JPS6039834A - 微細パタ−ンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は半導体装置の微細パターンの形成方法に関す
る。

（従来技術） 一般に、半導体装置の基板上に形成された薄膜層をエツ
チングし一乙薄膜層に微細な開孔ノくターンや溝パター
ンを形成する場合、薄膜層上にホトリングラフィ技術に
より形成されたレソストパターンをエツチングマスクと
して、薄膜層のエツチングを行い、微＋ｌ１ｌｌパター
ンを形成している。

このため、ホトレジストパターンよシ小さな開孔パター
ンや溝パターンを薄膜層に形成することは不可能である
。したがって、ホトレジストパターンを形成するための
露光装置およびホトレジストの解像度によシ、解像可能
なホトレジストの開孔パターンの最小径、または溝パタ
ーンの最小幅が決定されるため、これよシも小さな径ま
たは幅のパターンを形成することは不可能であった。

（発明の目的） この発明は、このような従来の欠点をＨ決するためにな
されたもので、露光装置では解像できないような微細な
開孔パターン、溝パターンを形成でき、ひいては半導体
素子の縮小化が可能となる微細パターンの形成方法を提
供することを目的とする。

（発明の構成） この発明の微細パターンの形成方法は、基板上に所定の
開孔部を形成するために第１の層を形成し、この第１の
層上にこれとはエツチング特性の異なる第２の層を形成
し、第２の層を選択的に除去して所定の開化部を第１の
層が露出するように形成し、第２の層上にこの第２の層
の開孔部を平担化しないように第３の層を形成し、この
第３の層を方向性エツチングにより第２の層の開孔部の
側面にのみ残して除去し、第２の層の開孔部内に第１の
層を露出させ、その多゛に出し／こ第１の層を、第２の
層をエツチングマスクとしてエツチングによシ除去する
ことによシ第１の層に開孔部を形成するようにしたもの
である。

（実施例） υ下、この発明の微細パターンの形成方法の実施例につ
いて図１へｉに基づき説明する。第１図（ａ）〜第１図
（ｇ）は、この発明の第１の実施例として、半導体素子
のコンタクトの開孔を行った場合の各工程の断面図であ
る。

寸ず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板１上の拡
散層２に接続するコンタクトを形成するための第１の層
として、この実施例ではＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｂｏｒｏｕ
ｓ　５ｉＬｉｃａｔ、＋！にＬａ５ｓ　）層３を形成す
る。

次に、第１図（ｂ）　ｒこ示すように、ＰＳＧ層３上に
ＰＳＧとはエツチング特性の異なる第２の層、この実施
例ではＡＪ層４を形成し、公知のホトリソグラフィ技術
によシ拡散層２上に開孔部を持つレジスト層５を形成す
る。

次に、第１図（ｃ）　Ｋ示すように、レジスト層５をエ
ツチングマスクとして方向性エツチングによシＡ７層４
のエツチングを行い、ｌ）　Ｓ　Ｇ層３が露出した開孔
パターンを形成し、レジスト層５を除去する３、 この後、第１図（ｄ）のように、　１１層４上に第３の
層として、この実施例ではプラズマ窒化硅素膜６をＡ／
層４の開孔部を平担化しないように形成する。

次に第１図（ｅ）のようにプラズマ窒化硅素膜６を方向
性エツチングによシ除去し、ＡＩ層４の開孔部の側面に
のみプラズマ窒化硅素膜６を残し開孔部　−内に所望す
る大きさでＰＳＧ層３を露出させる。

この際、Ａ７？層４の膜厚、プラズマ窒化硅素膜６の膜
厚、プラズマ窒化硅素膜６のエツチング特性を適当に選
ぶことによシ、露出さぜるＰＳＧ／ｆ１３の大きさを変
えることができる。

次に、第１図（ｆ）に示すようにＡ／層訃よびＡｌ層の
開（いＳｌ＋側面のプラズマ窒化硅素膜６をエツチング
マスクとして開化部に露出したＰＳＧ層をエツチングす
ることにより、Ｉ−’　Ｓ　Ｇ層３に拡散層２との接続
孔が形成される。

最後に、第１図（ｇ）に示すようにＡ１層４およびプラ
ズマ窒化硅素膜６を除去すればよい。

なお、この実施例では第１の層としてＩ）　Ｓ　Ｇを用
いたが、他の絶縁膜を用いてもよいことは明らかである
。

また、第２の層としてＡｌを用いたが、第１の層とエツ
チング特性が異なれは他の金属膜でもまた絶縁膜でもよ
い。

さらに、この例ではレジストをエツチングマスク 用いたが、方向性エツチングを用いればＡ１層の開孔部
の段フ牙が急峻となシ、後の工程で第３の層を開孔部の
側面に残すことが容易になるためであル、方向性エツチ
ングに限定する必要は無い。

加えて、第３の層はプラズマ≧１慢化硅素膜でなくても
、第２の層の開化部を平担化しなりれば、レジストでも
他の絶縁物あるいは導体でもよい。

たとえば第２図（、）に示すように、第１の層３と第３
の層６（第２図（ａ）では３で示す）を同じ膜で形成し
、第２図（ｂ）に示すように、第３の層のエツチングお
よび第１の層のエツチングを方向性エツチングにより連
続して行ない、第２図（ｅ）のように、第２の層として
のＡ／層４を除去して拡散層との接続孔を形成してもよ
い。

何故ならば、第２の層の開口部の周辺部の第３の層の膜
厚が中央部の膜厚に比べてＪ〒く、第３の層と第１の層
のエツチングを連続して方向性エツチングで行う際、こ
の周辺部の厚い膜がエツチングマスクと同様な働きをす
るためである。

