JPH05136127A - 金属配線パターンの形成方法 - Google Patents
金属配線パターンの形成方法Info
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- JPH05136127A JPH05136127A JP30051991A JP30051991A JPH05136127A JP H05136127 A JPH05136127 A JP H05136127A JP 30051991 A JP30051991 A JP 30051991A JP 30051991 A JP30051991 A JP 30051991A JP H05136127 A JPH05136127 A JP H05136127A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造プロセスにおける多層配線
技術において、起伏を有する基板表面上で、配線用金属
膜の予定外の領域までエッチングされることなく、高解
像度の金属配線パターンを形成できる金属配線パターン
の形成方法を提供する。 【構成】 パターニングされる配線用金属膜15上に第２
マスク16及びフォトレジストからなる第１マスク17を順
次積層形成して、前記配線用金属膜15のエッチングを行
う半導体装置の製造プロセスにおける金属配線パターン
の形成方法であって、前記第２マスク16は、その前記配
線用金属膜15に対する選択比が、前記第１マスク17のフ
ォトレジストのそれより大きい材料から形成されること
を特徴とする金属配線パターンの形成方法。
技術において、起伏を有する基板表面上で、配線用金属
膜の予定外の領域までエッチングされることなく、高解
像度の金属配線パターンを形成できる金属配線パターン
の形成方法を提供する。 【構成】 パターニングされる配線用金属膜15上に第２
マスク16及びフォトレジストからなる第１マスク17を順
次積層形成して、前記配線用金属膜15のエッチングを行
う半導体装置の製造プロセスにおける金属配線パターン
の形成方法であって、前記第２マスク16は、その前記配
線用金属膜15に対する選択比が、前記第１マスク17のフ
ォトレジストのそれより大きい材料から形成されること
を特徴とする金属配線パターンの形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造プロセ
スにおける金属配線の形成工程に関し、特に起伏に富ん
だ形状を有する場合の金属配線の形成方法の改善に向け
られる。
スにおける金属配線の形成工程に関し、特に起伏に富ん
だ形状を有する場合の金属配線の形成方法の改善に向け
られる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおいて金属
配線パターンの形成工程は、半導体デバイスの微細化及
び複雑化に伴いその信頼性が要求されている。従来の金
属配線パターンは、配線用金属膜上にレジスト・マスク
を選択配置に形成する工程と、反応性イオン・エッチン
グ（ＲＩＥ）等のドライ・エッチング装置により配線用
金属膜を所望の形状にエッチングする工程と、レジスト
・マスクを剥離する最終工程により形成される。
配線パターンの形成工程は、半導体デバイスの微細化及
び複雑化に伴いその信頼性が要求されている。従来の金
属配線パターンは、配線用金属膜上にレジスト・マスク
を選択配置に形成する工程と、反応性イオン・エッチン
グ（ＲＩＥ）等のドライ・エッチング装置により配線用
金属膜を所望の形状にエッチングする工程と、レジスト
・マスクを剥離する最終工程により形成される。
【０００３】しかし、この従来技術では、半導体デバイ
スの高密度化及び微細化に伴い多用される多層配線形成
において、その上層部に必然的に生じる配線金属膜の凹
凸に対して、一様な膜厚のレジスト・マスクの形成が困
難となり、このため配線用金属膜のエッチングを均一に
行うことが困難となる。
スの高密度化及び微細化に伴い多用される多層配線形成
において、その上層部に必然的に生じる配線金属膜の凹
凸に対して、一様な膜厚のレジスト・マスクの形成が困
難となり、このため配線用金属膜のエッチングを均一に
行うことが困難となる。
【０００４】図２は従来技術による多層配線形成の具体
例であり、下層配線等の形成により起伏を有する表面上
に上層配線を形成する場合の工程を示す。
例であり、下層配線等の形成により起伏を有する表面上
に上層配線を形成する場合の工程を示す。
【０００５】図２（Ａ）に示す如く、基板１表面上に
は、層間絶縁膜２及び下層配線３さらに層間絶縁膜４が
形成されており、上層配線を形成する面は、起伏を有す
る状態になっている。上層配線の形成は、この上に上層
配線用金属膜５及びレジスト・マスク６を順次積層形成
しエッチングにより行う。この場合、上層配線用金属膜
