JPH0729846A - 半導体装置の電極形成方法 - Google Patents

半導体装置の電極形成方法

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JPH0729846A
JPH0729846A JP5197764A JP19776493A JPH0729846A JP H0729846 A JPH0729846 A JP H0729846A JP 5197764 A JP5197764 A JP 5197764A JP 19776493 A JP19776493 A JP 19776493A JP H0729846 A JPH0729846 A JP H0729846A
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JP
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resist layer
layer
electrode
semiconductor device
mask
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JP5197764A
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Yamato Ishikawa
大和 石川
Tomoyuki Kamiyama
智幸 神山
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 半導体装置の表面に電極を形成するための簡
易な方法を提供する。 〔構成〕 半導体装置(11)の表面に所望の膜厚を有する
ポジ型の下層レジスト層(12)を形成したのち全面露光を
行い(A)、この全面露光後の下層レジスト層(11)上に
ポジ型又はネガ型の上層レジスト層(13)を形成したのち
(B)、選択的露光(C)と現像とを行うことにより、
下層側が上層側よりも大きな開口を有する積層構造のレ
ジスト層を形成し(D)、この積層構造のレジスト層を
マスクとしてリフトオフ法により電極(配線も含む)(1
5(a)) を形成する(E,F)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
工程の一つとして利用される電極形成方法に関するもの
であり、特にレジスト層をマスクとするリフトオフ法に
よる電極形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の電極(配線も含む)の
形成工程として、リフトオフ法が汎用されている。リフ
トオフ法により電極形成を行うためには、底部ほど寸法
が増加するいわゆる逆テーパ状の開口群をレジスト層中
に形成することが望ましい。この逆テーパ形状の開口群
をレジスト層中に形成する手法として画像反転手法が知
られている。この画像反転手法を図3を参照しながら説
明する。まず、図3(A)に示すように、半導体装置3
1の表面に画像反転型のレジスト層32を形成し所望の
形状の開口を有するマスク33を通して光線を照射し、
レジスト層中に初期露光領域32(a)を選択的に形成
する。この初期露光領域32(a)は、寸法が底部ほど
狭まるテーパ形状を呈する。次に、適宜な温度で加熱
(ベーキング)することにより、初期露光領域32
(a)を現像液に対して不溶性の領域に変化させる。
【0003】さらに、図3(B)に示すように、レジス
ト層32の全面に光を照射(全面露光)することによ
り、現像液に対して可溶性の領域32(b)を形成す
る。このとき、初期露光領域は不溶性の状態を保つ。次
に、可溶性の露光領域32(b)を現像液で溶解除去す
ることにより、図3(C)に示すように、レジスト層3
2中に逆テーパ形状を有する開口を形成する。続いて、
図3(D)に示すように、逆テーパ形状の開口が形成さ
れたレジスト層32をマスクとして、真空蒸着などの成
膜手法により開口内に電極層34(a)を堆積させる。
この時、レジスト層32上にも不要な金属層34(b)
が堆積される。最後に、レジスト層32を剥離剤によっ
て溶解し、その表面に形成された金属層34(b)と共
に除去すれば、半導体装置31の表面に所望の電極層3
4(a)を形成することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記リフトオフ法によ
