JPH1041207A - Method for forming resist pattern - Google Patents

Method for forming resist pattern

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JPH1041207A
JPH1041207A JP8190684A JP19068496A JPH1041207A JP H1041207 A JPH1041207 A JP H1041207A JP 8190684 A JP8190684 A JP 8190684A JP 19068496 A JP19068496 A JP 19068496A JP H1041207 A JPH1041207 A JP H1041207A
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JP
Japan
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resist
light
region
film
pattern
Prior art date
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Application number
JP8190684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Aoki
正身 青木
Junichi Wada
純一 和田
Shigeru Kanbayashi
茂 神林
Yasuhiko Sato
康彦 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a resist pattern in which a fine pattern is allowed to form by solving a problem of misalignment by self- alignment technique. SOLUTION: The sum of the amount of irradiating light A and reflected light B is, in the area where the area irradiated with the irradiating light A overlaps with the area on which a wiring film 12 is formed, set to a light quantity to which a photoresist 14 is sensitive, and, in the area where the area irradiated with the irradiating light A overlaps with the area on which the wiring film 12 is not formed, set to a light quantity to which the photoresist is not sensitive, thereby the resist pattern 14a is formed in self-alignment manner.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
等において用いるレジストパターンの形成方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a resist pattern used in manufacturing a semiconductor device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体装置製造工程における露光
装置には縮小投影露光装置が用いられている。この縮小
投影露光装置では、レティクルを通過した光(紫外線)
を縮小光学系を通して縮小するため、高い解像度に加え
て高い位置合わせ精度が実現できる。しかし、最近のL
SIの微細化により、さらに高い位置合わせ精度が要求
されている。
2. Description of the Related Art At present, a reduction projection exposure apparatus is used as an exposure apparatus in a semiconductor device manufacturing process. In this reduction projection exposure apparatus, light (ultraviolet light) that has passed through a reticle
Is reduced through a reduction optical system, so that high alignment accuracy can be realized in addition to high resolution. However, recent L
With the miniaturization of SI, higher alignment accuracy is required.

【0003】従来、LSIの設計では、装置の合わせ精
度によって合わせ余裕(マージン)を設けている。例え
ば、図15に示すように、下層配線51に接続孔52
(ビアホール)を重ね合わせる場合、合わせ誤差分だけ
上下左右方向に下層配線を広げて設計し、仮に合わせず
れが生じても下層配線内に接続孔52が納まるようにし
ている。
Conventionally, in the design of an LSI, a matching margin is provided depending on the matching accuracy of the device. For example, as shown in FIG.
When the (via holes) are overlapped, the lower wiring is designed to be widened in the vertical and horizontal directions by an amount corresponding to the alignment error so that the connection hole 52 can be accommodated in the lower wiring even if misalignment occurs.

【0004】しかし、合わせ余裕の領域は本来無駄な領
域であり、さらなる高集積化に対して問題視されるよう
になってきた。また、この合わせ余裕の箇所では配線間
距離が狭まるため、配線間容量の増加によるRC遅延と
いう性能上の問題も生じることになる。
[0004] However, the area with a margin for alignment is originally a useless area, and has been regarded as a problem for further high integration. In addition, since the distance between the wirings is narrowed at the place where the alignment is sufficient, there is also a performance problem of RC delay due to an increase in the capacitance between the wirings.

【0005】しかし、合わせマークを用いて位置合わせ
をする以上、合わせずれをなくすことは不可能である。
そこで、プロセス面で自己整合的に上層と下層を合わせ
る方法が提案されている。この方法について、上層埋込
み型配線と下層接続孔の自己整合的合わせを例にとって
説明する(図16参照)。
However, it is impossible to eliminate misalignment as long as the alignment is performed using the alignment mark.
Therefore, a method has been proposed in which the upper layer and the lower layer are self-aligned in terms of process. This method will be described with reference to an example of self-alignment alignment between the upper embedded wiring and the lower connection hole (see FIG. 16).

【0006】まず、下地61上に絶縁層62を形成し、
この絶縁層62に対してRIE選択比を有するRIE停
止層63を形成する。そして、この停止層63の接続孔
部分を合わせ余裕を含めて選択的に除去する(a)。つ
ぎに、この停止層63上にさらに絶縁層64を形成し、
この絶縁層64上に配線用レジストパターン65を形成
する(b)。つぎに、配線用溝を形成するためRIEを
行う。この時、接続孔の部分以外はRIE停止層63で
エッチングは停止するが、接続孔の部分では停止層が除
去されているため、配線パターンとオーバーラップする
部分だけエッチングは進行し、配線用溝と自己整合的に
合わせられた接続孔が形成される(c)。最後に、この
溝と接続孔に配線金属(図示せず)を充填することによ
り配線が完成する。
First, an insulating layer 62 is formed on a base 61,
An RIE stop layer 63 having an RIE selectivity with respect to the insulating layer 62 is formed. Then, the connection hole portion of the stop layer 63 is selectively removed including the alignment margin (a). Next, an insulating layer 64 is further formed on the stop layer 63,
A wiring resist pattern 65 is formed on the insulating layer 64 (b). Next, RIE is performed to form a wiring groove. At this time, the etching stops at the RIE stop layer 63 except for the connection hole portion, but since the stop layer is removed at the connection hole portion, the etching proceeds only in the portion overlapping with the wiring pattern, and the wiring groove is formed. (C). Finally, wiring is completed by filling the groove and the connection hole with a wiring metal (not shown).

【0007】上記方法では、埋込み型配線に限定される
が、上層配線と下層接続孔とを自己整合的に合わせるこ
とが可能である。しかし、LSIのスケーリングルール
では下層パターンほど微細化が必要で、上層パターンほ
どスケーリングルールが緩和される。したがって、微細
な下層パターンに対して上層パターンを精度良く合わせ
ることが必要となっている。したがって、上記方法にお
いても完全に最密化されたパターンを形成することは困
難である。
Although the above method is limited to the buried wiring, the upper wiring and the lower connection hole can be aligned in a self-aligned manner. However, in the scaling rule of the LSI, the lower layer pattern needs to be finer, and the scaling rule is relaxed in the upper layer pattern. Therefore, it is necessary to accurately match the upper layer pattern with the fine lower layer pattern. Therefore, it is difficult to form a completely densified pattern even in the above method.

【0008】一方、MOSトランジスタの製造工程にお
いて、ゲートが形成された下部構造上の膜をパターン加
工するような場合がある。このような場合も、この膜を
ゲートとの合わせずれ無しに加工することは困難であ
り、そのため合わせ余裕が必要となり、LSIの高集積
化に対する妨げとなる。
On the other hand, in the process of manufacturing a MOS transistor, there is a case where a film on a lower structure on which a gate is formed is patterned. Even in such a case, it is difficult to process this film without misalignment with the gate, so that a margin for alignment is required, which hinders high integration of LSI.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来は合わせずれの問題により微細なパターンを形成する
ことが困難であり、LSIの高集積化や高速化の妨げと
なっていた。本発明は、自己整合的手法により、合わせ
ずれの問題を解決し、微細なパターンを形成することが
可能なレジストパターンの形成方法を提供することを目
的とする。
As described above, conventionally, it has been difficult to form a fine pattern due to the problem of misalignment, which has hindered high integration and high speed of LSI. An object of the present invention is to provide a method of forming a resist pattern capable of forming a fine pattern by solving the problem of misalignment by a self-aligned method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明におけるレジスト
パターンの形成方法は、反射率の異なる複数の領域から
なる下部構造を覆う光透過膜上にレジストを形成し、こ
のレジストに光を照射したときの下部構造の反射強度の
差を利用してレジストパターンを形成するものである。
According to the present invention, there is provided a method of forming a resist pattern, comprising forming a resist on a light transmitting film covering a lower structure comprising a plurality of regions having different reflectivities, and irradiating the resist with light. The resist pattern is formed by utilizing the difference in the reflection intensity of the lower structure.

