JPH03272131A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

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） この発明は、多層配線構造を有する半導体素子の製造方
法に関するものである。

（従来の技術） 従来、多層配線構造を有する半導体素子の製造方法とし
て、例えば特開昭６２−２３９５４８号、特開昭６２−
２４７５４９号及び特開昭６２−２７１４５号に開示さ
れているものがある。そしてこれらの方法では、層間絶
縁膜としてスピンオングラス膜（以下ｓＯＧ膜と云う）
を用いることにより、基板の平坦化効果が得られること
が知られている。

以下これらの方法の概略を第３図〜第６図により説明す
る。

まず、第３図の例を説明する。第３図（ａ）において、
下地層２１上の層間絶縁膜２２に対して、常法の如くホ
トリソグラフィー処理及びエツチング処理を施し、スル
ーホール２４を形成する。同図において２３は第１層金
属配線である。

次に第３図（ｂ）の様に、ＳＯＧ膜２５をスピンコード
及び加熱処理により形成する。

そして、第３図（Ｃ）の様に、上述の第１層金属配線２
３の上面が露出するまでｓＯＧ膜２５をエツチングする
。この時、前記層間絶縁膜２２と第１層金属配線２３の
空隙にはＳＯＧ膜２５が残り基板上面が平坦化され、続
いて第３図（ｄ）の様に第２層金属配線２６を形成する
のである。

第４図は他の従来例を説明するものであり、同図（ａ）
において３】は下地層、３２は層間絶縁膜、３３は第１
層金属配線であり、同図（ｂ）の如く、上記層間絶縁膜
３２を形成した後、ＳＯＧ膜３５を形成し、基板の平坦
化を行う。そして更に、スルーホール３４を形成（第４
図（Ｃ））した後、第２層金属配線３６を形成するので
ある。

上記の従来の方法は、いずれもパターン形成において有
効な基板平坦化技術であり、パターン微細化に寄与する
ものであった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、かかる従来の方法においては、いずれも
下地の上記第１層金属配線の表面が金属であることから
紫外光に対しての反射率が高い。

従って、上述のホトリソグラフィー技術によるホトレジ
ストのパターニング時、該ホトレジストを露光した光が
金属表面で高率で反射する。そしてこの高率反射光は決
まった方向とは限らず、これらの影響でホトレジストに
局部的に過剰露光部が不規則に発生する。これを具体的
に第５図により説明する。この例は、特に基板（図示せ
ず）上の下地段差５１上に形成された第１金属配線５２
の部分での反射光の影響を示すものである。

即ち露光々線５９はＳＯＧ膜５６を通過し、配線５２の
表面で高率反射し、その傾斜部の一部からの乱反射光が
ホトレジスト５５の側部に到達して過剰露光部５７を生
ずる。

そして現像されたホトレジスト４０の形状は、不規則に
上面部分がなくなったり（例えば第６図（ａ））、上面
の角部が消失（第６図（ｂ））、及びそれらの側面部で
くびれ（第６図（Ｃ））が発生したりする（以下これら
の現象を総称してハレーション効果という）。

かかるパターンを用いての下地膜エツチングは、それら
の部分的寸法及び形状変化を招き、即ちパターン寸法精
度を著しく低下させる等の重大な問題があった。

この発明は、以上述べた配線金属表面、特に下地段差を
有する配線金属表面での高率反射によるホトレジストの
回路パターン形成に悪影響を及ぼす上述のハレーション
効果を低減させ、寸法精度が向上された多層配線構造を
有する半導体素子を製造する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） 本発明は、多層配線構造を有する半導体素子の製造方法
において、金属配線上に層間絶縁膜としてＳＯＧ膜を形
成して基板の平坦化を行い、更にホトレジストによる回
路パターンを形成するにあたり、前記ＳＯＣ膜として露
光々線の波長領域において吸光性を有する材料を用いる
ことを特徴とするものである。

本発明においては、基板に対する金属配線の形成、層間
絶縁膜及びレジストパターン等の形成は常法の手段によ
り行われる。

又、本発明において用いるＳＯＧ膜の種類及び材質等に
は特に限定はなく、そして露光々線の波長領域において
吸光性を有するようにするためには次のようにする。

近年特に露光用に多用されるｇ線（波長４３６Ｉ附近）
に対し吸光性を有する染料として、イーストマンコダッ
ク社製のレーザーダイ、例えば具体的に商品名クマリン
６、クマリン７、クマリン３０　クマリン３１４．クマ
リン３３４．クマリン３３７．クマリン３３８．クマリ
ン３４３．クマリン３５５等から選択してこれをＳＯＧ
材料中に含有させる。