る電極形成工程においては、露光量や、半導体表面の光
学的性質に依存する光線の反射や散乱の発生状況が異な
るため、所望の逆テーパ形状が形成されない場合があ
る。特に、半導体基板上にSiO2 膜やSiN膜が形成
されている場合には、逆テーパ形状の開口を有するレジ
スト層の形成が困難になる。このような逆テーパ形状を
呈しない開口が形成されたレジスト層を使用して電極層
を堆積させた場合、図3(E)に示すように、レジスト
層32の開口内に堆積される電極層34(a)とレジス
ト層32上に堆積される不要な金属層34(b)とがそ
れぞれの端部において連結してしまう。この場合、後続
のレジスト剥離材を用いたリフトオフ工程において、金
属層34(b)がうまく除去されなかったり、電極層3
4(a)の一部が剥離してしまうなどの問題が生じる。
特に、厚い電極層を堆積させる場合このような問題が生
じやすくなる。
【0005】上記の問題を解決する方法として、スペー
サー・リフトオフと称される方法が特公昭51─469
06号公報に開示されている。しかしながら、この方法
ではリフトオフのマスクが3層構造であるために、工程
が複雑になるという問題がある。工程を簡易化するため
に、スピンコーティング法によりSiO2 膜のスペーサ
ーを形成する方法も提案されている。しかしながら、電
極を形成する半導体基板上にSiO2 膜やSiN膜など
の無機絶縁膜が形成されている場合には、開口部内のS
iO2 膜のスペーサーとするをサイドエッチングする際
に基板上のSiO2 膜やSiN膜も同時にエッチングさ
れてしまうという問題がある。従って、本発明の目的
は、簡易な工程の電極形成方法、特に、SiO2 やSi
Nなどの絶縁膜が形成されている半導体装置上にも簡略
化された工程で、厚い電極層を形成できる電極形成方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本第1の発明の電極形成
方法は、半導体装置の表面に所望の膜厚を有するポジ型
の下層レジスト層を形成したのち全面露光を行い、この
全面露光後の下層レジスト層上にポジ型又はネガ型の上
層レジスト層を形成したのち選択的露光と現像とを行う
ことによって下層側が上層側よりも大きな開口を有する
積層構造のレジスト層を形成し、この積層構造のレジス
ト層をマスクとしてリフトオフ法により電極を形成する
ように構成されている。
【0007】本第2の発明の電極形成方法は、半導体装
置の表面に所望の膜厚を有するポジ型の下層レジスト層
を形成したのちこの下層レジスト層上に画像反転型の上
層レジスト層を形成し、選択的露光と加熱とを行ったの
ち全面露光と現像とを行うことにより、下層側が上層側
より大きな開口を有する積層構造のレジスト層を形成
し、この積層構造のレジスト層をマスクとしてリフトオ
フ法により電極を形成するように構成されている。
【0008】
【作用】本第1の発明の電極形成方法によれば、選択露
光が行われた上層のポジ型又はネガ形のレジスト層につ
いては、可溶性と不溶性の領域が混在する所定のパター
ンが形成される。また、下層のポジ型レジスト層は全面
露光により全域にわたって可溶性の領域が形成される。
従って、上層のレジスト層については可溶性の領域の溶
解が下方のみに進行するが、下層レジスト層については
その溶解が下方と横方向に同時に進行してゆく。このよ
うに、下層レジスト層については、いわゆるサイドエッ
チングが行われるため、積層レジスト層には下層側が上
層側よりも大きな、いわゆる逆テーパー形状の開口が形
成される。
【0009】本第2の発明の電極形成方法によれば、選
択的露光と加熱処理とを受けることにより以後の全面露
光によっても不溶性を保つ領域と、選択的露光を受けな
かったため以後の全面露光によって可溶性となる領域と
が混在する所定のパターンが形成される。こののち行わ
れる全面露光により、上層レジスト層については上記所
定のパターンの可溶性の領域が形成され、下層のレジス
ト層については全域にわたって可溶性の領域が形成され
る。従って、上層のレジスト層については可溶性の領域
の溶解が下方のみに進行するが、下層レジスト層につい
てはその溶解が下方と横方向に同時に進行してゆく。こ
のように、下層レジスト層については、いわゆるサイド
エッチングが行われるため、積層レジスト層には下層側