【0011】下部構造の反射強度の差を利用してレジス
トパターンを形成するため、合わせずれの問題を本質的
になくすことができ、下部構造に対して自己整合した最
密化されたパターンを形成することが可能となる。
Since the resist pattern is formed by utilizing the difference in the reflection intensity of the lower structure, the problem of misalignment can be essentially eliminated, and a close-packed pattern self-aligned with the lower structure can be formed. It is possible to do.

【0012】本発明におけるレジストパターンの形成方
法は、互いに反射率の異なる第1領域及び第2領域を有
する下部構造を覆う光透過膜上にレジストを形成し、こ
のレジストに光を照射したときの照射光によるレジスト
の露光量と上記下部構造からの反射光によるレジストの
露光量との和を、上記第1領域ではレジストを感光する
露光量とするとともに上記第2領域ではレジストを感光
しない露光量とすることによりレジストパターンを形成
するものである。
In the method of forming a resist pattern according to the present invention, a resist is formed on a light-transmitting film covering a lower structure having a first region and a second region having different reflectances, and the resist is irradiated with light. The sum of the exposure amount of the resist by the irradiation light and the exposure amount of the resist by the reflected light from the lower structure is defined as the exposure amount that exposes the resist in the first region, and the exposure amount that does not expose the resist in the second region. Thus, a resist pattern is formed.

【0013】第1領域と第2領域とで反射率を異ならせ
ることにより、第1領域でレジストを感光させるととも
に第2領域でレジストを感光させないため、第1領域に
対して自己整合的なパターンを形成することができる。
したがって、合わせずれの問題を本質的になくすことが
でき、下部構造に対して自己整合した最密化されたパタ
ーンを形成することが可能となる。
By making the reflectivity different between the first region and the second region, the resist is exposed in the first region and the resist is not exposed in the second region. Can be formed.
Therefore, the problem of misalignment can be essentially eliminated, and a close-packed pattern that is self-aligned with the lower structure can be formed.

【0014】本発明におけるレジストパターンの形成方
法は、互いに反射率の異なる第1領域及び第2領域を有
する下部構造を覆う光透過膜上にレジストを形成し、こ
のレジストに光を照射したときの上記第1領域及び上記
第2領域の反射強度の差を利用して、光が照射された照
射領域と上記第1領域との重なる領域を選択的に感光す
るものである。
In the method of forming a resist pattern according to the present invention, a resist is formed on a light transmitting film covering a lower structure having a first region and a second region having different reflectivities, and the resist is irradiated with light. By utilizing a difference in reflection intensity between the first area and the second area, an area where an irradiation area irradiated with light overlaps with the first area is selectively exposed.

【0015】第1領域と第2領域との反射強度の差を利
用して照射領域と第1領域との重なる領域を選択的に感
光するため、第1領域に対して自己整合的なパターンを
形成することができる。したがって、合わせずれの問題
を本質的になくすことができ、下部構造に対して自己整
合した最密化されたパターンを形成することが可能とな
る。
Since the overlapping area between the irradiation area and the first area is selectively exposed by utilizing the difference in the reflection intensity between the first area and the second area, a pattern which is self-aligned with the first area is formed. Can be formed. Therefore, the problem of misalignment can be essentially eliminated, and a close-packed pattern that is self-aligned with the lower structure can be formed.

【0016】上記各方法は、例えば下層配線に対して自
己整合的にコンタクト孔を形成する場合に適用すること
ができる。すなわち、上記方法により下層配線に対して
自己整合的にレジストパターンを形成し、このレジスト
パターンを用いて下層配線に対して自己整合的なコンタ
クト孔を形成することができる。
Each of the above methods can be applied, for example, when a contact hole is formed in a self-aligned manner with a lower wiring. That is, a resist pattern is formed in a self-aligned manner with respect to the lower wiring by the above method, and a contact hole can be formed in a self-aligned manner with the lower wiring using the resist pattern.

【0017】なお、上記レジストには通常ポジ型レジス
トを用いるが、ネガ型レジストを用いることも可能であ
る。さらに、本発明におけるレジストパターンの形成方
法は、光の反射状態が異なる複数の領域からなる下部構
造上にレジストを形成し、このレジストに光を照射した
ときの下部構造における乱反射を利用してレジストパタ
ーンを形成するものである。
The resist is usually a positive resist, but may be a negative resist. Further, the method of forming a resist pattern according to the present invention includes forming a resist on a lower structure including a plurality of regions having different light reflection states, and utilizing the irregular reflection in the lower structure when the resist is irradiated with light. It forms a pattern.

【0018】下部構造に平坦化領域と段差等による非平
坦化領域とがある場合、レジストを通した光は非平坦化
領域で乱反射されやすいため、その分非平坦化領域のレ
ジストの露光量は多くなり、非平坦化領域のレジストの
みを選択的に感光することができる。したがって、平坦
化領域あるいは非平坦化領域に対して自己整合的にレジ
ストパターンを形成することができる。
If the lower structure has a planarized region and a non-planarized region due to a step or the like, light transmitted through the resist is easily irregularly reflected by the non-planarized region. As a result, only the resist in the non-planarized region can be selectively exposed. Therefore, a resist pattern can be formed in a self-aligned manner with respect to the flattened region or the non-flattened region.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施形態に係る原
理的な説明を行なう。図2はAlの反射率の波長依存性
を、図3はポジ型レジストの溶解速度特性の一例を示し
たものである。図3において、縦軸は現像液に対する溶
解速度を、横軸は照射光量をそれぞれ示したものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows the wavelength dependence of the reflectance of Al, and FIG. 3 shows an example of the dissolution rate characteristics of a positive resist. In FIG. 3, the vertical axis shows the dissolution rate in the developer, and the horizontal axis shows the irradiation light amount.

【0020】図2からわかるように、AlはArFエキ
シマレーザの波長(193nm)のような紫外域の光に
対してもほぼ90%以上の高い反射率を有する。また、
図3からわかるように、ポジ型レジストの溶解速度は特
定の露光量を境として急激に増加することがわかる。
As can be seen from FIG. 2, Al has a high reflectance of about 90% or more even for ultraviolet light such as the wavelength (193 nm) of an ArF excimer laser. Also,
As can be seen from FIG. 3, the dissolution rate of the positive resist rapidly increases at a specific exposure dose.

【0021】図3に示すポジ型レジストの場合、10m
J/cm2 の照射光をレジストに照射しただけではレジ
ストはほとんど感光しない。しかし、レジストの下層側
にAlパターンがある場合には、レジストを透過した光
がAl表面で反射し再度レジストへ吸収されることにな
る。したがって、Alパターンと照射光とが重なる領域
では、照射光とAl表面からの反射光とが足し合わさ
り、実質的には約19mJ/cm2 の光を照射したこと
と同等になる。図3に示すように、この照射量ではこの
レジストはほとんど感光するため、Alパターン直上の
レジストのみを選択的に露光できる。このように、ある
閾値を境にして、それ以上の露光量ではレジストが感光
し、それ以下の露光量ではレジストは感光しないことに
なる。
In the case of the positive resist shown in FIG.
The resist is hardly exposed only by irradiating the resist with the irradiation light of J / cm 2 . However, when there is an Al pattern on the lower layer side of the resist, light transmitted through the resist is reflected on the Al surface and is absorbed by the resist again. Therefore, in a region where the Al pattern and the irradiation light overlap, the irradiation light and the reflection light from the Al surface are added, which is substantially equivalent to irradiation of light of about 19 mJ / cm 2 . As shown in FIG. 3, the resist is almost exposed at this irradiation amount, so that only the resist immediately above the Al pattern can be selectively exposed. As described above, at a certain threshold, the resist is exposed at an exposure amount higher than the threshold value, and the resist is not exposed at an exposure amount lower than the threshold value.

