JPH06216006A - 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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JPH06216006A
JPH06216006A JP5021719A JP2171993A JPH06216006A JP H06216006 A JPH06216006 A JP H06216006A JP 5021719 A JP5021719 A JP 5021719A JP 2171993 A JP2171993 A JP 2171993A JP H06216006 A JPH06216006 A JP H06216006A
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JP
Japan
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film
resist
sio
insulating film
bpsg
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JP5021719A
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English (en)
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Minoru Ishida
実 石田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジストをパターニングする際の焦点深度マ
ージンを大きくして、微細パターンのリソグラフィを可
能にする。 【構成】 SiO2 膜36とポリサイド膜37とを同一
のパターンでパターニングし、BPSG膜41を堆積さ
せた後、レジスト42を塗布する。そして、レジスト4
2のみをエッチバックしてBPSG膜41の凹部にレジ
スト42を残した後、レジスト42をマスクにしてBP
SG膜41及びSiO2 膜36のみをエッチバックす
る。SiO2 膜36のためにBPSG膜41の凹部が深
くなり、この凹部にレジスト42を残し易い。従って、
BPSG膜41とSiO2 膜36とを制御性良く平滑化
することができ、これらの上層でレジストをパターニン
グする際の焦点深度マージンが大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、配線等のパターニング
に際してリソグラフィ技術を用いる半導体装置の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造においてはリソグラフ
ィ技術が微細加工技術の中心になっているが、リソグラ
フィ工程でレジストを露光させる時の焦点深度マージン
が縮小投影露光装置の解像度と密接に関係している。焦
点深度マージンとは半導体ウェハの凹凸や反り、下地段
差に対するフォーカスマージンのことであり、半導体装
置の下地段差が小さい場合は、焦点深度マージンは小さ
な値でよい。
【0003】一方、半導体装置の下地段差が大きい場合
は、焦点深度マージンは段差に応じて大きな値が必要で
ある。そして、この焦点深度マージンは、半導体装置の
製造上、一般に1.5μm以上は必要とされている。と
ころが、i線を用いる或る縮小投影露光装置では、図2
に示す様に、0.4μmのラインアンドスペースを露光
させる場合は、焦点深度マージンが1.3μmしかなく
0.2μm不足している。
【0004】従って、0.4μmのラインアンドスペー
スを解像させるためには、更に解像度の良い縮小投影露
光装置、例えばエキシマレーザを用いる縮小投影露光装
置が必要である。しかし、この様な装置には多大の設備
投資とランニングコストとが必要であるので、半導体装
置の製造コストが増大する。
【0005】以上の様な問題は焦点深度マージンが0.
2μm不足しているために生じるので、これを解決する
他の手段として、半導体装置の下地段差を0.2μm小
さくすることが考えられる。例えば、積層CMOS型S
RAMのメモリセルにおける負荷素子である薄膜トラン
ジスタを形成するためのレジストのパターニングでは、
0.4μmのラインアンドスペースが要求されるが、下
地段差が現状では0.3μm以上ある。従って、薄膜ト
ランジスタの下地段差を平滑化すれば、1.3μmの焦
点深度でも露光を行うことができる。
【0006】下地段差を平滑化するためには、SOG膜
等の様に自己平滑化する層間絶縁膜を用いる方法と、レ
ジスト等の様に自己平滑化するエッチバック対象膜を用
いてエッチバックを行う方法とがある。しかし、SOG
膜には吸湿性があるので、SOG膜を用いるとトランジ
スタの寿命を縮めるという問題がある。このため、レジ
ストエッチバックによる平滑化が有望視されている。
【0007】このレジストエッチバックにも、2つの方