が上層側よりも大きな、いわゆる逆テーパー形状の開口
が形成される。
【0010】
【実施例】図1は、本第1の発明の一実施例の電極形成
方法の各工程を説明するための断面図である。電極層を
形成しようとする半導体装置11は、半導体ウエハの表
面に素子間分離層や各種の活性層や酸化物の保護被覆層
などが形成された構造を呈している。まず、図1(A)
に示すように、半導体装置11上に1μm程度の厚みを
有するポジ型の下層レジスト層12を形成し、全面にわ
たり紫外線を照射する全面露光を行う。これにより、下
層レジスト層12は現像液に対し全面にわたって可溶性
となる。次に、図1(B)に示すように、下層レジスト
層12上に1μm程度の厚みのポジ型の上層レジスト層
13を積層する。なお、上記レジスト層の厚みは、レジ
スト材料の粘度とスピンナーの回転速度との組み合わせ
により設定する。各レジスト層12と13については、
それぞれの形成後、適宜な条件で加熱処理を行う。
【0011】次に、図1(C)に示すように、マスク1
4とステッパとを使用し、2層レジスト上に紫外線を選
択的に照射する。これにより、上層レジスト層中の露光
領域13(a)は現像液に対して可溶性となる。なお、
下層レジスト層は上述した全面露光により、既に全領域
が可溶性となっている。次に、全体を現像液中に浸すこ
とにより現像を行う。現像液により、まず上層レジスト
の可溶性領域13(a)がその上部から下方に溶解し始
める。この溶解が上層レジスト層13の底部まで進行す
ると、続いて下層レジスト層12の溶解が開始される。
この下層レジスト層12は全域が可溶性となっているた
め、下方への溶解と並行して側方への溶解(サイドエッ
チング)も進行する。このサイドエッチング量は、エッ
チング時間によって広範囲にわたって制御できる。
【0012】この結果、図1(D)に示すように、下層
側が上層側よりも大きな、いわゆる逆テーパー形状の開
口が、下層レジスト層12と上層レジスト層13による
積層レジスト層中に形成される。続いて、図1(E)に
示すように、下層レジスト層12と上層レジスト層13
とから成る積層レジスト層をマスクとして、所望の金
属、例えば Ti/Auを適宜な成膜方法、例えば真空蒸着
法によって開口内に電極層15(a)として堆積させ
る。この時、上層レジスト層13上には不要な電極層1
5(b)が堆積されるが、開口が逆テーパー形状である
ため、電極層15(a)と15(b)の端部の連結が有
効に回避される。
【0013】最後に、レジスト剥離剤により、下層レジ
スト12と13を溶解除去する。この時、上層レジスト
層13上に堆積されている電極層15(b)も、上層レ
ジスト層13と共に除去される。この結果、図1(F)
に示すような電極層15(a)が半導体装置11の表面
に形成される。
【0014】以上、上層レジスト層13としてポジ型の
レジスト層を使用する場合を例示したが、ネガ形のレジ
スト層を使用して可溶性の領域と不溶性の領域が混在す
るパターンを形成することもできる。
【0015】次に、本第2の発明の一実施例の各工程を
図2の断面図を参照しながら説明する。まず、図2
(A)に示すように、半導体装置21上に1μm程度の
厚みのポジ型の下層レジスト層22を形成し、さらにそ
の上に1μm程度の厚みの画像反転型の上層レジスト層
23を積層する。なお、上記レジスト層の厚みは、レジ
スト材料の粘度とスピンナーの回転速度との組み合わせ
により設定する。また、各レジスト層22と23につい
ては、それぞれの形成後、適宜な条件で加熱処理を行
う。
【0016】次に、図2(B)に示すように、マスク2
4とステッパとを使用し、積層レジスト層上に低レベル
の紫外線を選択的に照射することにより、上層レジスト
層23中の選択的露光領域23(a)を形成する。この
選択的露光領域23(a)の直下のポジ型レジスト層2
2は可溶性となる。続いて、加熱処理を行うことによ
り、選択的露光領域23(a)を不溶性の領域に変化さ
せる。
【0017】この後、図2(C)に示すように、積層構
造のレジスト層の全面に紫外線を照射する全面露光を行
う。上層レジスト層22の選択的露光領域23(a)に
ついては、選択的露光と加熱処理とによって不溶性の領
域に変化してしまっているため、全面露光後も不溶性を
保つ。これに対して、上層レジスト層23中の選択的露
光領域以外の領域では、全面露光によって新たに可溶性