【0022】上記事項を念頭に入れて、以下、本発明の
具体的な実施形態について説明を行なう。図1は、本発
明の第1実施形態を示した図である。
With the above matters in mind, specific embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【0023】図1(a)において、11はシリコン基板
及び絶縁膜等からなる下地基板、12はAlを用いた配
線膜、13は層間絶縁膜(CVD酸化シリコン等の照射
光に対して高透過率を有する膜を用いる。)、14はポ
ジ型フォトレジスト、15はフォトマスク(15aは光
透過部、15bは光遮蔽部)である。図に示すように、
フォトレジスト14上に投影される照射光のパターン幅
は配線12のパターン幅よりも広くなっている。なお、
図では便宜上等倍露光として描いているが、実際は縮小
投影露光装置を用いた縮小露光となっている。
In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes an undersubstrate made of a silicon substrate and an insulating film, etc., 12 denotes a wiring film using Al, and 13 denotes an interlayer insulating film (highly transparent to irradiation light such as CVD silicon oxide). , 14 is a positive photoresist, 15 is a photomask (15a is a light transmitting part, 15b is a light shielding part). As shown in the figure,
The pattern width of the irradiation light projected onto the photoresist 14 is wider than the pattern width of the wiring 12. In addition,
Although the drawing is drawn as a 1: 1 exposure for convenience, it is actually a reduced exposure using a reduced projection exposure apparatus.

【0024】フォトマスク15を透過した照射光Aは、
その一部はフォトレジスト14で吸収され、残りはフォ
トレジスト14を通して配線膜12の上面及び下地基板
11の上面に達する。配線膜12の上面に達した光は反
射されて反射光Bとなるが、下地基板11の上面に達し
た光はほとんど反射されない。
The irradiation light A transmitted through the photomask 15 is
A part thereof is absorbed by the photoresist 14, and the rest reaches the upper surface of the wiring film 12 and the upper surface of the base substrate 11 through the photoresist 14. The light that reaches the upper surface of the wiring film 12 is reflected and becomes reflected light B, but the light that reaches the upper surface of the base substrate 11 is hardly reflected.

【0025】図4(a)は上記照射光A及び上記反射光
Bの光量の分布を示した図であり、図4(b)は照射光
A及び反射光Bの合計すなわち照射光A及び反射光Bに
よるフォトレジスト14の露光量の分布を示した図であ
る。縦軸は光量を、横軸は図1(a)の左右方向の位置
を示している。図4(b)の点線はフォトレジスト14
が感光される露光量と感光されない露光量との閾値を示
したものである。照射光の光量を適当に選択することに
より、照射光Aによるレジストの露光量と反射光Bによ
るレジストの露光量との和を、照射光Aの照射領域と配
線膜12の形成された領域(第1領域)との重なった領
域ではフォトレジスト14を感光する露光量とし、照射
光Aの照射領域と配線膜12の形成されていない領域
(第2領域)との重なった領域ではフォトレジスト14
を感光しない露光量とすることができる。
FIG. 4A is a diagram showing the distribution of the light amounts of the irradiation light A and the reflected light B, and FIG. 4B is the total of the irradiation light A and the reflected light B, that is, the irradiation light A and the reflected light B. FIG. 4 is a diagram showing a distribution of an exposure amount of a photoresist 14 by light B. The vertical axis indicates the light amount, and the horizontal axis indicates the position in the left-right direction in FIG. The dotted line in FIG.
Indicates the threshold value of the exposure amount that is exposed and the exposure amount that is not exposed. By appropriately selecting the light amount of the irradiation light, the sum of the exposure amount of the resist by the irradiation light A and the exposure amount of the resist by the reflected light B is determined by the irradiation region of the irradiation light A and the region where the wiring film 12 is formed ( In a region where the photoresist 14 is exposed, the photoresist 14 is exposed in an area where the photoresist 14 is exposed, and in a region where the wiring A is irradiated and the region where the wiring film 12 is not formed (the second region), the photoresist 14 is exposed.
Can be set to a non-exposed exposure amount.

【0026】図1(a)の工程が終了した後、フォトレ
ジストを現像すると、照射光Aの照射領域と配線膜12
の形成された領域との重なった領域のみ選択的にフォト
レジストが除去され、図1(b)に示すように、配線膜
12に対して自己整合的にフォトレジストパターン14
aが形成される。そして、このフォトレジストパターン
14aをマスクとして層間絶縁膜13をエッチングし、
配線膜12に対して自己整合的にコンタクト孔13aが
形成される(図1(c))。なお、コンタクト孔13a
の形状は、図5に示すように、テーパー形状としてもよ
い。
After the step of FIG. 1A is completed, the photoresist is developed, and the area irradiated with the irradiation light A and the wiring film 12 are removed.
The photoresist is selectively removed only in the region where the photoresist pattern 14 overlaps with the region where the pattern is formed, and the photoresist pattern 14 is self-aligned with the wiring film 12 as shown in FIG.
a is formed. Then, the interlayer insulating film 13 is etched using the photoresist pattern 14a as a mask,
A contact hole 13a is formed in self-alignment with the wiring film 12 (FIG. 1C). The contact hole 13a
May be tapered as shown in FIG.

【0027】なお、以上の説明から明らかなように、配
線膜12に対して自己整合的にレジストパターン14a
を形成するためには、照射光Aがフォトレジスト14、
層間絶縁膜13及び配線膜12に対して垂直に入射する
とともに、反射光Bがこれらの膜に対して垂直に反射す
ることが望ましい。このような条件を満たすために、少
なくとも照射光Aが照射される領域において、配線膜1
2の上面および層間絶縁膜13の上面が照射光Aに対し
て垂直になっていることが望ましい。したがって、配線
膜12の上面および層間絶縁膜13の上面が平坦化され
ていることが望ましい。
As apparent from the above description, the resist pattern 14a is self-aligned with the wiring film 12.
In order to form, the irradiation light A is applied to the photoresist 14,
It is desirable that the reflected light B be perpendicularly incident on the interlayer insulating film 13 and the wiring film 12 and be reflected perpendicularly to these films. In order to satisfy such a condition, at least in the region irradiated with the irradiation light A, the wiring film 1
2 and the upper surface of the interlayer insulating film 13 are desirably perpendicular to the irradiation light A. Therefore, it is desirable that the upper surface of the wiring film 12 and the upper surface of the interlayer insulating film 13 are flattened.

【0028】本第1実施形態では、照射光Aの照射領域
と配線膜12の形成された領域との重なった領域のみ選
択的にフォトレジスト14が感光されるので、配線膜1
2に対して自己整合的なコンタクト孔13aを形成する
ことができる。したがって、配線層12のパターンとコ
ンタクト孔13aのパターンとの間で合わせ余裕(マー
ジン)を設ける必要がなく、配線層12の最密化をはか
ることができる。
In the first embodiment, the photoresist 14 is selectively exposed only to the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region where the wiring film 12 is formed are selectively exposed.
2, a contact hole 13a can be formed in a self-aligned manner. Therefore, there is no need to provide a matching margin between the pattern of the wiring layer 12 and the pattern of the contact hole 13a, and the wiring layer 12 can be made denser.

【0029】図6及び図7は、本発明の第2実施形態を
示したものである。本実施形態は、下地基板11上に反
射防止膜16を形成したものであり、その他の構成は図
1に示した第1実施形態と同様である。したがって、レ
ジストパターンの形成原理その他は第1実施形態と同様
であり、第1実施形態と同様の作用効果を奏することが
できる。図6は下地基板11上全体に反射防止膜16を
形成したものであり、図7は下地基板11上の配線膜1
2が形成されていない部分にも反射防止膜16を形成し
たものである。
FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an antireflection film 16 is formed on a base substrate 11, and other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Therefore, the formation principle of the resist pattern and the like are the same as those of the first embodiment, and the same operation and effects as those of the first embodiment can be obtained. FIG. 6 shows an example in which an antireflection film 16 is formed on the entire surface of the underlying substrate 11, and FIG.
The anti-reflection film 16 is also formed on the portion where no 2 is formed.

