JPH04144230A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH04144230A
JPH04144230A JP26774990A JP26774990A JPH04144230A JP H04144230 A JPH04144230 A JP H04144230A JP 26774990 A JP26774990 A JP 26774990A JP 26774990 A JP26774990 A JP 26774990A JP H04144230 A JPH04144230 A JP H04144230A
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JP
Japan
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metal
film
insulating film
metal wiring
wiring
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Application number
JP26774990A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Kawamura
河村 光一郎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of pattern defects of a metal wiring or a metal electrode, by forming an insulating film on the metal wiring or the metal electrode, which film has the same shape as the metal wiring or the metal electrode. CONSTITUTION:A metal film 3 is formed on an insulating film 2, e.g. a silicon dioxide film, formed on a semiconductor substrate like a silicon substrate. An insulating film 4, e.g. a silicon dioxide film or a silicon nitride film, is formed on the metal film 3 by CVD method. The thickness of the insulating film 4 is selected in a specified range. Firstly, the insulating film 4 is etched by using a photo resist pattern 5 as a mask. A metal wiring 6 is formed by etching the metal film 3. While the metal film 3 is etched, the retreat of the photo resist pattern 5 is generated. However, the insulating film 4 patterned in the same shape as the metal wiring to be formed is formed on the metal film 3, so that said insulating film 4 resistant to etching acts as an etching stopper, and pattern defects of the metal wiring 6 are not generated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、
高反射率の金属材料を用いて配線又は電極を形成する半
導体装置に適用して好適なものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular,
It is suitable for application to a semiconductor device in which wiring or electrodes are formed using a metal material with high reflectance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ICやLSIなどの半導体装置における金属配線
や金属電極は、主としてアルミニウムやアルミニウム合
金などの高反射率の金属により形成されている。このよ
うな高反射率の金属の膜を用いて金属配線や金属電極を
形成する場合、この金属膜のエツチング時のマスクとし
て用いられるフォトレジストパターンを形成するための
フォトリソグラフィー工程における露光時に、金属膜の
表面での光の反射が著しいことによりいわゆるハレーシ
ョンが生じる。このハレーションが生じると、フォトレ
ジストパターンが形状不良となり、ひいては金属配線や
金属電極のパターン欠陥をもたらすため、ハレーション
を低減することは重要である。
Conventionally, metal wiring and metal electrodes in semiconductor devices such as ICs and LSIs have been mainly formed of metals with high reflectivity such as aluminum and aluminum alloys. When metal wiring or metal electrodes are formed using such a highly reflective metal film, the metal is So-called halation occurs due to significant reflection of light on the surface of the film. When this halation occurs, the photoresist pattern becomes defective in shape, which in turn causes pattern defects in metal wiring and metal electrodes, so it is important to reduce halation.

そこで、特開昭63−47915号公報においては、ア
ルミニウム膜などの金属配線形成用の金属膜上に低反射
率の高融点金属シリサイド膜又は高融点金属膜を形成す
ることによりハレーションを低減する技術が提案されて
いる。
Therefore, Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-47915 discloses a technique for reducing halation by forming a high-melting point metal silicide film or a high-melting point metal film with low reflectance on a metal film for forming metal wiring, such as an aluminum film. is proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上述の高融点金属シリサイド膜又は高融点金属
膜及び金属配線形成用の金属膜をフォトレジストパター
ンをマスクとしてエツチングする際には、エツチング時
間がかなり長くなることから、エツチングの進行に伴い
フォトレジストパターンの後退が生し、特にハレーショ
ンが生じた部分ではかなりの後退が住しる。この結果、
高融点金属シリサイド膜又は高融点金属膜及び金属配線
形成用の金属膜が所期の形状と異なった形状にエツチン
グされてしまい、パターン欠陥が生じてしまうという問
題があった。
However, when etching the above-mentioned high-melting point metal silicide film, high-melting point metal film, and metal film for forming metal wiring using a photoresist pattern as a mask, the etching time is quite long, so as the etching progresses, the photo etching Regression of the resist pattern occurs, particularly in areas where halation has occurred. As a result,
There is a problem in that the high melting point metal silicide film or the high melting point metal film and the metal film for forming metal wiring are etched into a shape different from the intended shape, resulting in pattern defects.