となる。また、下層レジスト層22については、上記選
択露光によって既に可溶性となっている部分も含めて全
面が可溶性となる。
【0018】次に、全体を現像液中に浸すことにより現
像を行う。現像液により、まず上層レジストの可溶性領
域の上部から溶解し始め、その底部まで溶解する。次に
下層レジスト層が溶解し始める。この時、上方から下方
への溶解と並行して側方への溶解(サイドエッチング)
も進行する。このサイドエッチング量は、エッチング時
間によって広範囲にわたって制御できる。この結果、図
2(D)に示すように、下層側が上層側よりも大きな逆
テーパー形状の開口が、上下各層のレジスト層22,2
3による積層構造のレジスト層中に形成される。この積
層構造のレジスト層をマスクとして、リフトオフ法を用
いて電極を形成する。この実施例では、上層レジスト層
単独でも逆テーパー形状が形成されるので、下層レジス
ト層を含めてより完全な逆テーパー形状が形成できる。
この結果、電極端部間の連結をより有効に回避できるの
で、より厚い電極層が形成可能となる。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の電
極形成方法は、サイドエッチングを利用して逆テーパー
形状の開口を有する積層構造のレジスト層を形成し、こ
れをマスクとしてリフトオフ法により電極を形成する構
成であるから、半導体装置の表面の化学的あるいは光学
的性質に左右されずに逆テーパー形状の開口を容易・確
実に形成できるという効果が奏される。特に、サイドエ
ッチングの量はエッチング時間の制御によって広範囲に
渡って制御できるので、好適な逆テーパー状の開口を容
易に形成できるという利点がある。
【0020】また、本発明の電極形成方法によれば、上
下各層のレジスト層を同一の現像液を用いて同一の工程
でパターニングできるので、工程数が一層低減されると
いう利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本第1の発明の一実施例の電極形成方法の各工
程を説明するための断面図である。
【図2】本第2の発明の一実施例の電極形成方法の各工
程を説明するための断面図である。
【図3】従来の電極形成方法の各工程とその問題点を説
明するための断面図である。
【符号の説明】
11,21,31 半導体装置 12,22,32 下層レジスト層 13,23,33 上層レジスト層 13(a),23(a) 選択的露光領域 13(b) 非露光領域 14,24,33 マスク 15(a),34(a) 開口内部に堆積された電極層 15(b) 上層レジスト層上に堆積された不要電極
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 8826−4M H01L 21/88 G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体装置の表面に所望の膜厚を有するポ
    ジ型の下層レジスト層を形成したのち全面露光を行い、 この全面露光後の下層レジスト層上にポジ型又はネガ型
    の上層レジスト層を形成したのち選択的露光と現像とを
    行うことにより、下層側が上層側よりも大きな開口を有
    する積層構造のレジスト層に形成し、 この積層構造のレジスト層をマスクとしてリフトオフ法
    により電極(配線も含む)を形成することを特徴とする
    半導体装置の電極形成方法。
  2. 【請求項2】半導体装置の表面に所望の膜厚を有するポ
    ジ型の下層レジスト層を形成したのちこの下層レジスト
    層上に画像反転型の上層レジスト層を形成し、 選択的露光と加熱とを行ったのち全面露光と現像とを行
    うことにより、下層側が上層側より大きな開口を有する
    積層構造のレジスト層を形成し、 この積層構造のレジスト層をマスクとしてリフトオフ法
    により電極(配線も含む)を形成することを特徴とする
    半導体装置の電極形成方法。
  3. 【請求項3】前記半導体表面には無機絶縁膜が形成され
    ていることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装
    置の電極形成方法。
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