JPH11162829A - 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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JPH11162829A
JPH11162829A JP9337838A JP33783897A JPH11162829A JP H11162829 A JPH11162829 A JP H11162829A JP 9337838 A JP9337838 A JP 9337838A JP 33783897 A JP33783897 A JP 33783897A JP H11162829 A JPH11162829 A JP H11162829A
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semiconductor device
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insulating film
photoresist
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Kazumi Sugai
和己 菅井
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光の反射によるレジストパターンの崩れ
を防止し、微細なパターニングを可能とする。 【解決手段】 基板11上に第1のSiO2膜12を堆
積し、その第1のSiO2膜12上に、0.1wt%以
上の濃度のB、Pのうち少なくとも一方を添加したSi
O2膜13を堆積し、さらにSiO2膜13上にフォトレ
ジスト15を塗布し、フォトレジスト15を200nm
以下の波長の光で露光する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細なパターンを
含む半導体装置の製造方法に関し、特に露光光の反射に
よるレジストパターンの崩れを防止し、微細なパターニ
ングを可能とする半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI(Large Scale
Integrated Circuit)のさらなる
高集積化及び高速化のために、LSIの設計ルールは微
細化してきている。これに従がい、露光光の波長は、例
えば365nm(水銀ランプのi線)から248nm
(KrFエキシマレーザー)へと短波長化の傾向にあ
る。そして、微細パターンの形成のために、露光光には
193nm(ArFエキシマレーザー)の光も使用され
つつある。
【0003】これら短波長の露光光を用いて微細パター
ンを形成する場合、これまでの反射防止膜では、露光光
の反射によってレジストパターンが崩れてしまい所望の
微細パターンが得られない問題がある。特に、ダマシン
法で形成したアルミニウム配線上の層間絶縁膜をパター
ニングする際に、アルミニウム配線からの反露光光の射
によってレジストパターンの崩れが発生する。
【0004】これら短波長の露光光を用いて所望の微細
パターンを形成するため、従来特開平7−130598
号公報に記載される反射防止膜の製造方法では、反射防
止膜として、O,N,Cをイオン注入したアモルファス
シリコン膜を用いる方法が開示され、また特開平5−2
17884号公報に記載されるパターン形成方法では、
反射防止膜としてSiO2膜にCeをイオン注入した後
に熱処理する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、短波
長の露光光を用いて微細パターンを形成する場合、これ
までの反射防止膜では、露光光の反射によってレジスト
パターンが崩れてしまい所望の微細パターンが得られな
い問題がある。例えば、ダマシン法で形成したアルミニ
ウム配線上の層間絶縁膜をパターニングする際に、アル
ミニウム配線からの反露光光の射によってレジストパタ
ーンの崩れが発生する。
【0006】このようなレジストパターンの崩れを抑え
るため、特開平7−130598号公報に開示されるア
モルファスシリコンを反射防止膜としてを利用する方法
では、半導体のアモルファスシリコンをイオン注入によ
って絶縁膜に変えない限り、パターニングの対象が金属
膜の場合には、配線間の絶縁が十分に確保できないた
め、アモルファスシリコンの絶縁性を高めるために高濃
度のイオン注入が必要となる。このため、基板へのイオ
ン衝撃ダメージによる半導体装置の歩留まり低下やイオ
ン注入時間の増加による生産性低下が生じてしまい、結
果として半導体装置のコストが増大するという欠点があ
る。
【0007】また、特開平5−217884号公報の反
射防止膜としてSiO2膜にCeをイオン注入する方法
では、半導体装置の製造工程においてCeをこれ以外の
目的で使用することがないため、イオン注入装置に特別
にCe源を付帯させることが必要となり、半導体装置の
製造コストが増大するという欠点がある。
【0008】本発明の目的は、上記従来の課題を解決
し、露光光の反射によるレジストパターンの崩れを防止
し、微細なパターニングを可能とする半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【0009】また、本発明の他の目的は、半導体装置の
チップ面積の縮小が可能となり、半導体装置の製造コス
トを低減することのできる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】上記目的を達成するため
請求項1記載の本発明による半導体装置の製造方法は、
B、Pのうち少なくとも一方を添加した絶縁膜を堆積す
る工程と、前記絶縁膜上にフォトレジストを塗布する工
程と、前記フォトレジストを短波長の光で露光する工程
とを含むことを特徴とする。
【0011】請求項2の半導体装置の製造方法は、前記
B、Pのうち少なくとも一方を添加した絶縁膜を堆積す
る工程の前に、アルミニウムあるいはその合金を堆積す
る工程を含むことを特徴とする。