そこで、本発明の目的は、金属配線又は金属電極を形成
するためのフォトリソグラフィー工程におけるハレーシ
ョンを低減するとともに、金属配線又は金属電極を形成
するためのエツチング時にフォトレジストパターンの後
退が生じても金属配線又は金属電極のパターン欠陥が生
じるのを防止することができる半導体装置及びその製造
方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to reduce halation in the photolithography process for forming metal wiring or metal electrodes, and to reduce halation in the photolithography process to form metal wiring or metal electrodes even if the photoresist pattern recedes during etching. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can prevent pattern defects in wiring or metal electrodes from occurring.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置におい
ては、金属配線又は金属電極上に上記金属配線又は金属
電極と同一形状を有する絶縁膜を形成している。
In order to solve the above problems, in the semiconductor device of the present invention, an insulating film having the same shape as the metal wiring or metal electrode is formed on the metal wiring or the metal electrode.

また、本発明の半導体装置の製造方法においては、半導
体基板上に金属配線又は金属電極形成用の金属膜及び絶
縁膜を順次形成し、形成すべき金属配線又は金属電極に
対応した形状を有するフォトレジストパターンを上記絶
縁膜上に形成し、上記フォトレジストパターンをマスク
として上記絶縁膜及び上記金属膜を順次エツチングする
ようにしている。
In addition, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film and an insulating film for forming metal wiring or metal electrodes are sequentially formed on a semiconductor substrate, and a photosensitive film having a shape corresponding to the metal wiring or metal electrode to be formed is formed. A resist pattern is formed on the insulating film, and the insulating film and the metal film are sequentially etched using the photoresist pattern as a mask.

本発明における絶縁膜としては、例えば、二酸化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜、リンシリケートガラス(PSG
)膜、ホウ素リンシリケートガラス(BPSG)膜など
を用いることができる。
Examples of the insulating film in the present invention include a silicon dioxide film, a silicon nitride film, and a phosphosilicate glass (PSG) film.
) film, boron phosphosilicate glass (BPSG) film, etc. can be used.

また、上記金属配線又は金属電極は、単層の金属膜によ
り形成してもよいし、二層以上の金属膜により形成する
ようにしてもよい。
Further, the metal wiring or the metal electrode may be formed of a single layer metal film, or may be formed of two or more layers of metal films.

〔作用〕[Effect]

金属配線又は金属電極形成用の金属膜上に絶縁膜を形成
し、その際、この絶縁膜の膜厚をフォトレジストの露光
用の光の波長及びこの絶縁膜の屈折率に応じた所定範囲
内の値に選択することにより、フォトレジストの露光時
の金属膜の表面による光の反射を極めて少なくすること
ができる。これによって、この金属膜の表面の反射率を
、この金属膜上に高融点金属シリサイド膜又は高融点金
属膜を形成した場合と同程度のレベルに低減することが
でき、従って、ハレーションを低減することができる。
An insulating film is formed on a metal film for forming metal wiring or metal electrodes, and at that time, the film thickness of this insulating film is within a predetermined range depending on the wavelength of light for exposing the photoresist and the refractive index of this insulating film. By selecting a value of , it is possible to extremely reduce the reflection of light by the surface of the metal film during exposure of the photoresist. As a result, the reflectance of the surface of this metal film can be reduced to the same level as when a high melting point metal silicide film or a high melting point metal film is formed on this metal film, and therefore, halation can be reduced. be able to.