又、ｉ線用としては同様に商品名クマリン１０６゜クマ
リン１２０及びクマリン１３８等がある。これら染料の
ＳＯＧ膜への含有手段としては一般的混合方法が用いら
れ特に限定はされない。

以上いずれにしても、ＳＯＧ膜形威形成して使用するＳ
ＯＧ溶液の種類、形成すべきＳＯＧ膜厚及びガラス化の
ための熱処理温度条件等により、上述した染料の種類や
含有方法、含有量を適切に選択することが望ましい。

（作　用） 本発明は、上述のように、多層配線構造を有する半導体
素子の製造方法において、金属配線上に層間絶縁膜とし
てＳＯＧ膜を形成して基板の平坦化を行うにあたり、前
記ＳＯＧ膜として露光々線の波長領域において吸光性を
有する材料を用いたので、露光々線が金属配線上での乱
反射量が激減し前述のハレーション効果が殆んど発生し
なくなる。従ってこのハレーション効果による、上記ホ
トレジストパターン側面での不定形部の発生が防止され
ることになる。

（実施例） 以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

第１図はホトリソグラフィー後の説明図であり、同図（
ａ）はその断面図、同（ｂ）は平面図である。

図において、１０２は基板（図示せず）上の段差パター
ン１０１上に形成された第１金属配線層、１０３は吸光
性を具備させたＳＯＧ膜、１０４は層間絶縁膜、１０５
はホトレジスト膜である。

ＳＯＧ膜１０３は、東京応化製、商品名ＯＣＤを用い、
これに上記クマリン６を混合してＳＯＧ溶液を得、これ
を常法の塗布方式により塗布し、２００〜５００°Ｃで
加熱しガラス化した。

ホトリソグラフィー技術により、上記ホトレジスト膜１
０５のスルーホール１０６のレジストパターンを得る場
合、露光々線１１０の進み方を図に示す。光はホトレジ
スト１０５を感光し、層間絶縁膜１０４の中を通過し、
ＳＯＧ膜１０３の中で適切量吸収される。未吸収光は、
第１金属配線層１０２０表面で反射するが、その後再度
ＳＯＧ膜１０３の中を通過することによりその大部分が
吸収される。即ち上記層間絶縁膜１０４を通過してホト
レジスト膜１０５にまで達する反射光は、かなり弱めら
れハレーション効果はほとんど発生しなくなる。

次に第１図（ａ）のホトレジストパターンでエツチング
を行い、第２層金属配線１０８の形成を行う。

第１図（ｂ）は上記多層配線構造の平面図、第１図（Ｃ
）はその断面図である。

上記説明の如く、既に述べた露光々線の反射によるハレ
ーション効果が防止され従ってホト・レジストのパター
ン形状が向上し上述の問題が回避されることになる。

次に第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の他の実施例を示す
。

第２図＜ａ＞は、上記実施例における層間絶縁膜１０４
の上層に、本発明によるＳＯＧ膜１０３を形成した例、
第２図（ｂ）は、本発明によるＳＯＧ膜１０３と第１金
属配線１０２との間にさらに層間絶縁膜１０４を形成し
た例、さらに第２図（Ｃ）は、上記層間絶縁膜１０４の
上層及び下層に本発明による５ＯＧＩＩ＊１０３を形成
した例である。これらいずれの例も、上記第１実施例と
同様の効果が得られる。

（発明の効果） この発明の半導体素子の製造方法によれば、ＳＯＧ膜中
に露光波長に対して吸光性を有する材料を含有させ吸光
性を持たせたので、レジストのホトリソグラフィー工程
における下層金属配線による反射光の影響に起因するハ
レーション効果が防止され、したがって良好なホトレジ
ストパターン形状が得られることになり、その結果エツ
チング後のパターンの形状の著しい向上が期待出来るの
であり、上記問題を解決する効果は工業的にまことに大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の説明図、第２図は他の実
施例の説明図、 第３図及び第４図は従来例の工程断面図、第５図は従来
例のハレーション効果説明図、第６図はレジス）・断面
形状図である。 １０１・・・段差パターン、１０２・・・第１配線層、
１０３・・・ＳＯＧ膜、１０４・・・層間絶縁膜、１０
５・・・ホトレジスト、１０８・・・第２配線層、１１
０・・・光線。 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多層配線構造を有する半導体素子の製造方法において
   、金属配線上に層間絶縁膜としてＳＯＧ膜を形成して基
   板の平坦化を行い、更にホトレジストによる回路パター
   ンを形成するにあたり、前記ＳＯＧ膜として露光々線の
   波長領域において吸光性を有する材料を用いることを特
   徴とする半導体素子の製造方法。