【0030】本実施形態では反射防止膜16を設けたの
で、図1に示した第1実施形態に比べて、配線膜12が
形成されている領域からの反射光と配線膜12が形成さ
れていない領域(反射防止膜が形成されている領域)か
らの反射光とのコントラストをより一層大きくとること
ができる。
In this embodiment, since the antireflection film 16 is provided, the reflection light from the region where the wiring film 12 is formed and the wiring film 12 are formed as compared with the first embodiment shown in FIG. The contrast with the reflected light from the non-reflective area (the area where the antireflection film is formed) can be further increased.

【0031】図8は、本発明の第3実施形態を示したも
のである。本実施形態は、配線膜12と配線膜17とを
接続するためのコンタクト孔13aの形成に第1実施形
態と同様の方法を適用したものである。したがって、レ
ジストパターンの形成原理その他は第1実施形態と同様
であり、第1実施形態と同様の作用効果を奏することが
できる。
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a method similar to that of the first embodiment is applied to formation of a contact hole 13a for connecting the wiring film 12 and the wiring film 17. Therefore, the formation principle of the resist pattern and the like are the same as those of the first embodiment, and the same operation and effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0032】本実施形態では、照射光の照射領域Xと配
線膜12の交差領域にのみ選択的にコンタクト孔13a
が形成される。すなわち、配線膜12に対して自己整合
的にコンタクト孔13aが形成される。したがって、配
線層12とコンタクト孔13aとの間で合わせ余裕(マ
ージン)を設ける必要がなく、配線層12の最密化をは
かることができる。
In the present embodiment, the contact hole 13a is selectively formed only in the intersection area between the irradiation area X of the irradiation light and the wiring film 12.
Is formed. That is, the contact holes 13a are formed in a self-aligned manner with respect to the wiring film 12. Therefore, there is no need to provide a matching margin between the wiring layer 12 and the contact hole 13a, and the wiring layer 12 can be made denser.

【0033】図8に示した例では反射防止膜を設けてい
ないが、図6及び図7に示した第2実施形態と同様に反
射防止膜を設けてもよい。なお、上記各実施形態では配
線膜13としてAlを用いているが、Al以外にもC
u、W、WSi、ポリシリコン等、照射光に対して下地
基板11の反射率よりも高い反射率を有する材料を用い
ることができる。
Although the anti-reflection film is not provided in the example shown in FIG. 8, an anti-reflection film may be provided similarly to the second embodiment shown in FIGS. In the above embodiments, Al is used for the wiring film 13.
Materials such as u, W, WSi, and polysilicon that have a higher reflectance to the irradiation light than the reflectance of the underlying substrate 11 can be used.

【0034】図9は、本発明の第4実施形態を示したも
のである。本実施形態の基本的な原理は第1実施形態と
同様であるため、第1実施形態から容易に類推できる事
項については第1実施形態を参照することとし説明は省
略する。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. Since the basic principle of this embodiment is the same as that of the first embodiment, items that can be easily analogized from the first embodiment will be referred to the first embodiment, and description thereof will be omitted.

【0035】図9(a)において、21は下地基板、2
2は配線膜、23は層間絶縁膜(照射光に対して高透過
率を有する膜を用いる。)、24はポジ型フォトレジス
ト、25はフォトマスク(25aは光透過部、25bは
光遮蔽部)、26は反射防止膜である。反射防止膜26
としては、カーボン膜や窒化チタン膜を用いることが可
能である。
In FIG. 9A, reference numeral 21 denotes a base substrate;
2 is a wiring film, 23 is an interlayer insulating film (a film having a high transmittance to irradiation light is used), 24 is a positive photoresist, 25 is a photomask (25a is a light transmitting portion, 25b is a light shielding portion) ) And 26 are antireflection films. Anti-reflection film 26
For example, a carbon film or a titanium nitride film can be used.

【0036】フォトマスク25を透過した照射光Aは、
その一部はフォトレジスト24で吸収され、残りはフォ
トレジスト24を通して下地基板21の上面及び反射防
止膜26の上面に達する。下地基板21の上面に達した
光は反射されて反射光Bとなるが、反射防止膜26の上
面に達した光はほとんど反射されない。
The irradiation light A transmitted through the photomask 25 is
A part thereof is absorbed by the photoresist 24, and the rest reaches the upper surface of the base substrate 21 and the upper surface of the antireflection film 26 through the photoresist 24. The light that reaches the upper surface of the base substrate 21 is reflected and becomes reflected light B, but the light that reaches the upper surface of the antireflection film 26 is hardly reflected.

【0037】図10は、照射光A及び反射光Bによって
フォトレジスト24に吸収される露光量の分布を示した
図である。縦軸は光量を、横軸は図9(a)の左右方向
の位置を示している。点線はフォトレジスト24が感光
される露光量と感光されない露光量との閾値を示したも
のである。照射光の光量を適当に選択することにより、
照射光Aによるレジストの露光量と反射光Bによるレジ
ストの露光量との和を、照射光Aの照射領域と反射防止
膜26が形成されていない領域(第1領域)との重なっ
た領域ではフォトレジスト24を感光する露光量とし、
照射光Aの照射領域と反射防止膜26の形成されている
領域(第2領域)との重なった領域ではフォトレジスト
24を感光しない露光量とすることができる。
FIG. 10 is a view showing the distribution of the exposure amount absorbed by the photoresist 24 by the irradiation light A and the reflected light B. The vertical axis indicates the light amount, and the horizontal axis indicates the position in the left-right direction in FIG. Dotted lines indicate threshold values of the exposure amount at which the photoresist 24 is exposed and the exposure amount at which the photoresist 24 is not exposed. By appropriately selecting the amount of irradiation light,
The sum of the amount of exposure of the resist by the irradiation light A and the amount of exposure of the resist by the reflected light B is determined in the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region where the antireflection film 26 is not formed (the first region) overlap. Exposure amount to expose the photoresist 24,
In the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region where the antireflection film 26 is formed (the second region) overlap, the exposure amount that does not expose the photoresist 24 can be set.

【0038】図9(a)の工程が終了した後、フォトレ
ジストを現像すると、照射光Aの照射領域と反射防止膜
26の形成されていない領域との重なった領域のみ選択
的にフォトレジストが除去され、9(b)に示すよう
に、配線膜22間の溝部に対して自己整合的にフォトレ
ジストパターン24aが形成される。そして、このフォ
トレジストパターン24aをマスクとして層間絶縁膜2
3をエッチングし、配線膜22間の溝部に対して自己整
合的に形成されたコンタクト孔23aが形成される(図
9(c))。絶縁膜の堆積及び異方性エッチングによ
り、コンタクト孔23aの内部側壁に選択的に絶縁膜を
形成することが可能である。なお、コンタクト孔23a
の形状は、図11に示すように、テーパー形状としても
よい。
After the step of FIG. 9A is completed, when the photoresist is developed, the photoresist is selectively applied only to the overlapping area of the irradiation area of the irradiation light A and the area where the antireflection film 26 is not formed. Then, as shown in FIG. 9B, a photoresist pattern 24a is formed in a self-aligned manner with respect to the groove between the wiring films 22. Then, using the photoresist pattern 24a as a mask, the interlayer insulating film 2 is formed.
3 is etched to form a contact hole 23a formed in a self-aligned manner with respect to the groove between the wiring films 22 (FIG. 9C). By depositing the insulating film and anisotropic etching, it is possible to selectively form the insulating film on the inner side wall of the contact hole 23a. The contact hole 23a
May be tapered as shown in FIG.

【0039】図12は、本発明の第5実施形態を示した
ものである。本実施形態の基本的な原理は第1実施形態
及び第4実施形態と同様であるため、第1実施形態及び
第4実施形態から容易に類推できる事項についてはこれ
らを参照することとし説明は省略する。
FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention. The basic principle of this embodiment is the same as that of the first embodiment and the fourth embodiment. Therefore, matters that can be easily analogized from the first embodiment and the fourth embodiment will be referred to, and the description will be omitted. I do.