したがって、第１の層と第３の層が同じ膜でなくても、
第３の層のエツチング速度が第１の層のエツチング速度
よシも大きくなく、かつほぼ等しければ、第１の層と第
３の層を同じ膜にした場合と同様の効果がある。

さらに、第１図の実施例では、最後の工程で第２の層お
よび第３の層を完全に除去しているが。

この例のように拡散層との接続孔を形成する場合、第２
の層が導体であれば、第３の層のみ除去し、拡散層と第
２の層である導体層を導体で接続する工程ののち、第２
の層を配線型（夕とする工程を行うならば、第１の層の
開孔部形成後の第２の層の除去は行わなくてもよい。

以上説明したように、レジストパターンをエツチングマ
スクとしてエツチングされるのは第２の層であり、第１
の層は第２の層および第２の層の開孔部側面に残した第
３の層をエツチングマスクとしてエツチングされるため
、露光装置やホトレジストの力了像度によって決定され
るホトレジストの開孔パターンよりも小さな開孔）くタ
ーンを第１の層に形成することができる。

第１の実施例は半導体素子のコンタクトの開孔であった
が、第３図（ａ）のように基板７上に形成された金属層
、たとえばＡｌを第１の層８とすれば金属配線電極の形
成も行える。この場合の工程を以下に説明する。

第３図（ｂ）のように第１の層８上に第２の層、たとえ
ばＰＳＧ膜９を形成し、配線電極のレジストパターン１
０を形成する。

次に、第３図（Ｃ）のようにレジストパターン１０をエ
ツチングマスクとしてＰＳＧ膜９をエツチングし、レソ
ストを除去する。

次に、第３図（ｄ）のようにＰＳＧ層上９に第３の層、
たとえばＰＳＧ膜１１を、ＰＳＧ膜９のパターンを平担
化し力いように形成する。

次に第３図（ｅ）のように、ＰＳＧ膜１１を方向性エツ
チングにより除去し、１）ＳＧ膜９の開孔パターンの側
面に残し、かつ開孔パターン内に所望する大きさでＡｌ
膜す々わち第１の層８を露出させる。

次に第３図（′ｆ）のようにＰＳＧ膜９，１１をエツチ
ングマスクとして、第１の層８のエツチングを行って開
孔部１２を形成し、最後に第３図（ｇ）のように１）　
Ｓ　Ｇ膜９，１１を除去する。

なお、この実施例においても、第１の層８、第２の層９
、第３の屑１１は第１の層８が導体層であり、第１の層
８と第２の層９のエツチング４？ａが異ガつでいればそ
れぞれ何であってもよい。

またこの実施例のように第２の層９、第３の層１１を絶
縁膜とすれば、これら２層を除去せず金属配線の保護膜
と［２て残してもよい。

以上のように金属配線電極を形成する場合、電極間隔を
小さくすることができる。

なおこの発明に一上記各実施例に限定されるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲で神々変形実施できるも
のである。

（発明の効果） 以上のように、この発明の徽細ノ（ターンの形成方法に
よれば、基）ＩＩＶ、上に所定の開孔部を形成するため
に第１の層を形成し、この第１の層上にこれとはエツチ
ング特性の異なる第２の層を形成し、第２の層を選択的
に除去して所定の開化部を第１の層が露出するように形
成し、第２の層上にこの第２の層の開化部を平担化しな
いように第３の層を形成し、この第３の層を方向性エツ
ヲーンク”により第２の層の開孔部の側面にのみ残して
除去し、第２の層の開孔部内に第１の層を露出させ、こ
の露出した第１の層を、第２の層をエツチングマスクと
してエツチングによシ除去して第１の層に開孔部を形成
するようにしたので、露光装置′またはホトレゾストの
解像度によらず微細な開孔パターンが形成できる。、こ
れにともない、半導体素子の縮小化に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないし第１図（ｇ）はそり、ぞｉｌ。この
発明の微細パターンの形成方法の第１の実施例の工程説
明図、第２図（ａ島よいし第２図（ｃ）はこの発明の微
細パターンの形成方法の第２の実施例の工程説明図、第
３図（ａ）ないし第３図（ｇ）はそれぞれこの発明の微
細パターンの形成方法の他の実施例の工程説明図である
。 １．７・・・半導体基板、２・・・拡散層、３・・・Ｐ
ＳＧｊ換、４・・・ＡＩＶ層、５，１０・・・レジスト
層、６・・・プラズマ窒化硅素膜、８・・・第１の層、
９，１１・・・ＰＳＧ膜。 特許出願人　沖電気工業株式会社 第　１１ 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に所望する開化部を形成するための第１の
   層を形成する工程と、上記第１の層上にこれとはエツチ
   ング特性の異々る第２の層を形成する工程と、上記第２
   の層を選択的に除去し、所望する開孔部を上記第１の層
   が露出するように形成する工程と、上記第２の層上に上
   記第２の層の開孔部を平担化しないように第３の層を形
   成する工程と、上記第３の層を方向性エツチングによシ
   、上記第２の層の開孔部の側面にのみ残して除去し、上
   記第２の層の開孔部内に上記第１の層を露出させる工程
   と、露出した上記第１の層を上；；１２第２の層ヲエッ
   チングマスクとしてエツチングして除去し、上記第１の
   層に開化部を形成する工程とを含むことを特徴とする微
   細パターンの形成方法。
2. （２）第３の層のエツチング速度が第１の層のエツチン
   グ速度よりも大きくなくかつほぼ等しいようなエツチン
   グ条件で第３の層の除去および第１の層のエツチングを
   方向性エツチングによシ連続して行うことを特徴とする
   特許請求の範囲゛第１項記載の微細パターンの形成方法
   。
3. （３）第２の層の開化部側面に残した第３の層をエツチ
   ングマスクとすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の微細パターンの形成方法。