【0012】請求項3の半導体装置の製造方法は、基板
上に第1の絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜
に配線溝を形成する工程と、前記配線溝に、アルミニウ
ムあるいはその合金を堆積する工程と、前記配線溝以外
の部分に堆積した前記、アルミニウムあるいはその合金
を除去する工程と、B、Pのうち少なくとも一方を添加
した第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記第2の絶縁膜
上に第3の絶縁膜を堆積する工程と、前記第3の絶縁膜
上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジ
ストを短波長の光で露光する工程とを含むことを特徴と
する。
【0013】請求項4の半導体装置の製造方法は、B、
Pのうち少なくとも一方を添加した前記絶縁膜は、Si
O2膜にB、Pのうち少なくとも一方を添加してなるこ
とを特徴とする。
【0014】請求項5の半導体装置の製造方法は、B、
Pのうち少なくとも一方を添加した前記絶縁膜は、B及
びPの濃度が0.1wt%以上であることを特徴とす
る。
【0015】請求項6の半導体装置の製造方法は、前記
フォトレジストを露光する短波長の光は、200nm以
下の波長であることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0017】近年、微細パターンの形成のために、露光
光には193nm(ArFエキシマレーザー)の光も使
用されつつあり、また、さらなる短波長の光として、1
48nm(F2レーザー)が存在する。これらの短波長
の露光光に対しては、従来の反射防止膜とは異なり、可
視光域で透過率の高いSiO2膜を反射防止膜として使
用できることが判明したが、SiO2そのものだけでは
透過率がまだ大きいので、膜厚を厚くしなければなら
ず、半導体装置の製造に適さない。
【0018】そこで、SiO2にB(ホウ素)を0.1
wt%以上添加するか、あるいはP(リン)を0.1w
t%以上添加することにより、SiO2の膜厚が100
Åでも透過率が10%以下となり、リソグラフィにおけ
るフォトレジストのパターン崩れが生じないことを新た
に見出した。特に、ダマシン法で形成したアルミニウム
配線上の層間絶縁膜をパターニングする際のアルミニウ
ム配線からの反射に対しても、レジストパターンの崩れ
は発生せず、所望の微細パターンが形成できるようにな
る。
【0019】図1は本発明の半導体装置の製造方法の主
要製造工程における半導体装置の断面図である。本実施
形態では、本発明の製造方法をシリコン集積回路におけ
る配線工程に適用した場合を例示する。
【0020】標準的な集積回路製造方法を用いて形成し
た、SiO2膜を堆積後の半導体装置の断面図を図1
(a)に示す。図1(a)において、11はSi(シリ
コン)基板、12はSiO2膜(シリコン酸化膜)であ
る。
【0021】次に、図1(b)に示すように、Bドープ
SiO2膜13を堆積させる。このBドープSiO2膜1
3は、SiH4とO2とB2H5を用いて基板温度400〜
450℃で、常圧CVD法により100Åの厚さに堆積
させた。このBドープSiO2膜13のB(ホウ素)濃
度は、3wt%としている。
【0022】次に、図1(c)に示すように、フォトレ
ジスト15を塗布後に、ArFエキシマレーザー光を露
光光14として用いることにより、フォトレジスト15
にパターンを転写した。
【0023】ArFエキシマレーザー光は、第2のBド
ープSiO2膜13によってほとんど吸収さえ、反射さ
れた光は5%以下であった。フォトレジスト15は反射
光によってパターンを崩されることなく、所望のパター
ンを得ることができた。16は、感光したフォトレジス
トを示す。また、露光光4の露光量は、10〜100m
J/cm2で、露光時間を100msecとした。
【0024】さらに、ドライエッチングで、SiO2膜
12をパターニングし、レジストを剥離すると、図1
(d)に示すような絶縁膜のパターンが得られた。
【0025】このとき、BドープSiO2膜13は、そ
のまま絶縁膜として用いることができるため除去する必
要がないので、半導体装置の製造コストを上昇させるこ
ともない。
【0026】次に、本発明の半導体装置の製造方法を適
用した第2の実施の形態をについて図面を参照して説明
する。
【0027】図2は本発明の半導体装置の製造方法の主
要工程における半導体装置の断面図である。本実施の形
態は、シリコン集積回路におけるダマシン配線の形成工
程に本発明を適用した場合を示している。
【0028】図2(a)にAl(アルミニウム)ダマシン
配線形成後の基板の断面図を示す。図2(a)において、
21はSi(シリコン)基板、22は第1のSiO2膜
(シリコン酸化膜)、31は第1のSiO2膜22に形
成した配線溝に堆積された第1のAlである。ダマシン
配線では、絶縁膜である第1のSiO2膜22上の配線
溝以外の部分に堆積したAlは除去され、反射率の高い
Al配線が第1のSiO2膜22上に露出する。
【0029】次に、図2(b)に示すように、100Å
厚の第1のBドープSiO2膜23を常圧CVD法で堆
積させた。このBドープSiO2膜23の成膜条件は上
述した第1の実施の形態と同じである。
【0030】さらに、図2(c)に示すように、プラズ
マCVD法により、第2のSiO2膜32を1.5μm
厚に堆積させた。
【0031】続いて、図2(d)に示すように、フォトレ
ジスト25を塗布後、ArFエキシマレーザーを光源と
してリソグラフィを行なうと、下層の第1のAl31か
らの反射光の影響を受けることなく、所望のパターンが
得られた。このレジストパターンを元に、図2(e)に
示すように、ドライエッチングで第2のSiO2膜32
に溝を形成した。
【0032】さらに、図2(f)に示すように、第2の
Al33を堆積後、化学機械研磨を用いてダマシン配線
を形成した。
【0033】図2に示した半導体装置の製造方法によっ
て形成した半導体装置の断面図を図3に示す。