【0040】図12(a)において、31は下地基板、
32は反射率の低い膜(例えば窒化シリコン膜)、33
は絶縁膜(照射光に対して高透過率を有する膜を用い
る。)、34はポジ型フォトレジスト、35はフォトマ
スク(35aは光透過部、35bは光遮蔽部)、36は
反射率の高い膜(例えばAl、Cu、W等の金属膜)で
ある。
In FIG. 12A, reference numeral 31 denotes a base substrate,
32 is a film having a low reflectance (for example, a silicon nitride film);
Is an insulating film (a film having a high transmittance to irradiation light is used), 34 is a positive photoresist, 35 is a photomask (35a is a light transmitting portion, 35b is a light shielding portion), and 36 is a reflectivity. It is a high film (for example, a metal film of Al, Cu, W, etc.).

【0041】第1実施形態及び第4実施形態で説明した
のと同様に、照射光の光量を適当に選択することによ
り、照射光Aによるレジストの露光量と膜36からの反
射光Bによるレジストの露光量との和を、照射光Aの照
射領域と反射率の低い膜32が形成されていない領域
(第1領域)との重なった領域ではフォトレジスト34
を感光する露光量とし、照射光Aの照射領域と反射率の
低い膜32の形成されている領域(第2領域)との重な
った領域ではフォトレジスト34を感光しない露光量と
することができる。
As described in the first and fourth embodiments, by appropriately selecting the amount of irradiation light, the amount of exposure of the resist by the irradiation light A and the amount of the resist by the reflected light B from the film 36 can be improved. In the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region where the low-reflectance film 32 is not formed (the first region) overlap the photoresist 34
Can be set as an exposure amount that exposes the photoresist 34 in an area where the irradiation area of the irradiation light A and the area (the second area) where the film 32 having a low reflectance is formed overlap. .

【0042】なお、図12(a)、(b)及び(c)の
工程等については、図9に示した第4実施形態から容易
に類推できるため、説明は省略する。図13は、上記第
5実施形態の変更例である。この変更例は、下地基板3
1上の反射率の低い膜32が形成されていない部分にの
み反射率の高い膜36を形成したものであり、その他の
構成等は図12のものと同様である。
The steps shown in FIGS. 12A, 12B and 12C can be easily inferred from the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 13 is a modification of the fifth embodiment. This modification example is based on the base substrate 3
A high-reflectance film 36 is formed only on a portion of the substrate 1 where the low-reflectance film 32 is not formed, and the other configuration is the same as that of FIG.

【0043】図14は、本発明の第6実施形態を示した
ものである。上記第1〜第5実施形態ではポジ型フォト
レジストを用いていたが、本実施形態ではネガ型フォト
レジストを用いている。その他の基本的な原理等は第1
実施形態等と同様であるため、第1実施形態等から容易
に類推できる事項についてはこれらを参照することとし
説明は省略する。
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention. In the first to fifth embodiments, a positive photoresist is used. In this embodiment, a negative photoresist is used. Other basic principles are the first
Since this embodiment is the same as the embodiment and the like, items that can be easily inferred from the first embodiment and the like will be referred to, and description thereof will be omitted.

【0044】図14(a)において、41は下地基板、
42は反射率の高い膜、43は絶縁膜(照射光に対して
高透過率を有する膜を用いる。)、44はネガ型フォト
レジスト、45はフォトマスク(45aは光透過部、4
5bは光遮蔽部)である。
In FIG. 14A, reference numeral 41 denotes a base substrate,
42 is a film having a high reflectance, 43 is an insulating film (a film having a high transmittance to irradiation light is used), 44 is a negative photoresist, 45 is a photomask (45a is a light transmitting portion,
5b is a light shielding part).

【0045】第1実施形態等で説明したのと同様に、照
射光の光量を適当に選択することにより、照射光Aによ
るレジストの露光量と反射光Bによるレジストの露光量
との和を、照射光Aの照射領域と反射率の高い膜42が
形成されている領域(第1領域)との重なった領域では
フォトレジスト44を感光する露光量とし、照射光Aの
照射領域と反射率の高い膜42の形成されていない領域
(第2領域)との重なった領域ではフォトレジスト44
を感光しない露光量とすることができる。
As described in the first embodiment, the sum of the amount of exposure of the resist by the irradiation light A and the amount of exposure of the resist by the reflected light B is determined by appropriately selecting the amount of irradiation light. In the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region (the first region) where the film 42 having a high reflectance is formed overlap, the exposure amount for exposing the photoresist 44 is used. In an area where the high film 42 is not formed (the second area), a photoresist 44 is formed.
Can be set to a non-exposed exposure amount.

【0046】したがって、フォトレジストを現像する
と、照射光Aの照射領域と反射率の高い膜42の形成さ
れた領域との重なった領域のみ選択的にフォトレジスト
が残り、図14(b)に示すように、反射率の高い膜4
2に対して自己整合的にフォトレジストパターン44a
が形成される。
Therefore, when the photoresist is developed, the photoresist is selectively left only in the region where the irradiation region of the irradiation light A and the region where the film 42 with high reflectivity are formed are selectively left, as shown in FIG. As shown in FIG.
2 in a self-aligned manner with the photoresist pattern 44a.
Is formed.

【0047】図17及び図18は、本発明の第7実施形
態を示したものである。本実施形態は、本発明をLSI
のMOSトランジスタ部分に適用したものであり、第1
実施形態等と同様の原理により、ソース・ドレイン領域
以外の領域(ゲート領域及び素子分離領域)上のポジ型
レジストを選択的に感光して、ソース・ドレイン領域上
にのみ選択的にレジストパターンを形成するものであ
る。以下、工程(a)〜(f)にしたがって製造工程の
説明をする。
FIGS. 17 and 18 show a seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention
Applied to the MOS transistor portion of
According to the same principle as in the embodiment and the like, the positive type resist on the region (gate region and element isolation region) other than the source / drain region is selectively exposed, and the resist pattern is selectively formed only on the source / drain region. To form. Hereinafter, the manufacturing steps will be described according to steps (a) to (f).

【0048】まず、シリコン基板71上に素子分離酸化
膜72、ゲート酸化膜73及びゲート電極74を形成す
る。ゲート電極74上には窒化シリコン膜75が形成さ
れていることが好ましいが、窒化シリコン以外の材料を
用いた膜を形成してもよいしあるいはこのような膜を形
成しなくてもよい。続いて、TEOS/オゾンCVDを
用いて酸化シリコン膜を全面に堆積し、反応性イオンエ
ッチングにより酸化シリコン膜76をゲート電極74の
側壁に残す。続いて、ソース・ドレイン領域77にA
s,P,B等の不純物をイオン注入し、活性化のための
熱処理を850℃で行う。なお、この不純物イオン注入
工程を行う代わりに、ケミカルドライエッチング等のシ
リコンを選択的にエッチングできる方法を用いて、ソー
ス・ドレイン領域のシリコン基板表面を一定の深さ(例
えばゲートの幅が0.1μmの場合には、エッチング深
さを例えば0.03μm程度とする。)だけ除去するよ
うにしてもよい(図17(a))。
First, an isolation oxide film 72, a gate oxide film 73 and a gate electrode 74 are formed on a silicon substrate 71. Although a silicon nitride film 75 is preferably formed on the gate electrode 74, a film using a material other than silicon nitride may be formed, or such a film may not be formed. Subsequently, a silicon oxide film is deposited on the entire surface using TEOS / ozone CVD, and the silicon oxide film 76 is left on the side wall of the gate electrode 74 by reactive ion etching. Subsequently, A is added to the source / drain region 77.
Impurities such as s, P, and B are ion-implanted, and a heat treatment for activation is performed at 850 ° C. Instead of performing the impurity ion implantation step, the surface of the silicon substrate in the source / drain region is fixed to a certain depth (for example, when the gate width is 0.1 mm) by using a method capable of selectively etching silicon such as chemical dry etching. In the case of 1 μm, the etching depth is set to, for example, about 0.03 μm.) (FIG. 17A).

