JPH1032242A - 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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JPH1032242A
JPH1032242A JP18595796A JP18595796A JPH1032242A JP H1032242 A JPH1032242 A JP H1032242A JP 18595796 A JP18595796 A JP 18595796A JP 18595796 A JP18595796 A JP 18595796A JP H1032242 A JPH1032242 A JP H1032242A
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JP
Japan
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film
opening
silicon nitride
photoresist
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP18595796A
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English (en)
Inventor
Hirotsugu Ozaki
宏嗣 尾崎
Hisashi Tonobe
恒 渡野邊
Hiroaki Utsunomiya
博昭 宇都宮
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁膜に対して開口部を形成する際に、歩留ま
りを低下させず、低コストにする。 【解決手段】配線層1上にP−TEOS膜2及びP−S
iN膜3からなるパッシベーション膜4を形成し、その
上にポリイミド膜8を形成し、さらにその上にフォトレ
ジストマスク9を形成する。次にマスク9を用いてポリ
イミド膜8に開口部21を形成する。続いて、加熱を行
い、フォトレジストマスクを溶融して、上記開口部21
の側壁上をフォトレジストで覆う。この後、異方性エッ
チングによって、パッシベーション膜4に開口部22を
開口する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、特に絶縁膜に対して開口部を形成する工
程の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置においては、パッケ
ージング工程及び使用環境から半導体素子を機械的、化
学的に保護するため、パッシベーション膜やポリイミド
膜を形成することにより信頼性を向上させている。
【0003】図3はパッシベーション膜やポリイミド膜
を有するMOSダイナミックRAMを製造する際の従来
の方法による工程を示す断面図である。まず、図3
(a)に示すように、半導体基板上または基板上の層間
絶縁膜上に、アルミニウムからなる配線層1を形成し、
その上にプラズマTEOS膜(以下、PーTEOS膜と
称する)2及びプラズマ窒化シリコン膜(以下、PーS
iN膜と称する)3を堆積してパッシベーション膜4を
形成する。続いて、上記配線層1に対応した位置に開口
部を有するフォトレジストマスク5を形成する。次に、
上記フォトレジストマスク5を用いたケミカルドライエ
ッチング法(以下、CDEと称する)によりP−SiN
膜3を選択的にエッチング除去し、続いて、ウェットエ
ッチング法によってP−TEOS膜2を選択的にエッチ
ング除去し、パッシベーション膜4に対し上記配線層1
に通じる開口部を形成する。
【0004】続いて、図3(b)に示すように、フォト
レジストマスク5を除去した後、ポリイミド膜6を全面
に堆積し、別のフォトレジストマスク7を形成し、ポリ
イミド膜6に対して上記配線層1に通じる開口部を再び
形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、パッシベーション膜4とポリイミド膜6の加工を2
回に分けて行うために、同一箇所を開口するのにもかか
わらず、フォトレジストを2回パターニングしなければ
ならず、スループットが悪いという問題があった。
【0006】一方、パッシベーション膜4を形成した後
に、続いてポリイミド膜6を堆積し、この後、同じフォ
トレジストマスクを用いてエッチングを行い、1回で開
口部を形成することが考えられる。つまり、図3(c)
に示すように、P−TEOS膜2、P−SiN膜3から
なるパッシベーション膜4を形成し、続いてポリイミド
膜8を形成した後に、フォトレジストマスク9を用いて
パッシベーション膜4及びポリイミド膜8をウェットエ
ッチング法により選択的にエッチング除去するものであ
る。しかし、この方法では、P−TEOS膜2をウェッ
トエッチングする際に、ポリイミド膜8とP−SiN膜
3との界面にエッチング液が侵入して、両者の密着性が
劣化してしまう。
【0007】そこで、一つのフォトレジストマスクを用
いてポリイミド膜8とパッシベーション膜4を開口する
場合、異方性エッチングの一つである反応性イオンエッ
チング法(以下、RIEと称する)によりパッシベーシ
ョン膜4を除去する必要がある。しかし、この場合に
は、図3(c)に示すように、まず、現像液でポリイミ
ド膜8をエッチングした時に、ひさし状に残ったフォト
レジストマスク9の下部に空洞ができてしまう。つま
り、フォトレジストマスク9とP−SiN膜3との間の
ポリイミド膜8が開口部の周辺部だけエッチング除去さ
れて、後退してしまう。次に、RIE法でパッシベーシ
ョン膜4をエッチングする際、生成されるフロロカーボ
ン系堆積物10がこの後退によってできた空洞に溜って
しまい、この堆積物10の除去が不可能になるという問
題があった。また、この場合、後の高温工程で、堆積物
10から配線1中に不純物が拡散され、配線抵抗が高く
なって信頼性が低下するという問題があった。
【0008】一方、2回のリソグラフィによって、パッ