また、アルミニウム膜などの金属配線又は金属電極形成
用の金属膜のエツチング時には、二酸化シリコン膜など
の絶縁膜はエツチング耐性があることから、この金属膜
のエツチング時にフォトレジストパターンの後退が生じ
てもこの絶縁膜がエツチングストッパーとして働く、こ
のため、フォトレジストパターンの後退が生じても、そ
の影響によりパターン欠陥を生じることなく所期の形状
の金属配線又は金属電極を形成することができる。
Furthermore, when etching a metal film for forming metal wiring or metal electrodes such as an aluminum film, an insulating film such as a silicon dioxide film has etching resistance, so even if the photoresist pattern recedes when etching this metal film, This insulating film acts as an etching stopper, and therefore, even if the photoresist pattern recedes, metal wiring or metal electrodes of the desired shape can be formed without causing pattern defects.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例につき図面を参照しながら説明す
る。なお、実施例の全図において、同−又は対応する部
分には同一の符号を付す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments and drawings. In addition, in all the drawings of the embodiment, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts.

第1図A〜第1図Cは本発明の第1実施例による半導体
装置の製造方法を示す。
1A to 1C show a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

この第1実施例においては、第1図Aに示すように、ま
ず、例えばシリコン基板のような半導体基板1上に形成
された例えば二酸化シリコン膜のような絶縁膜2上に、
例えばスパンタ法や真空蒸着法により例えばアルミニウ
ム膜やアルミニウム合金膜のような金属配線形成用の金
属膜3を形成する。ここで、この金属膜3は単層膜であ
っても多層膜であってもよい。
In this first embodiment, as shown in FIG. 1A, first, on an insulating film 2 such as a silicon dioxide film formed on a semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate,
A metal film 3 for forming metal wiring, such as an aluminum film or an aluminum alloy film, is formed by, for example, a spunter method or a vacuum evaporation method. Here, this metal film 3 may be a single layer film or a multilayer film.

次に、CVD法によりこの金属膜3上に例えば二酸化シ
リコン膜や窒化シリコン膜のような絶縁膜4を形成する
。この場合、この絶縁膜4の膜厚は、(λ/2) ・(
1/n)−mの0. 7倍〜1.3倍の範囲内に選択す
る(第2図参照)。ただし、λは後述の金属膜1iA6
を形成するためのフォトリソグラフィー工程においてフ
ォトレジストの露光に用いる光の波長、nは絶縁膜4の
屈折率、mは1以上の整数である。この後、この絶縁W
1.4の全面にフォトレジストを塗布し、このフォトレ
ジストの露光及び現像を行うことにより、形成すべき金
属配線に対応した形状のフォトレジストパターン5を形
成する。この場合、金属膜3上に形成された絶縁膜4の
膜厚は上述のように(λ/2)(1/n)  ・mの0
.7倍〜1.3倍の範囲内に選択されているので、第2
図に示すように、この金属膜3の表面による露光用の光
の反射を極めて少なくすることができ、従って、ハレー
ションを極めて少なくすることができる。
Next, an insulating film 4 such as a silicon dioxide film or a silicon nitride film is formed on the metal film 3 by CVD. In this case, the film thickness of this insulating film 4 is (λ/2)・(
1/n)-m of 0. Select within the range of 7 times to 1.3 times (see Figure 2). However, λ is the metal film 1iA6 described later.
n is the refractive index of the insulating film 4, and m is an integer of 1 or more. After this, this insulation W
A photoresist is applied to the entire surface of 1.4, and this photoresist is exposed and developed to form a photoresist pattern 5 having a shape corresponding to the metal wiring to be formed. In this case, the film thickness of the insulating film 4 formed on the metal film 3 is (λ/2) (1/n) ・0 of m as described above.
.. Since it is selected within the range of 7 times to 1.3 times, the second
As shown in the figure, reflection of exposure light by the surface of the metal film 3 can be extremely reduced, and therefore halation can be extremely reduced.

次に、第1図Bに示すように、例えば反応性イオンエツ
チング(RIE)法により、フォトレジストパターン5
をマスクとしてまず絶縁膜4をエツチングする。
Next, as shown in FIG. 1B, the photoresist pattern 5 is etched, for example, by reactive ion etching (RIE).
First, the insulating film 4 is etched using as a mask.