【0049】つぎに、不純物をドーピングした非晶質シ
リコン膜をCVD法やスパッタ法等を用いて全面に堆積
する。例えば上記工程(a)でボロンをイオン注入した
場合には、同種の不純物元素を含有したジボラン/ジシ
ランガスを用いて350℃で非晶質シリコン膜を堆積す
る。続いて、この非晶質シリコン膜を単結晶化するため
に、窒素雰囲気中において600℃で2時間程度の熱処
理を行い、不純物含有シリコン膜78とする。熱処理温
度は、他の工程の妨げにならなければ、より高温で短時
間行なうようにしてもよいし、600℃以下の温度でよ
り長時間行うようにしてもよい。なお、上記工程(a)
において不純物イオン注入工程を行う代わりにソース・
ドレイン領域のシリコン基板表面を除去する工程を採用
した場合にも、上記と同様にして、不純物をドーピング
した非晶質シリコン膜を堆積してこれを単結晶化すれば
よい。この場合には、シリコン基板の除去された領域に
直接非晶質シリコン膜が堆積され、熱処理によって単結
晶化することでソース・ドレインが形成される(図17
(b))。
Next, an amorphous silicon film doped with impurities is deposited on the entire surface by using a CVD method, a sputtering method or the like. For example, when boron ions are implanted in the above step (a), an amorphous silicon film is deposited at 350 ° C. using a diborane / disilane gas containing the same kind of impurity element. Subsequently, in order to monocrystallize the amorphous silicon film, a heat treatment is performed at 600 ° C. for about 2 hours in a nitrogen atmosphere to form an impurity-containing silicon film 78. As long as the heat treatment temperature does not hinder other steps, the heat treatment may be performed at a higher temperature for a shorter time or at a temperature of 600 ° C. or lower for a longer time. Note that the above step (a)
Instead of performing the impurity ion implantation process at
Even in the case where the step of removing the silicon substrate surface in the drain region is adopted, an amorphous silicon film doped with impurities may be deposited and monocrystallized in the same manner as described above. In this case, an amorphous silicon film is directly deposited on the removed region of the silicon substrate, and is monocrystallized by heat treatment to form a source / drain (FIG. 17).
(B)).

【0050】つぎに、不純物含有シリコン膜78上にポ
ジ型のレジスト79を塗布し、露光を行う。ゲート電極
74及び素子分離酸化膜72が形成された領域では、こ
れらの領域に到達した光の多くが反射するため、その分
レジスト79は多く露光される。一方、ソース・ドレイ
ン77に到達した光は、不純物含有シリコン膜78とソ
ース・ドレイン77とが同種の膜で形成されており、こ
れらの膜の境界に事実上界面が存在しないため、上記の
ように反射しない。したがって、ゲート電極74及び素
子分離酸化膜72が形成された領域上ではレジスト79
が感光し、ソース・ドレイン77が形成された領域上で
はレジスト79が感光しないようにすることができる
(図17(c))。
Next, a positive resist 79 is applied on the impurity-containing silicon film 78 and is exposed. In the region where the gate electrode 74 and the element isolation oxide film 72 are formed, most of the light that reaches these regions is reflected, and accordingly, the resist 79 is exposed to that much. On the other hand, the light that has reached the source / drain 77 has the above-described nature because the impurity-containing silicon film 78 and the source / drain 77 are formed of the same type of film, and there is virtually no interface at the boundary between these films. Does not reflect on Therefore, the resist 79 is formed on the region where the gate electrode 74 and the element isolation oxide film 72 are formed.
Is exposed, and the resist 79 is not exposed on the region where the source / drain 77 is formed (FIG. 17C).

【0051】つぎに、レジスト79を現像して、ソース
・ドレイン77が形成された領域上にのみ選択的にレジ
ストパターン79aを形成する(図18(d))。つぎ
に、レジストパターン79aをマスクとして不純物含有
シリコン膜78を反応性イオンエッチングにより異方性
エッチングし、ソース・ドレイン77に対して自己整合
的にソース・ドレイン電極78aを形成する。このよう
にして形成されたソース・ドレイン電極78aは、ゲー
ト電極74に対して自己整合的に形成されるため合わせ
余裕を考慮する必要がなく、ゲート電極74の形成後で
あってもゲート電極幅と同程度の幅で形成することがで
きる(図18(e))。
Next, the resist 79 is developed to selectively form a resist pattern 79a only on the region where the source / drain 77 is formed (FIG. 18D). Next, using the resist pattern 79a as a mask, the impurity-containing silicon film 78 is anisotropically etched by reactive ion etching to form a source / drain electrode 78a in self-alignment with the source / drain 77. Since the source / drain electrodes 78a formed in this manner are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 74, there is no need to consider an alignment margin. Even after the formation of the gate electrode 74, the width of the gate electrode can be reduced. (FIG. 18E).

【0052】つぎに、TEOS/オゾンCVDあるいは
BPSG等を用いて層間絶縁膜80を全面に堆積し、反
応性イオンエッチング等によりコンタクト孔80aを形
成する。そして、このコンタクト孔80aにアルミニウ
ム等を用いた配線81を形成する。なお、図に示すよう
に、コンタクト孔80aをゲート電極74のパターンか
ら外側方向にずらして形成すれば、合わせずれによって
ゲート電極74と配線81とのショートが生じないよう
にすることができる。また、このようにすれば、配線8
1の一部が素子分離酸化膜72上に形成されるので、そ
の分配線容量を低減することができる(図18
(f))。
Next, an interlayer insulating film 80 is deposited on the entire surface by using TEOS / ozone CVD or BPSG, and a contact hole 80a is formed by reactive ion etching or the like. Then, a wiring 81 using aluminum or the like is formed in the contact hole 80a. As shown in the figure, if the contact hole 80a is formed to be shifted outward from the pattern of the gate electrode 74, short circuit between the gate electrode 74 and the wiring 81 due to misalignment can be prevented. Also, in this case, the wiring 8
1 is formed on the element isolation oxide film 72, so that the wiring capacitance can be reduced accordingly (FIG. 18).
(F)).

【0053】以上の製造方法によれば、ソース・ドレイ
ン電極78aがゲート電極74に対して自己整合的に形
成されるので、合わせ余裕を考慮する必要がなく、ゲー
ト電極74と同程度の最小微細加工によってソース・ド
レイン電極78aを形成することができる。
According to the above-described manufacturing method, the source / drain electrodes 78a are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 74. Therefore, it is not necessary to consider a margin for alignment. The source / drain electrode 78a can be formed by processing.

【0054】図19及び図20は、本発明の第8実施形
態を示したものである。本実施形態は、上記第7実施形
態と同様、本発明をLSIのMOSトランジスタ部分に
適用したものである。ただし、第1実施形態等とは原理
的に多少異なり、下部構造からの乱反射を利用してソー
ス・ドレイン領域上のネガ型レジストを選択的に感光し
て、ソース・ドレイン領域上にのみ選択的にレジストパ
ターンを形成するものである。以下、工程(a)〜
(f)にしたがって製造工程の説明をする。
FIGS. 19 and 20 show an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, as in the seventh embodiment, the present invention is applied to a MOS transistor portion of an LSI. However, it is slightly different in principle from the first embodiment and the like, and the negative type resist on the source / drain regions is selectively exposed by using diffuse reflection from the lower structure, and selectively exposed only on the source / drain regions. A resist pattern is formed on the substrate. Hereinafter, steps (a) to
The manufacturing process will be described according to (f).

