスクが完成される。そこで、シリコン基板
1表面金体に1例えば硼素(B)のようなP型不純物を
イオン注入する。このときの加速エネルギーは、硼素イ
オン(B゛)がシリコン層5.絶縁層4およびゲート電
極2を透過可能であり、かつ、レジスト層61を透過し
ない範囲の値に選ばれる。シリコン層5と絶縁層4とレ
ジスト層61が前記の層厚を有し、ゲート電極2の層厚
が0.2μmであるとすれば、加速エネルギーは1〜2
 MeVの範囲に設定すればよい。同図において符号8
はイオン注入された硼素(B)を模式的に示す。
上記ののち1周知のRIE(リアクティブイオンエツチ
ング)法により中間層62を除去し1次いで周知の02
を用いるアッシング法およびウェット処理によりレジス
ト層61を除去する。中間層62およびレジスト層61
の除去において、絶縁層4は、第1図(e)に示すよう
に、シリコン層5により保1されているため、侵食され
ない。次いで1周知のRIE法により、第1図(f)に
示すように、シリコン層5を除去する。この除去におい
て、絶縁層4は侵食されない。したがって、絶縁層4の
層厚に変化は生じず、また、その上表面に凹凸も生じな
い。
次いで、絶縁層4の所定位置にコンタクトホールを形成
したのち、絶縁層4上に9例えばアルミニウム層を堆積
し、これをパターンニングして。
ソース・ドレイン3に接続する所定形状の配線9を形成
して半導体装置が完成する。
上記におけるシリコン層5から成る保護層は。
中間層62の除去において下地絶縁層4を保護するため
のものであり、その層厚は、この目的を達成するために
充分な値に選べばよい。また、前記保護層の材料は、中
間層62と絶縁層4の各々と選択的エツチングが可能で
あり、かつ、イオン注入において不純物イオンが透過可
能なものから選ばれる。中間層62および絶縁層4がS
iO□から成る場合には、前記保護層の材料としては、
シリコン層以外に5周知のCVD法によって形成される
5iJ4層を用いることができる。ただし、下地絶縁層
に対する保護効果を保証可能な層厚に設定されることは
言うまでもない。
上記実施例においては、三層構造のマスクを用いる場合
に本発明を適用したが、二層構造のマスクを用いる場合
にも本発明は適用可能である。
〔発明の効果〕 本発明によれば、多層構造のマスクを用いて選択的に不
純物をイオン注入して製造される半導体装置における絶
縁層の絶縁不良やこの絶縁層上に形成される配線の導通
不良あるいは断線等の障害が低減され、半導体装置の製
造歩留りおよび信頼性を向上可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の工程説明図である。 図において。 1はシリコン基板、  2はゲート電極。 3はソース・ドレイン、  4は絶縁層。 5はシリコン層、  6は三層構造マスク。 7は開口、  8は硼素(B)原子。 9は配線、61はレジスト層。 62は中間層、63は感光性レジスト層である。 本究明の−′X施例の工程説明図 第1図(での )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 イオン注入におけるイオンを阻止可能な厚さを有するレ
    ジスト層(61)と該レジスト層(61)をエッチング
    するためのマスクを構成する中間層(62)とを有して
    成る多層構造のマスク(6)を用いて行われる半導体装
    置の製造において、 半導体装置が形成された基板(1)の一表面上に絶縁層
    (4)を形成する工程と、 前記中間層(62)を除去する際に用いられる剥離剤に
    対して耐性を有し且つ該絶縁層(4)とは選択的に除去
    可能な物質から成る保護層(5)を該絶縁層(4)上に
    形成する工程と、 該保護層(5)上に前記レジスト層(61)および中間
    層(62)を順次形成する工程と、 該基板(1)に画定されたイオン注入すべき領域上にお
    いて該保護層(5)を選択的に表出する開口(7)を該
    前記レジスト層(61)および中間層(62)に順次形
    成して前記多層構造マスク(6)を形成する工程と、 該開口(7)から表出する該保護層(5)およびその直
    下の該絶縁層(4)を通して該イオン注入領域に対して
    不純物を選択的にイオン注入する工程と、前記イオン注
    入工程において用いられた該多層構造マスク(6)にお
    ける該中間層(62)を前記剥離剤を用いて除去し且つ
    該レジスト層(61)を除去したのち該保護層(5)を
    選択的に除去して該絶縁層(4)を表出する工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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