引き続いて金属膜3をエツチングすることにより、第1
図Cに示すように、金属配線6を形成する。この金属膜
3のエツチング中にはフォトレジストパターン5の後退
が生じるが、この金属膜3上には形成すべき金属配線と
同一形状にパターニングされた絶縁膜4が形成されてい
ることから、エツチング耐性のあるこの絶縁膜4がこの
エツチング時にエツチングストッパーとして働き、従っ
て、金属配線6のパターン欠陥が生じることはない。即
ち、フォトレジストパターン5の後退が生じたにもかか
わらず、金属配線6は後退前の正規の形状のフォトレジ
ストパターン5と同一形状となる。
By subsequently etching the metal film 3, the first
As shown in Figure C, metal wiring 6 is formed. Although the photoresist pattern 5 recedes during etching of the metal film 3, since the insulating film 4 is patterned in the same shape as the metal wiring to be formed on the metal film 3, the etching This durable insulating film 4 acts as an etching stopper during this etching, so that pattern defects in the metal wiring 6 do not occur. That is, even though the photoresist pattern 5 has retreated, the metal wiring 6 has the same shape as the normal photoresist pattern 5 before the retreat.

以上のように、この第1実施例によれば、金属配線形成
用の金属膜3上に絶縁膜4を形成し、この絶縁膜4上に
形成されたフォトレジストパターン5をマスクとしてこ
れらの絶縁M4及び金属膜3を形成するようにしている
ので、この金属膜3のエツチング時にフォトレジストパ
ターン5の後退が生じても、その影響を受けることなく
所期の形状の金属膜vA6を形成することができる。
As described above, according to the first embodiment, the insulating film 4 is formed on the metal film 3 for forming metal wiring, and the photoresist pattern 5 formed on the insulating film 4 is used as a mask to form these insulating films. Since M4 and the metal film 3 are formed, even if the photoresist pattern 5 recedes during etching of the metal film 3, the metal film vA6 of the desired shape can be formed without being affected by this. I can do it.

第3図A〜第3図Cは本発明の第2実施例による半導体
装置の製造方法を示す。
3A to 3C show a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

この第2実施例においては、第3図Aに示すように、第
1実施例と同様に、半導体基板l上に絶縁膜2を介して
金属配線形成用の金属膜3及び絶縁膜4を順次形成した
後、この絶縁膜4上にフォトレジストパターン5を形成
する。ここで、このフォトレジストパターン5を形成す
るためのフォトリソグラフィー工程においてハレーショ
ンが生じ、このフォトレジストパターン5が第3図Aに
示すように形状不良になったとする。
In this second embodiment, as shown in FIG. 3A, similarly to the first embodiment, a metal film 3 for forming metal wiring and an insulating film 4 are sequentially deposited on a semiconductor substrate l via an insulating film 2. After the formation, a photoresist pattern 5 is formed on this insulating film 4. Here, it is assumed that halation occurs in the photolithography process for forming the photoresist pattern 5, and the photoresist pattern 5 becomes defective in shape as shown in FIG. 3A.

次に、第3図Bに示すように、このフォトレジストパタ
ーン5をマスクとして例えばRI E法によりまず絶縁
膜4をエツチングする。
Next, as shown in FIG. 3B, the insulating film 4 is etched using the photoresist pattern 5 as a mask, for example, by RIE method.

引き続いて金属膜3をエツチングすることにより、第3
図Cに示すように、金属配線3を形成する。この金属膜
3のエツチング時には、絶縁膜4がエツチングストッパ
ーとして働くので、ハレーションによるフォトレジスト
パターン5の形状不良や金属膜3のエツチング時に生じ
るフォトレジストパターン5の後退による影響を受ける
ことなく金属配線6を形成することができる。
By subsequently etching the metal film 3, the third
As shown in Figure C, metal wiring 3 is formed. During etching of the metal film 3, the insulating film 4 acts as an etching stopper, so the metal wiring 4 is etched without being affected by poor shape of the photoresist pattern 5 due to halation or recession of the photoresist pattern 5 that occurs during etching of the metal film 3. can be formed.