【0055】まず、シリコン基板91上に素子分離酸化
膜92、ゲート酸化膜93及びゲート電極94を形成す
る。ゲート電極94上には窒化シリコン膜95が形成さ
れていることが好ましいが、窒化シリコン以外の材料を
用いた膜を形成してもよいしあるいはこのような膜を形
成しなくてもよい。続いて、TEOS/オゾンCVDを
用いて酸化シリコン膜を全面に堆積し、反応性イオンエ
ッチングにより酸化シリコン膜96をゲート電極94の
側壁に残す。続いて、ソース・ドレイン領域97にA
s,P,B等の不純物をイオン注入し、活性化のための
熱処理を850℃で行う。なお、この不純物イオン注入
工程を行う代わりに、ケミカルドライエッチング等のシ
リコンを選択的にエッチングできる方法を用いて、ソー
ス・ドレイン領域のシリコン基板表面を一定の深さ(例
えばゲートの幅が0.1μmの場合には、エッチング深
さを例えば0.03μm程度とする。)だけ除去するよ
うにしてもよい(図19(a))。
First, an isolation oxide film 92, a gate oxide film 93, and a gate electrode 94 are formed on a silicon substrate 91. Although a silicon nitride film 95 is preferably formed on the gate electrode 94, a film using a material other than silicon nitride may be formed, or such a film may not be formed. Subsequently, a silicon oxide film is deposited on the entire surface using TEOS / ozone CVD, and the silicon oxide film 96 is left on the side wall of the gate electrode 94 by reactive ion etching. Subsequently, A is added to the source / drain region 97.
Impurities such as s, P, and B are ion-implanted, and a heat treatment for activation is performed at 850 ° C. Instead of performing the impurity ion implantation step, the surface of the silicon substrate in the source / drain region is fixed to a certain depth (for example, when the gate width is 0.1 mm) by using a method capable of selectively etching silicon such as chemical dry etching. In the case of 1 μm, the etching depth is set to, for example, about 0.03 μm.) (FIG. 19A).

【0056】つぎに、不純物をドーピングした非晶質シ
リコン膜をCVD法やスパッタ法等を用いて全面に堆積
する。例えば上記工程(a)でボロンをイオン注入した
場合には、同種の不純物元素を含有したジボラン/ジシ
ランガスを用いて350℃で非晶質シリコン膜を堆積す
る。続いて、この非晶質シリコン膜を単結晶化するため
に、窒素雰囲気中において600℃で2時間程度の熱処
理を行い、不純物含有シリコン膜98とする。熱処理温
度は、他の工程の妨げにならなければ、より高温で短時
間行なうようにしてもよいし、600℃以下の温度でよ
り長時間行うようにしてもよい。このようにして形成さ
れた不純物含有シリコン膜98の上面は、下部構造の形
状を反映したものとなる。すなわち、ゲート電極94及
び素子分離酸化膜92が形成された領域では不純物含有
シリコン膜98の上面はほぼ平坦になるが、ソース・ド
レイン97が形成された領域ではゲート電極94及び素
子分離酸化膜92の段差によって凸凹状になる。なお、
上記工程(a)において不純物イオン注入工程を行う代
わりにソース・ドレイン領域のシリコン基板表面を除去
する工程を採用した場合にも、上記と同様にして、不純
物をドーピングした非晶質シリコン膜を堆積してこれを
単結晶化すればよい。この場合には、シリコン基板の除
去された領域に直接非晶質シリコン膜が堆積され、熱処
理によって単結晶化することによりソース・ドレインが
形成される。なお、不純物含有シリコン膜98の代わり
に金属膜や合金膜を用いることも可能である(図19
(b))。
Next, an amorphous silicon film doped with impurities is deposited on the entire surface by using a CVD method, a sputtering method or the like. For example, when boron ions are implanted in the above step (a), an amorphous silicon film is deposited at 350 ° C. using a diborane / disilane gas containing the same kind of impurity element. Subsequently, in order to monocrystallize the amorphous silicon film, a heat treatment is performed at 600 ° C. for about 2 hours in a nitrogen atmosphere to form an impurity-containing silicon film 98. As long as the heat treatment temperature does not hinder other steps, the heat treatment may be performed at a higher temperature for a shorter time or at a temperature of 600 ° C. or lower for a longer time. The upper surface of the impurity-containing silicon film 98 thus formed reflects the shape of the lower structure. That is, in the region where the gate electrode 94 and the element isolation oxide film 92 are formed, the upper surface of the impurity-containing silicon film 98 is substantially flat, but in the region where the source / drain 97 is formed, the gate electrode 94 and the element isolation oxide film 92 are formed. The step becomes uneven. In addition,
In the case where the step of removing the surface of the silicon substrate in the source / drain region is employed instead of performing the impurity ion implantation step in the above step (a), an impurity-doped amorphous silicon film is deposited in the same manner as described above. Then, this may be single-crystallized. In this case, an amorphous silicon film is directly deposited on the removed region of the silicon substrate, and is monocrystallized by heat treatment to form a source / drain. Note that a metal film or an alloy film can be used instead of the impurity-containing silicon film 98 (FIG. 19).
(B)).

【0057】つぎに、不純物含有シリコン膜98上にネ
ガ型のレジスト99を塗布し、露光を行う。ソース・ド
レイン97が形成された領域では不純物含有シリコン膜
98の上面が凸凹状になっているため、この領域に到達
した光が乱反射し、その分レジスト99は多く露光され
る。一方、ゲート電極94及び素子分離酸化膜92が形
成された領域では不純物含有シリコン膜98の上面がほ
ぼ平坦であるため、この領域に到達した光はほとんど乱
反射しない。したがって、ソース・ドレイン97が形成
された領域上ではレジスト99が感光し、ゲート電極9
4及び素子分離酸化膜92が形成された領域上ではレジ
スト99が感光しないようにすることができる(図19
(c))。
Next, a negative resist 99 is applied on the impurity-containing silicon film 98 and is exposed. In the region where the source / drain 97 is formed, the upper surface of the impurity-containing silicon film 98 is uneven, so that the light that reaches this region is irregularly reflected, and the resist 99 is accordingly exposed more. On the other hand, in the region where the gate electrode 94 and the element isolation oxide film 92 are formed, the upper surface of the impurity-containing silicon film 98 is almost flat, so that light reaching this region is hardly diffusely reflected. Therefore, the resist 99 is exposed on the region where the source / drain 97 is formed, and the gate electrode 9 is exposed.
The resist 99 can be prevented from being exposed on the region where the element 4 and the element isolation oxide film 92 are formed (FIG. 19).
(C)).

【0058】つぎに、レジスト99を現像して、ソース
・ドレイン97が形成された領域上にのみ選択的にレジ
ストパターン99aを形成する(図20(d))。つぎ
に、レジストパターン99aをマスクとして不純物含有
シリコン膜98を反応性イオンエッチングにより異方性
エッチングし、ソース・ドレイン97に対して自己整合
的にソース・ドレイン電極98aを形成する。このよう
にして形成されたソース・ドレイン電極98aは、ゲー
ト電極94に対して自己整合的に形成されるため合わせ
余裕を考慮する必要がなく、ゲート電極94の形成後で
あってもゲート電極幅と同程度の幅で形成することがで
きる(図20(e))。
Next, the resist 99 is developed to selectively form a resist pattern 99a only on the region where the source / drain 97 is formed (FIG. 20D). Next, using the resist pattern 99a as a mask, the impurity-containing silicon film 98 is anisotropically etched by reactive ion etching to form a source / drain electrode 98a in self-alignment with the source / drain 97. Since the source / drain electrodes 98a formed in this manner are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 94, there is no need to consider a margin for alignment. 20 (e).