５は、下層面の起伏に影響され不均一な膜厚に積層され
る。即ち、図２（Ａ）に示す如く、凸部肩付近の領域
（Ｓ領域）の基板に対し垂直方向の膜厚ｔSが平坦部
（Ｐ領域）の膜厚ｔPより厚くなる。この下層面の起伏
は、レジスト・マスク６の形成時にも同様に影響を及ぼ
し、レジスト・マスク６には、凹部の膜厚（ｔ H）と凸
部の膜厚（ｔL）とで凹凸の段差分の膜厚差が生じる。
は、層間絶縁膜２及び下層配線３さらに層間絶縁膜４が
形成されており、上層配線を形成する面は、起伏を有す
る状態になっている。上層配線の形成は、この上に上層
配線用金属膜５及びレジスト・マスク６を順次積層形成
しエッチングにより行う。この場合、上層配線用金属膜
５は、下層面の起伏に影響され不均一な膜厚に積層され
る。即ち、図２（Ａ）に示す如く、凸部肩付近の領域
（Ｓ領域）の基板に対し垂直方向の膜厚ｔSが平坦部
（Ｐ領域）の膜厚ｔPより厚くなる。この下層面の起伏
は、レジスト・マスク６の形成時にも同様に影響を及ぼ
し、レジスト・マスク６には、凹部の膜厚（ｔ H）と凸
部の膜厚（ｔL）とで凹凸の段差分の膜厚差が生じる。
【０００６】従って、Ｓ領域の厚い上層配線用金属膜５
を的確にエッチング除去するために、エッチング時間を
薄いＰ領域の膜厚に合わせた設定より長く設定するオー
バーエッチングを必要とする。
を的確にエッチング除去するために、エッチング時間を
薄いＰ領域の膜厚に合わせた設定より長く設定するオー
バーエッチングを必要とする。
【０００７】しかし、このような状態で、エッチング・
ガス７により上層配線用金属膜５のドライ・エッチング
を行うと、一般にレジスト・マスク６に覆われていない
領域のエッチングと共にレジスト・マスク６のエッチン
グも同時進行する（図２Ｂ〜Ｄ）。サブミクロン・レベ
ルの微細加工では、レジスト・マスク６の特に肩の部分
からエッチングが顕著に進行する。そのため、通常の２
００％以上のオーバーエッチングを行うと、上層配線用
金属膜５のエッチングが完了する前に、起伏面の凸部上
の薄いレジスト・マスク６の一部あるいは全部が、エッ
チング除去されしまう場合がある（図２Ｃ）。その結
果、レジスト・マスク６はレジスト・マスクとしての機
能を失い、所望の形状の金属配線５’を形成できない等
の支障を来す（図２Ｄ）。例えば、レジスト・マスクが
エッチング除去され、露出したエッチング予定外領域の
配線用金属膜までエッチングされると、金属配線の高抵
抗化あるいは断線等の障害を発生させる。
ガス７により上層配線用金属膜５のドライ・エッチング
を行うと、一般にレジスト・マスク６に覆われていない
領域のエッチングと共にレジスト・マスク６のエッチン
グも同時進行する（図２Ｂ〜Ｄ）。サブミクロン・レベ
ルの微細加工では、レジスト・マスク６の特に肩の部分
からエッチングが顕著に進行する。そのため、通常の２
００％以上のオーバーエッチングを行うと、上層配線用
金属膜５のエッチングが完了する前に、起伏面の凸部上
の薄いレジスト・マスク６の一部あるいは全部が、エッ
チング除去されしまう場合がある（図２Ｃ）。その結
果、レジスト・マスク６はレジスト・マスクとしての機
能を失い、所望の形状の金属配線５’を形成できない等
の支障を来す（図２Ｄ）。例えば、レジスト・マスクが
エッチング除去され、露出したエッチング予定外領域の
配線用金属膜までエッチングされると、金属配線の高抵
抗化あるいは断線等の障害を発生させる。
【０００８】このようにレジスト・マスクがエッチング
により除去されてしまわないように、その膜厚を厚くす
る方法があるが、その場合、レジスト・マスクのパター
ニングの際、肉厚の部分では照射光が膜下までの到達が
困難となり、適切な焦点深度に合わせられないため、マ
スク形成が正確に行えない。
により除去されてしまわないように、その膜厚を厚くす
る方法があるが、その場合、レジスト・マスクのパター
ニングの際、肉厚の部分では照射光が膜下までの到達が
困難となり、適切な焦点深度に合わせられないため、マ
スク形成が正確に行えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みて、特にこのような起伏を有する面に、配線用金
属膜の予定外の領域までエッチングされることなく、高
解像度の金属配線パターンを形成できる金属配線パター
ンの形成方法を提供する。
に鑑みて、特にこのような起伏を有する面に、配線用金
属膜の予定外の領域までエッチングされることなく、高
解像度の金属配線パターンを形成できる金属配線パター
ンの形成方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、パターニング
される配線用金属膜上に第２マスク及びフォトレジスト
からなる第１マスクを順次積層形成して、前記配線用金
属膜のエッチングを行う半導体装置の製造プロセスにお
ける金属配線パターンの形成方法であって、前記第２マ