シベーション膜とポリイミド膜の開口を行う場合は、1
回のリソグラフィによる場合よりもコストが上昇すると
いう問題がある。
【0009】図4は、パッシベーション膜やポリイミド
膜を有する半導体装置を製造する場合の従来の他の製造
方法による工程を示す断面図である。半導体基板の拡散
領域もしくはポリシリコン等の導電層11上の所定位置
にバリアメタル及びストッパ材として作用するタングス
テン膜12を形成し、それ以外の箇所にはシリコン酸化
膜13を形成する。その上に、シリコン酸化膜14及び
シリコン窒化膜15を堆積する。続いて、上記タングス
テン膜12に対応した位置に開口部を有するフォトレジ
ストマスク16を形成した後、CF4 /O2 による気相
エッチングによってシリコン窒化膜15を選択的にエッ
チング除去し、続いて、異方性エッチング、例えばRI
Eによってシリコン酸化膜14を選択的にエッチング除
去して、コンタクトホールを開孔する。引き続き、上記
タングステン膜12を剥離する。その方法の一つとし
て、CF4 /O2 による気相エッチングを用いるものが
ある。この場合、タングステン膜12を剥離すると、シ
リコン窒化膜15とタングステン膜12のエッチング特
性が同等のため、同時にシリコン窒化膜15もエッチン
グされる。つまり、シリコン酸化膜14とフォトレジス
トマスク16との間に存在するシリコン窒化膜15が、
図示のように大きく後退する。従って、後工程でシリコ
ン窒化膜15の上に別の膜を成膜する際に、上述した後
退した部分に穴ができる場合、また形状が変形する場合
があるという問題がある。また、前記図3(c)の場合
の例と同様に、後退による空洞部にRIEによるエッチ
ングの際に生じる堆積物が溜まる。この堆積物にはフッ
素が含まれているので、後工程で形成されるコンタクト
ホール内部の導電層にこのフッ素が拡散し、コンタクト
の抵抗が上昇するという問題がある。従って、信頼性が
低下する。この発明の目的は、歩留まりを低下させず、
低コストな半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に少なくとも第1の絶縁膜及
び第2の絶縁膜を形成する工程と、上記第2の絶縁膜上
にフォトレジストからなるマスク層を形成する工程と、
上記マスク層を用いて上記第2の絶縁膜を選択的に除去
して第1の開口部を形成する工程と、上記マスク層を溶
融させて上記第1開口部の側壁上をフォトレジストで覆
う工程と、上記マスク層を用いて上記第1の絶縁膜を選
択的に除去して第2の開口部を形成する工程とを具備し
ている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実
施の形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断
面図であり、この発明をパッシベーション膜及びポリイ
ミド膜を有するMOSダイナミックRAMの製造方法に
適用したものである。なお、図3と対応する箇所には同
一符号を付して説明を行う。
【0012】図1(a)に示すように、層間絶縁膜上の
厚さ8000オングストロームのAl配線層1上に、厚
さ3000オングストロームのP−TEOS膜2と厚さ
5000オングストロームのシリコン窒化膜3とからな
るパッシベーション膜4を形成する。続いて、その上
に、厚さ8μmのポリイミド膜8を形成する。次に、1
40℃でキュアを行い、ある程度ポリイミド膜8を固め
る。
【0013】続いて、図1(b)に示すように、配線層
1に対応した位置に開口部を有するフォトレジストマス
ク9を現像処理によって形成すると同時に、このときの
現像液によってポリイミド膜8をエッチング除去する。
この時、フォトレジストマスク9及びシリコン窒化膜3
相互間のポリイミド膜8がフォトレジストマスク9の開
口部よりも約2μm程度多くエッチング除去され、フォ
トレジストマスク9の開口部よりも大きな面積の開口部
21がポリイミド膜8に形成される。
【0014】続いて、図1(c)に示すように、180
℃で2分程度加熱つまりベークすることによってフォト
レジストマスク9を溶融させ、ポリイミド膜8に形成さ
れた開口部21の側壁をフォトレジストで覆う。
【0015】続いて、RIEによって、P−TEOS膜
2とシリコン窒化膜3からなるパッシベーション膜4を
エッチング除去し、このパッシベーション膜4に開口部
22を開口する。この時、エッチングガス中にカーボン
が含まれているため、フロロカーボン系組成物が生成さ
れるが、ポリイミド膜8に形成された開口部21の側壁
はフォトレジストで覆われており、フロロカーボン系組
成物が溜まる部分が存在しないために、フロロカーボン
系組成物は開口部21の側壁上に集中して溜まることが
ない。
【0016】続いて、電力を300W程度に落としたO
2 RIEを行い、フォトレジストマスク9の表面に付着
しているフロロカーボン系堆積物を除去し、引き続き、
シンナー処理を行って残ったフォトレジストマスク9を
剥離する。
【0017】この第1の実施の形態においては、ポリイ
ミド膜8をエッチングして開口部21を形成した後にフ
ォトレジスト9をベークして溶融させるので、フォトレ
ジスト9がだれて、上層膜つまりポリイミド膜8の開口
部21の側壁面が覆われ、保護される。従って、その側
壁面への堆積物の生成が抑制される。つまり、後工程で
コンタクトホール内の配線1に、堆積物に含まれる不純
物が拡散することを防止することができる。従って、1
回のリソグラフィで下層膜であるP−TEOS膜2とシ
リコン窒化膜3とからなるパッシベーション膜4をエッ
チングすることが可能となり、低コストとなる。また、
信頼性も向上する。
【0018】図2は、本発明の第2の実施の形態に係る
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、こ
の発明をパッシベーション膜及びポリイミド膜を有する
MOSダイナミックRAMの製造方法に適用したもので
ある。なお、従来例である図4と対応する箇所には同一
符号を付して説明を行う。