【0059】つぎに、TEOS/オゾンCVDあるいは
BPSG等を用いて層間絶縁膜100を全面に堆積し、
反応性イオンエッチング等によりコンタクト孔100a
を形成する。そして、このコンタクト孔100aにアル
ミニウム等を用いた配線101を形成する。なお、図に
示すように、コンタクト孔100aをゲート電極94の
パターンから外側方向にずらして形成すれば、合わせず
れによってゲート電極94と配線101とのショートが
生じないようにすることができる。また、このようにす
れば、配線101の一部が素子分離酸化膜92上に形成
されるので、その分配線容量を低減することができる
(図20(f))。
Next, an interlayer insulating film 100 is deposited on the entire surface by using TEOS / ozone CVD or BPSG, etc.
Contact hole 100a by reactive ion etching or the like
To form Then, a wiring 101 using aluminum or the like is formed in the contact hole 100a. As shown in the drawing, if the contact hole 100a is formed to be shifted outward from the pattern of the gate electrode 94, short circuit between the gate electrode 94 and the wiring 101 due to misalignment can be prevented. In addition, since a part of the wiring 101 is formed on the element isolation oxide film 92, the wiring capacitance can be reduced accordingly (FIG. 20F).

【0060】以上の製造方法によれば、ソース・ドレイ
ン電極98aがゲート電極94に対して自己整合的に形
成されるので、合わせ余裕を考慮する必要がなく、ゲー
ト電極94と同程度の最小微細加工によってソース・ド
レイン電極98aを形成することができる。
According to the above manufacturing method, since the source / drain electrodes 98a are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 94, it is not necessary to consider a margin for alignment. The source / drain electrodes 98a can be formed by processing.

【0061】なお、本実施形態の方法によって作成した
素子の特性を、CMOSリングオシレータの遅延時間を
測定することによって評価した。その結果、集積度の向
上による抵抗等の減少により、遅延時間は15psec/sta
geであった。0.2μmルールで作成した通常構造の素
子を用いたリングオシレータでの遅延時間は30psec/s
tageであり、大幅に動作速度が向上したことが確認され
た。なお、以上説明した実施形態以外にも、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。
The characteristics of the device fabricated by the method of the present embodiment were evaluated by measuring the delay time of a CMOS ring oscillator. As a result, the delay time is reduced to 15 psec / sta due to the decrease
was ge. A delay time of 30 psec / s in a ring oscillator using an element with a normal structure created according to the 0.2 μm rule
tage, and it was confirmed that the operation speed was greatly improved. In addition, other than the embodiment described above, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明では、下部構造に対して自己整合
したパターンを形成することが可能となるため、合わせ
ずれの問題を解決して微細なパターンを形成することが
可能となる。したがって、半導体集積回路に適用した場
合には、集積度を大幅に向上させることができ、また動
作速度の向上をはかることが可能となり、さらに製造工
程の短縮をはかることも可能となる。
According to the present invention, it is possible to form a pattern which is self-aligned with the lower structure, so that a problem of misalignment can be solved and a fine pattern can be formed. Therefore, when applied to a semiconductor integrated circuit, the degree of integration can be greatly improved, the operation speed can be improved, and the manufacturing process can be further shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の一例を示した図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a first embodiment of the present invention.

【図2】Alの反射率の波長依存性を示した図。FIG. 2 is a diagram showing the wavelength dependence of the reflectance of Al.

【図3】ポジ型レジストの溶解速度特性の一例を示した
図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a dissolution rate characteristic of a positive resist.

【図4】本発明の第1実施形態に係る図で、(a)は照
射光A及び反射光Bの光量の分布を示した図、(b)は
照射光A及び反射光Bの合計光量の分布を示した図。
4A and 4B are diagrams according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 4A shows a distribution of light amounts of irradiation light A and reflected light B, and FIG. 4B shows a total light amount of irradiation light A and reflected light B; FIG.

【図5】本発明の第1実施形態の他の例を示した図。FIG. 5 is a diagram showing another example of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態の一例を示した図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施形態の他の例を示した図。FIG. 7 is a diagram showing another example of the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態の一例を示した図。FIG. 8 is a diagram showing an example of a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4実施形態の一例を示した図。FIG. 9 is a diagram showing an example of a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4実施形態に係る図で、照射光A
及び反射光Bの合計光量の分布を示した図。
FIG. 10 is a diagram according to a fourth embodiment of the present invention, wherein irradiation light A
FIG. 7 is a diagram showing a distribution of a total light amount of reflected light B and reflected light B;

【図11】本発明の第4実施形態の他の例を示した図。FIG. 11 is a view showing another example of the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5実施形態の一例を示した図。FIG. 12 is a view showing an example of a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5実施形態の他の例を示した図。FIG. 13 is a view showing another example of the fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第6実施形態の一例を示した図。FIG. 14 is a view showing an example of a sixth embodiment of the present invention.

【図15】従来技術の一例を示した図。FIG. 15 is a diagram showing an example of a conventional technique.

【図16】従来技術の他の例を示した図。FIG. 16 is a diagram showing another example of the related art.

【図17】本発明の第7実施形態の一例を示した図。FIG. 17 is a view showing an example of a seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第7実施形態の一例を示した図。FIG. 18 is a view showing an example of a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第8実施形態の一例を示した図。FIG. 19 is a view showing an example of the eighth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第8実施形態の一例を示した図。FIG. 20 is a diagram showing an example of the eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13、23、33、43…光透過膜 14、24、34、44、79、99…レジスト 14a、24a、34a、44a、79a、99a…レ
ジストパターン
13, 23, 33, 43: Light transmitting film 14, 24, 34, 44, 79, 99: Resist 14a, 24a, 34a, 44a, 79a, 99a: Resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 康彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yasuhiko Sato 1 Tokoba, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反射率の異なる複数の領域からなる下部
構造を覆う光透過膜上にレジストを形成し、このレジス
トに光を照射したときの下部構造の反射強度の差を利用
してレジストパターンを形成することを特徴とするレジ
ストパターンの形成方法。
1. A resist pattern is formed on a light-transmitting film covering a lower structure including a plurality of regions having different reflectivities, and a resist pattern is formed by utilizing a difference in reflection intensity of the lower structure when the resist is irradiated with light. Forming a resist pattern.
【請求項2】 互いに反射率の異なる第1領域及び第2
領域を有する下部構造を覆う光透過膜上にレジストを形
成し、このレジストに光を照射したときの照射光による
レジストの露光量と上記下部構造からの反射光によるレ
ジストの露光量との和を、上記第1領域ではレジストを
感光する露光量とするとともに上記第2領域ではレジス
トを感光しない露光量とすることによりレジストパター
ンを形成することを特徴とするレジストパターンの形成
方法。
2. A first region and a second region having different reflectances from each other.
A resist is formed on a light transmitting film covering a lower structure having a region, and a sum of an exposure amount of the resist by irradiation light when the resist is irradiated with light and an exposure amount of the resist by reflected light from the lower structure is calculated. Forming a resist pattern by exposing the resist to light in the first region and exposing the resist to light in the second region.
【請求項3】 互いに反射率の異なる第1領域及び第2
領域を有する下部構造を覆う光透過膜上にレジストを形
成し、このレジストに光を照射したときの上記第1領域
及び上記第2領域の反射強度の差を利用して、光が照射
された照射領域と上記第1領域との重なる領域を選択的
に感光することを特徴とするレジストパターンの形成方
法。
3. A first region and a second region having different reflectances from each other.
A resist is formed on a light transmitting film covering a lower structure having a region, and light is irradiated by utilizing a difference in reflection intensity between the first region and the second region when the resist is irradiated with light. A method for forming a resist pattern, comprising selectively exposing an area where an irradiation area and the first area overlap each other.
【請求項4】 光の反射状態が異なる複数の領域からな
る下部構造上にレジストを形成し、このレジストに光を
照射したときの下部構造における乱反射を利用してレジ
ストパターンを形成することを特徴とするレジストパタ
ーンの形成方法。
4. A resist is formed on a lower structure including a plurality of regions having different light reflection states, and a resist pattern is formed by utilizing irregular reflection of the lower structure when the resist is irradiated with light. Method of forming a resist pattern.
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