スクは、その前記配線用金属膜に対する選択比が、前記
第１マスクのフォトレジストのそれより大きい材料から
形成されることを特徴とする。
される配線用金属膜上に第２マスク及びフォトレジスト
からなる第１マスクを順次積層形成して、前記配線用金
属膜のエッチングを行う半導体装置の製造プロセスにお
ける金属配線パターンの形成方法であって、前記第２マ
スクは、その前記配線用金属膜に対する選択比が、前記
第１マスクのフォトレジストのそれより大きい材料から
形成されることを特徴とする。
【００１１】
【作用】レジスト・マスクと配線用金属膜との間に第２
マスクを介層することで、レジスト・マスクのエッチン
グ耐性が向上する。これより、レジスト・マスクは、そ
の膜厚を大きくすることなく形成でき、その結果、高コ
ントラストの金属配線パターンをエッチング形成するこ
とができる。
マスクを介層することで、レジスト・マスクのエッチン
グ耐性が向上する。これより、レジスト・マスクは、そ
の膜厚を大きくすることなく形成でき、その結果、高コ
ントラストの金属配線パターンをエッチング形成するこ
とができる。
【００１２】
【実施例】図１に、本発明の一実施例を示す。この場
合、Ｐ型シリコン基板11上に厚さ３００ｎｍのシリコン
酸化膜12からなる層間絶縁膜を介して厚さ８００ｎｍの
アルミニウム合金からなる下層配線13がパターニング形
成されており、この起伏面上に上層金属配線を形成する
ものである。
合、Ｐ型シリコン基板11上に厚さ３００ｎｍのシリコン
酸化膜12からなる層間絶縁膜を介して厚さ８００ｎｍの
アルミニウム合金からなる下層配線13がパターニング形
成されており、この起伏面上に上層金属配線を形成する
ものである。
【００１３】第１の工程（図１Ａ）では、下層配線13上
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜14、アルミニウム
合金膜からなる上層配線用金属膜15及びシリコン酸化膜
からなる第２マスク16をそれぞれ平坦部において６００
ｎｍ、８００ｎｍ及び５０ｎｍの膜厚になるように順次
積層形成し、さらに、この上にフォトレジストからなる
第１マスク17を所望の形状にパターニング形成する。こ
の時点においては、第２マスク16はパターニングされて
いない。また、この時、第１マスク17の膜厚はリソグラ
フィー工程の容易さを考慮して設定され、この場合、そ
の膜厚は起伏の凹部に形成される厚い領域で１．２μｍ
である。
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜14、アルミニウム
合金膜からなる上層配線用金属膜15及びシリコン酸化膜
からなる第２マスク16をそれぞれ平坦部において６００
ｎｍ、８００ｎｍ及び５０ｎｍの膜厚になるように順次
積層形成し、さらに、この上にフォトレジストからなる
第１マスク17を所望の形状にパターニング形成する。こ
の時点においては、第２マスク16はパターニングされて
いない。また、この時、第１マスク17の膜厚はリソグラ
フィー工程の容易さを考慮して設定され、この場合、そ
の膜厚は起伏の凹部に形成される厚い領域で１．２μｍ
である。
【００１４】本工程において、上層配線用金属膜15の成
膜は、アルミニウムＡｌ−シリコンＳｉ(1.0%)−銅Ｃｕ
(0.5%)をスパッタ法により積層形成する。このように形
成された上層配線用金属膜15では、下層部表面の起伏の
影響により、その膜厚は不均一であり、その表面には段
差６００ｎｍの凹凸が生じることになる。
膜は、アルミニウムＡｌ−シリコンＳｉ(1.0%)−銅Ｃｕ
(0.5%)をスパッタ法により積層形成する。このように形
成された上層配線用金属膜15では、下層部表面の起伏の
影響により、その膜厚は不均一であり、その表面には段
差６００ｎｍの凹凸が生じることになる。
【００１５】第２の工程（図１Ｂ）では、三塩化ホウ
素、塩素、四フッ化炭素からなる混合エッチング・ガス
18（ＢＣｌ3−Ｃｌ2−ＣＦ4）を用いた反応性イオン・
エッチング法により、第２マスク16のパターニングを行
う。
素、塩素、四フッ化炭素からなる混合エッチング・ガス
18（ＢＣｌ3−Ｃｌ2−ＣＦ4）を用いた反応性イオン・
エッチング法により、第２マスク16のパターニングを行
う。
【００１６】第３の工程（図１Ｃ）では、前工程に引き
続いて、同じエッチング・ガス18を用いた同じ反応性イ
オン・エッチング法により、上層配線用金属膜15のエッ
チングを第２マスク16のパターニングに連続して行う。
続いて、同じエッチング・ガス18を用いた同じ反応性イ
オン・エッチング法により、上層配線用金属膜15のエッ
チングを第２マスク16のパターニングに連続して行う。
【００１７】この時、上層配線用金属膜15のエッチング
を第２マスク16のエッチングに連続して行うため工程の
簡略化をはかることができる。