以上のように、この第2実施例によれば、ハレーション
や金属膜3のエツチング時に生じるフォトレジストパタ
ーン5の後退による影響を受けることなく、初期の形状
の金属配線6を形成することができ、金属配線6のパタ
ーン欠陥が生じるのを防止することができる。
As described above, according to the second embodiment, the metal wiring 6 in the initial shape can be formed without being affected by halation or recession of the photoresist pattern 5 that occurs during etching of the metal film 3. Pattern defects in the metal wiring 6 can be prevented from occurring.

以上、本発明を実施例につき具体的に説明したが、本発
明は上述の実施例に限定されるものではなく、上述の実
施例は本発明の技術的思想に基づく各種の有効な変形が
可能である。
Although the present invention has been specifically explained above with reference to embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the above-mentioned embodiments can be modified in various effective ways based on the technical idea of the present invention. It is.

例えば、上述の第1実施例及び第2実施例においては金
属配線を形成する場合について説明したが、本発明は、
金属電極を形成する場合にも同様に適用することが可能
である。
For example, in the first and second embodiments described above, the case where metal wiring is formed has been described, but the present invention
It can be similarly applied to the case of forming metal electrodes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ハレーションを
低減することができるとともに、金属膜のエツチング時
に生じるフォトレジストパターンの後退による影響を受
けることなく金属配線又は金属電極を形成することがで
きる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce halation and to form metal wiring or metal electrodes without being affected by recession of a photoresist pattern that occurs during etching of a metal film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A〜第1図Cは本発明の第1実施例による半導体
装置の製造方法を工程順に示す断面図、第2図は金属膜
上に形成される絶縁膜の膜厚とハレーションとの関係を
示すグラフ、第3図A〜第3図Cは本発明の第2実施例
による半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。 なお、 図面に用いた符号において、 半導体基板 金属膜 絶縁膜 フ ォト レジストパターン 金属配線 である。
1A to 1C are cross-sectional views showing the manufacturing method of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 shows the relationship between the thickness of an insulating film formed on a metal film and halation. Graphs showing the relationship, FIGS. 3A to 3C, are cross-sectional views showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in order of steps. Note that the symbols used in the drawings are semiconductor substrate metal film insulating film photoresist pattern metal wiring.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属配線又は金属電極上に上記金属配線又は金属
電極と同一形状を有する絶縁膜が形成されていることを
特徴とする半導体装置。
(1) A semiconductor device characterized in that an insulating film having the same shape as the metal wiring or metal electrode is formed on the metal wiring or the metal electrode.
(2)上記絶縁膜の膜厚が(λ/2)・(1/n)・m
(ただし、λは露光に用いる光の波長、nは絶縁膜の屈
折率、mは1以上の整数)の0.7〜1.3倍の範囲内
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
(2) The thickness of the above insulating film is (λ/2)・(1/n)・m
(However, λ is the wavelength of light used for exposure, n is the refractive index of the insulating film, and m is an integer of 1 or more) within a range of 0.7 to 1.3 times. semiconductor devices.
(3)上記絶縁膜が二酸化シリコン膜又は窒化シリコン
膜であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体
装置。
(3) The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the insulating film is a silicon dioxide film or a silicon nitride film.
(4)上記金属配線又は金属電極が二層以上の金属膜か
らなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
(4) The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal wiring or the metal electrode is composed of two or more layers of metal films.
(5)半導体基板上に金属配線又は金属電極形成用の金
属膜及び絶縁膜を順次形成し、 形成すべき金属配線又は金属電極に対応した形状を有す
るフォトレジストパターンを上記絶縁膜上に形成し、 上記フォトレジストパターンをマスクとして上記絶縁膜
及び上記金属膜を順次エッチングするようにしたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
(5) A metal film for forming metal wiring or metal electrodes and an insulating film are sequentially formed on the semiconductor substrate, and a photoresist pattern having a shape corresponding to the metal wiring or metal electrode to be formed is formed on the insulating film. . A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the insulating film and the metal film are sequentially etched using the photoresist pattern as a mask.
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