法がある。第1の方法は、下地とレジストとのエッチン
グ速度を等しくして、これらを同時にエッチバックする
方法である。第2の方法は、図3(a)(b)に示す様
に下地11とこの下地11上に塗布したレジスト12と
のエッチング選択比を大きくし、図3(c)に示す様に
第1段階でレジスト12のみをエッチバックして下地1
1の凹部にのみレジスト12を残し、図3(d)に示す
様に第2段階で凹部に残されているレジスト12をマス
クにして下地11のみをエッチバックする方法である。
【0008】これら2つの方法のうちで、第1の方法に
は半導体ウェハの面内でエッチング速度のバラツキが大
きくなるという傾向があるので、第2の方法の方が下地
11の段差を制御性良く平滑化することができる。この
ため、積層CMOS型SRAMのメモリセルにおける負
荷素子である薄膜トランジスタの形成等に際しても、従
来から第2の方法が用いられてきた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の第2の
方法によるエッチバックでも、図3に示した様に0.2
μm以上の大きな段差は制御性良く平滑化することがで
きるが、図4に示す様に0.2μm以下の小さな段差で
は、残すべきレジスト12の膜厚が薄いので、レジスト
12に対するエッチバックの制御が難しく、段差を制御
性良く平滑化することができなかった。従って、下地1
1の上層でレジスト(図示せず)をパターニングする際
の焦点深度マージンが小さく、微細パターンのリソグラ
フィを行うことが難しかった。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置の
製造方法は、第1の膜37の上に第2の膜36を積層さ
せる工程と、前記第2及び第1の膜36、37を同一の
パターンでパターニングする工程と、前記パターニング
の後に、前記第2の膜36とエッチング速度が等しい絶
縁膜41を全面に形成する工程と、前記絶縁膜41とは
エッチング速度が異なる第3の膜42で前記絶縁膜41
の凹部を埋める工程と、前記絶縁膜41と前記第2の膜
36とが平滑になるまで、前記第3の膜42をマスクに
して前記絶縁膜41及び前記第2の膜36をエッチング
する工程とを具備している。
【0011】請求項2の半導体装置の製造方法は、前記
第1の膜37が配線であり、前記第2の膜36が絶縁膜
であり、前記第3の膜42がレジストであることを特徴
としている。
【0012】
【作用】本発明による半導体装置の製造方法では、第1
の膜37の上に第2の膜36を積層させ、これら第2及
び第1の膜36、37を同一のパターンでパターニング
しているので、第1の膜37のみをパターニングする場
合に比べて段差が大きくなる。このため、第3の膜42
で埋めるべき絶縁膜41の凹部が深くなり、この凹部に
第3の膜42を残し易い。従って、絶縁膜41及び第2
の膜36のエッチングに際して第3の膜42を確実にマ
スクにすることができて、絶縁膜41と第2の膜36と
を制御性良く平滑化することができる。
【0013】
【実施例】以下、積層CMOS型SRAMの製造に適用
した本発明の一実施例を、図1を参照しながら説明す
る。本実施例では、図1(a)に示す様に、Si基板2
1の素子分離領域の表面にLOCOS法でSiO2 膜2
2を形成し、このSiO2 膜22に囲まれている素子活
性領域の表面にゲート絶縁膜としてのSiO2 膜23を
熱酸化法で形成する。
【0014】そして、埋め込みコンタクト用の開口24
をSiO2 膜23に形成した後、第1層目の多結晶Si
膜25をSi基板21上の全面に堆積させ、この多結晶
Si膜25にN型の不純物を導入する。その後、第1層
目のWSix 膜26とオフセット用のSiO2 膜27と
を、多結晶Si膜25上の全面に順次に堆積させる。そ
して、SiO2 膜27と多結晶Si膜25及びWSix
膜26から成る第1層目のポリサイド膜28とを、メモ
リセルの駆動用トランジスタのゲート電極や転送用トラ
ンジスタのゲート電極つまりワード線等のパターンに加
工する。
【0015】その後、SiO2 膜27等とSiO2 膜2
2とをマスクにしてSi基板21にN型の不純物を導入
して、拡散層31を形成する。そして、SiO2 膜32
を全面に堆積させ、このSiO2 膜32の全面をエッチ
バックして、ポリサイド膜28及びSiO2 膜27の側
面にSiO2 膜32から成る側壁を形成する。そして更
に、層間絶縁膜33を全面に堆積させる。なお、ここま
では従来公知の工程である。
【0016】次に、メモリセルの駆動用トランジスタの
ゲート電極であるポリサイド膜28等に達するコンタク
ト孔(図示せず)を、層間絶縁膜33及びSiO2 膜2
7に開孔する。そして、図1(b)に示す様に、膜厚が
70nm程度である第2層目の多結晶Si膜34をCV
D法で全面に堆積させ、820℃程度のPOCl3 の蒸
気に60分間程度に亙って曝してこの蒸気から多結晶S