【0019】図2(a)に示すように、半導体基板の拡
散領域もしくはポリシリコン等の導電層11上の所定位
置にバリアメタル及びストッパ材として作用するタング
ステン膜12を形成し、それ以外の箇所にはシリコン酸
化膜13を形成する。また、その上に、下層膜であるシ
リコン酸化膜14及び上層膜であるシリコン窒化膜15
を堆積する。続いて、上記タングステン膜12に対応し
た位置に開口部を有するフォトレジストマスク16を形
成した後、CF4 /O2 による気相エッチングによって
シリコン窒化膜15及びシリコン酸化膜14を選択的に
エッチング除去して開口部31を開口する。
【0020】続いて、第1の実施の形態と同様に、18
0℃で2分程度ベークを行うことにより、図2(b)に
示すように、シリコン窒化膜15に形成された開口部の
側壁を、溶融したフォトレジストで覆う。
【0021】この後、バリアメタル及びストッパ材とし
て作用するタングステン膜12を、CF4 /O2 による
気相エッチング法によって剥離する。この場合、タング
ステン膜12のエッチングにはシリコン窒化膜15のエ
ッチング特性と同等のエッチング法を用いる。つまり、
この第2の実施の形態では、シリコン窒化膜15の除去
の際のエッチング方法とタングステン膜12のエッチン
グ方法が同じである。この時、シリコン窒化膜15に形
成された開口部の側壁は、溶融したフォトレジストで覆
われているため、シリコン窒化膜15を大きく後退させ
ることなしにタングステン膜12を完全に剥離して、導
電層11の表面に通じる開口部を形成することが可能と
なる。
【0022】従来例と比較した場合、CF4 /O2 によ
る気相エッチング法によってタングステン膜12を剥離
する工程で、シリコン窒化膜15とタングステン膜12
のエッチング特性が同等のため、この工程で同時にシリ
コン窒化膜15も再びエッチングされ、開口部が大きく
後退していた。しかし、この第2の実施の形態において
は、シリコン酸化膜をエッチングした後に、フォトレジ
ストマスクをベークするので、フォトレジストがだれ
て、上層膜であるシリコン窒化膜15が保護される。つ
まり、その上層膜のシリコン窒化膜15の後退が抑制さ
れる。この結果、後工程で開口部内の導電層11に、堆
積物に含まれる不純物が拡散することを防止することが
できる。また、後工程での開口部周辺の形状の変形が起
こりにくくなる。さらに、また、第2の実施の形態のよ
うにシリコン酸化膜14を除去する時のエッチング法が
RIEである場合、第1の実施の形態と同様に、RIE
によるエッチングの際、上層膜のシリコン窒化膜15の
開口部の側壁上への堆積物の生成が抑制される。従っ
て、上層膜のシリコン窒化膜15が保護され、下層膜で
あるシリコン酸化膜14、さらにその下層膜であるタン
グステン膜12のエッチングを1回のリソグラフィで行
うことができ、低コストとなる。また、信頼性も向上す
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、歩留まりを低下させず、低コストな半導体装置の製
造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す断面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法を示す断面図。
【図3】従来の半導体装置の製造方法の一例を示す断面
図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法の一例を示す断面
図。
【符号の説明】
1…配線層、2…P−TEOS膜、3…P−SiN膜、
4…パッシベーション膜、8…ポリイミド膜、9…フォ
トレジストマスク、21、22…開口部、11…導電
層、12…タングステン膜、13…シリコン酸化膜、1
4…シリコン酸化膜、15…シリコン窒化膜、16…フ
ォトレジストマスク、31…開口部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に少なくとも第1の絶縁膜
    及び第2の絶縁膜を形成する工程と、 上記第2の絶縁膜上にフォトレジストからなるマスク層
    を形成する工程と、 上記マスク層を用いて上記第2の絶縁膜を選択的に除去
    して第1の開口部を形成する工程と、 上記マスク層を溶融させて上記第1開口部の側壁上をフ
    ォトレジストで覆う工程と、 上記マスク層を用いて上記第1の絶縁膜を選択的に除去
    して第2の開口部を形成する工程とを具備したことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の絶縁膜が、下層がシリコン酸
    化膜、上層がシリコン窒化膜からなる2層の絶縁膜であ
    り、前記第2の絶縁膜がポリイミド膜であることを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP18595796A 1996-07-16 1996-07-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH1032242A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7449906B2 (en) 2003-05-13 2008-11-11 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Probe for testing an electrical device

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US7449906B2 (en) 2003-05-13 2008-11-11 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Probe for testing an electrical device

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