を第２マスク16のエッチングに連続して行うため工程の
簡略化をはかることができる。
【００１８】本実施例に用いたマスクの材料のエッチン
グ特性として、上層配線用金属膜15（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ）
に対するエッチングの選択比を比較すると、第１マスク
17（フォトレジスト）が１．５６、第２マスク16（シリ
コン酸化膜）が６．２５である。従って、第２マスク16
は、第１マスク17の約４倍のエッチング時間のマージン
を得ることができることになる。
グ特性として、上層配線用金属膜15（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ）
に対するエッチングの選択比を比較すると、第１マスク
17（フォトレジスト）が１．５６、第２マスク16（シリ
コン酸化膜）が６．２５である。従って、第２マスク16
は、第１マスク17の約４倍のエッチング時間のマージン
を得ることができることになる。
【００１９】第２及び第３の工程の条件でエッチングを
行った場合、従来行われる２００％のオーバーエッチン
グ、及びそれ以上の２５０％、３００％のオーバーエッ
チングにおいても、工程終了後の第１マスク17の形状
に、エッチングによる相違が現れるものの、本工程での
エッチング処理は、第２マスク16が介在するため、得ら
れる上層金属配線15’に何ら影響を与えない。
行った場合、従来行われる２００％のオーバーエッチン
グ、及びそれ以上の２５０％、３００％のオーバーエッ
チングにおいても、工程終了後の第１マスク17の形状
に、エッチングによる相違が現れるものの、本工程での
エッチング処理は、第２マスク16が介在するため、得ら
れる上層金属配線15’に何ら影響を与えない。
【００２０】また、第１マスク17のフォトレジストに対
して選択比の大きいシリコン酸化膜を第２マスク16に使
用することで、本工程におけるプロセス・マージンが広
がるとともに第１マスク17の薄膜化を計ることが可能に
なる。このことは金属配線パターン形成の微細化に貢献
する。
して選択比の大きいシリコン酸化膜を第２マスク16に使
用することで、本工程におけるプロセス・マージンが広
がるとともに第１マスク17の薄膜化を計ることが可能に
なる。このことは金属配線パターン形成の微細化に貢献
する。
【００２１】第４の最終工程（図１Ｄ）では、第１マス
ク17が剥離により除去され、金属配線15’が形成され
る。
ク17が剥離により除去され、金属配線15’が形成され
る。
【００２２】尚、本実施例において、第２マスク16の材
料として使用したシリコン酸化物の他に、シリコン窒化
膜等、第１マスク17の材料より大きい選択比を有する材
料を用いてもよい。
料として使用したシリコン酸化物の他に、シリコン窒化
膜等、第１マスク17の材料より大きい選択比を有する材
料を用いてもよい。
【００２３】また、従来技術のレジスト・マスク形成の
フォトリソグラフィー工程では、配線用金属膜で照射光
が反射して予定外のフォトレジストが削られてしまい、
所望の形状に形成することが困難になる場合があった
が、本発明の構造では、シリコン酸化膜等からなる第２
マスク16を介層させるため、その配線用金属膜での照射
光の反射による影響を防ぐことができる。
フォトリソグラフィー工程では、配線用金属膜で照射光
が反射して予定外のフォトレジストが削られてしまい、
所望の形状に形成することが困難になる場合があった
が、本発明の構造では、シリコン酸化膜等からなる第２
マスク16を介層させるため、その配線用金属膜での照射
光の反射による影響を防ぐことができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、多層配線等の下層配線
により起伏を有する面に、上層配線を形成する場合、配
線用金属膜の予定外の領域までエッチングすることな
く、信頼性の高い高解像度の金属配線パターンを形成す
ることができる。
により起伏を有する面に、上層配線を形成する場合、配
線用金属膜の予定外の領域までエッチングすることな
く、信頼性の高い高解像度の金属配線パターンを形成す
ることができる。
【００２５】さらに、本発明によれば、エッチング時間
のマージンを第２マスクの膜厚により制御することがで
きるため、エッチング対象である配線用金属膜の材料ま
たは形状に応じたレジスト膜厚の最適化が容易に行うこ
とができ、そのため、さらに微細な金属配線パターンの
形成が期待できる。
のマージンを第２マスクの膜厚により制御することがで
きるため、エッチング対象である配線用金属膜の材料ま
たは形状に応じたレジスト膜厚の最適化が容易に行うこ
とができ、そのため、さらに微細な金属配線パターンの
形成が期待できる。
【図１】本発明実施例の方法を示す工程別断面図であ
る。
る。