【0034】図3において、21はSi基板、22は第
1のSiO2膜、23は第1のBドープSiO2膜、32
は第2のSiO2膜、101は第1のAl埋め込み配
線、102はスルーホール、103は第2のAl埋め込
み配線、104は第2のBドープSiO2膜である。こ
のような構造とすることにより、多層の微細なAl埋め
込み配線を有する半導体装置を実現できる。
【0035】上述した第1及び第2の実施の形態におけ
る半導体装置の製造方法では、BドープSiO2膜を反
射防止膜として用いた場合を説明した。しかし、SiH
4とO2とPH3を用い、基板温度400〜450℃で常
圧CVD法で形成できるP(リン)ドープSiO2膜を
反射防止膜として用いることも可能である。また、Bと
Pの両方をドープしたSiO2膜を用いることも可能で
ある。何れの膜を用いる場合でも、BとPの濃度をそれ
ぞれ0.1wt%以上とすれば、反射防止膜としての機
能を果たしうる。
【0036】また、これらのSiO2膜は、半導体装置
の製造に既に利用され、半導体製造装置も存在すること
から、製造コストを低減できる。
【0037】また、ArFエキシマレーザーを用いた場
合を示したが、波長148nmのF2レーザーを用いた
場合にも同様の効果が得られた。
【0038】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、その技術思想の範囲内において様
々に変形して実施することができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、B
あるいはPのうち少なくとも一方を含むSiO2膜を反
射防止膜として用いることにより露光光を吸収させるこ
とで下層からの反射光を抑制することができ、レジスト
パターンの崩れが防止され微細なパターニングが可能と
なるという効果が得られる。特に、ダマシン法で形成し
たAl配線上の層間絶縁膜をパターニングする際のAl
配線からの反射光の影響を抑えることができ、微細なパ
ターニングが実現できる。
【0040】また、これにより、LSIのチップ面積の
縮小が可能となり、LSIの製造コストを低減すること
ができる。
【0041】さらに、従来のアモルファスシリコンを反
射防止膜としてを利用する方法のようなイオン注入も必
要ないので、基板へのイオン衝撃ダメージによる半導体
装置の歩留まり低下やイオン注入時間の増加による生産
性低下も生じない。
【0042】また、反射防止膜としてSiO2膜にCe
をイオン注入する方法のように、イオン注入装置に特別
にCe源を付帯させる必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置の製造方法の第1の実施
の形態における主要製造工程を示す断面図である。
【図2】 本発明の半導体装置の製造方法の第2の実施
の形態における主要製造工程を示す断面図である。
【図3】 図2に示した半導体の製造方法によって形成
した半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
11,21 Si基板 12,22 第1のSiO2膜 13,23 BドープSiO2膜 14 露光光 15,25 フォトレジスト 16 露光したフォトレジスト 31 第1のAl 32 第2のSiO2膜 33 第2のAl 101 第1のAl埋め込み配線 102 スルーホール 103 第2のAl埋め込み配線 104 第2のBドープSiO2膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、 B、Pのうち少なくとも一方を添加した絶縁膜を堆積す
    る工程と、 前記絶縁膜上にフォトレジストを塗布する工程と、 前記フォトレジストを短波長の光で露光する工程とを含
    む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B、Pのうち少なくとも一方を添加
    した絶縁膜を堆積する工程の前に、アルミニウムあるい
    はその合金を堆積する工程を含むことを特徴とする請求
    項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体装置の製造方法において、 基板上に第1の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第1の絶縁膜に配線溝を形成する工程と、 前記配線溝に、アルミニウムあるいはその合金を堆積す
    る工程と、 前記配線溝以外の部分に堆積した前記、アルミニウムあ
    るいはその合金を除去する工程と、 B、Pのうち少なくとも一方を添加した第2の絶縁膜を
    堆積する工程と、 前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第3の絶縁膜上にフォトレジストを塗布する工程
    と、 前記フォトレジストを短波長の光で露光する工程とを含
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 B、Pのうち少なくとも一方を添加した
    前記絶縁膜は、SiO2膜にB、Pのうち少なくとも一
    方を添加してなることを特徴とする請求項1から請求項
    3に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 B、Pのうち少なくとも一方を添加した
    前記絶縁膜は、B及びPの濃度が0.1wt%以上であ
    ることを特徴とする請求項1から請求項4に記載の半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記フォトレジストを露光する短波長の
    光は、200nm以下の波長であることを特徴とする請
    求項1から請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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