i膜34にPhosを熱拡散させるプレデポジションを
行う。
【0017】その後、膜厚が80nm程度である第2層
目のWSix 膜35と膜厚が250nm程度であるオフ
セット用のSiO2 膜36とを、CVD法で多結晶Si
膜34上の全面に順次に堆積させる。そして、上述のコ
ンタクト孔を介してメモリセルの駆動用トランジスタの
ゲート電極と後に形成する負荷用薄膜トランジスタのゲ
ート電極とを結ぶ配線等のパターンに、SiO2 膜36
上でレジスト(図示せず)をパターニングする。
【0018】その後、このレジストをマスクにして、S
iO2 膜36と多結晶Si膜34及びWSix 膜35か
ら成る第2層目のポリサイド膜37とを、RIEでパタ
ーニングする。なお、このRIEでは、夫々の膜厚の2
0パーセント程度のオーバエッチングを行う。
【0019】次に、図1(c)に示す様に、不純物とし
てB及びPhosを含むO3 −TEOSを原料とするC
VD法でBPSG膜41を全面に堆積させて、第1層目
のポリサイド膜28及びSiO2 膜27による段差を平
滑化する。この平滑化のためには、BPSG膜41の膜
厚をポリサイド膜28同士の間隔の8割程度にする。従
って、例えば間隔が0.35μmの場合は膜厚を280
nm程度とし、間隔が0.60μmの場合は膜厚を48
0nm程度とする。
【0020】その後、レジスト42を300nm程度の
膜厚に塗布し、ポリサイド膜37の上層のレジスト42
が完全に除去されるまで、フッ素を含まないO2 系のガ
スでレジスト42のみをエッチバックする。この結果、
BPSG膜41の凹部にのみレジスト42が残る。
【0021】次に、図1(d)に示す様に、BPSG膜
41の凹部に残したレジスト42をマスクにして、この
レジスト42下のBPSG膜41とポリサイド膜37の
上層のBPSG膜41またはSiO2 膜36とが同じ高
さになるまで、つまりこれらの膜が平滑になるまで、C
HF3 系のガスでBPSG膜41及びSiO2 膜36の
みをエッチバックする。
【0022】そして、レジスト42を除去し、850℃
程度のN2 雰囲気中で10分間程度の熱処理を行って、
レジスト42の周囲にレジスト42の膜厚の半分程度の
高さで残っていたBPSG膜41の突起部41aをフロ
ーさせる。その後は、再び従来公知の工程を実行して、
メモリセルの負荷用薄膜トランジスタ(図示せず)やビ
ット線等としてのAl配線(図示せず)等を形成して、
この積層CMOS型SRAMを完成させる。
【0023】
【発明の効果】本発明による半導体装置の製造方法で
は、絶縁膜と第2の膜とを制御性良く平滑化することが
できるので、これら絶縁膜及び第2の膜の上層でレジス
トをパターニングする際の焦点深度マージンが大きく、
微細パターンのリソグラフィが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を工程順に示す側断面図であ
る。
【図2】リソグラフィ工程の露光におけるラインアンド
スペースと焦点深度範囲との関係を示すグラフである。
【図3】下地段差が大きい場合のレジストエッチバック
を工程順に示す側断面図である。
【図4】下地段差が小さい場合のレジストエッチバック
を工程順に示す側断面図である。
【符号の説明】
36 SiO2 膜 37 ポリサイド膜 41 BPSG膜 42 レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 F 9277−4M

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の膜の上に第2の膜を積層させる工
    程と、 前記第2及び第1の膜を同一のパターンでパターニング
    する工程と、 前記パターニングの後に、前記第2の膜とエッチング速
    度が等しい絶縁膜を全面に形成する工程と、 前記絶縁膜とはエッチング速度が異なる第3の膜で前記
    絶縁膜の凹部を埋める工程と、 前記絶縁膜と前記第2の膜とが平滑になるまで、前記第
    3の膜をマスクにして前記絶縁膜及び前記第2の膜をエ
    ッチングする工程とを具備する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の膜が配線であり、前記第2の
    膜が絶縁膜であり、前記第3の膜がレジストであること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP5021719A 1993-01-14 1993-01-14 半導体装置の製造方法 Pending JPH06216006A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100325599B1 (ko) * 1999-05-11 2002-02-25 황인길 반도체 소자의 접촉구 형성 방법
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