【図２】従来の方法を示す工程別断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】図２（Ａ）に示す如く、基板１表面上に
は、層間絶縁膜２及び下層配線３さらに層間絶縁膜４が
形成されており、上層配線を形成する面は、起伏を有す
る状態になっている。上層配線の形成は、この上に上層
配線用金属膜５及びレジスト・マスク６を順次積層形成
しエッチングにより行う。この場合、上層配線用金属膜
５は、下層面の起伏に影響され不均一な膜厚に積層され
る。即ち、図２（Ａ）に示す如く、凸部肩付近の領域
（Ｓ領域）の基板に対し垂直方向の膜厚ｔSが平坦部
（Ｐ領域）の膜厚ｔPより厚くなる。この下層面の起伏
は、レジスト・マスク６の形成時にも影響を及ぼし、レ
ジスト・マスク６には、凹部の膜厚（ｔH）と凸部の膜
厚（ｔL）とで凹凸の段差分の膜厚差が生じる。
は、層間絶縁膜２及び下層配線３さらに層間絶縁膜４が
形成されており、上層配線を形成する面は、起伏を有す
る状態になっている。上層配線の形成は、この上に上層
配線用金属膜５及びレジスト・マスク６を順次積層形成
しエッチングにより行う。この場合、上層配線用金属膜
５は、下層面の起伏に影響され不均一な膜厚に積層され
る。即ち、図２（Ａ）に示す如く、凸部肩付近の領域
（Ｓ領域）の基板に対し垂直方向の膜厚ｔSが平坦部
（Ｐ領域）の膜厚ｔPより厚くなる。この下層面の起伏
は、レジスト・マスク６の形成時にも影響を及ぼし、レ
ジスト・マスク６には、凹部の膜厚（ｔH）と凸部の膜
厚（ｔL）とで凹凸の段差分の膜厚差が生じる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【作用】レジスト・マスクと配線用金属膜との間に第２
マスクを介層することで、単層レジスト・マスクに比べ
エッチング耐性が向上する。これより、レジスト・マス
クは、その膜厚を大きくすることなく形成でき、その結
果、高コントラストの金属配線パターンをエッチング形
成することができる。
マスクを介層することで、単層レジスト・マスクに比べ
エッチング耐性が向上する。これより、レジスト・マス
クは、その膜厚を大きくすることなく形成でき、その結
果、高コントラストの金属配線パターンをエッチング形
成することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】パターニングされる配線用金属膜上に第２
マスク及びフォトレジストからなる第１マスクを順次積
層形成して、前記配線用金属膜のエッチングを行う半導
体装置の製造プロセスにおける金属配線パターンの形成
方法であって、前記第２マスクは、その前記配線用金属
膜に対する選択比が、前記第１マスクのフォトレジスト
のそれより大きい材料から形成されることを特徴とする
金属配線パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30051991A JPH05136127A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 金属配線パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30051991A JPH05136127A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 金属配線パターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136127A true JPH05136127A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17885801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30051991A Pending JPH05136127A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 金属配線パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05136127A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08186110A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP30051991A patent/JPH05136127A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08186110A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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