JPS62169446A - 半導体装置とその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホトレジスト（感光耐食材）を用いて行うｈｔ
　（アルミニウム）ａ線形成技術に関し、特に、半導体
装置を対象とする、配線密度を向上することができる技
術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置におげろ人を配線を形成するにあたっては、
ホトレジストマスクを使用して部分エッチを行うのが普
通であるが、露光の際のＡｔ膜面がらの反射によりパタ
ーン不良を生じる問題があることがわかった。

第７図乃至第９図は従来の配線形成工程の１例を示す。

第７図において、１はＳｉ基板で図示されないが基板表
面には選択拡散等によりトランジスタや抵抗のごとき素
子が形成される。２はＳｉｎ、等の第１保護膜、３はこ
の上に蒸着されたＡｔ膜である。このＡｔ膜３の上にホ
トレジスト膜４、たとえばネガ型ホトレジストが塗布に
より直接に形成される。５．６はバター／形成用のマス
クであって透明ガラス板にＣｒ等による暗部バター／（
５）を印刷したものである。

このマスクの透明ｓ６を通してＵＶ（紫外線）光７を照
射するとき、ＵＶ光の一部はＡｊａ面で反射してマスク
の陰画となる領域に入り、この部分のホトレジストを感
光させる。

このためホトレジスト現像後、第８図に示されるように
ホトレジストの一部８が残り、開口部分がマスクパター
ンのそれよりも狭いホトレジストマスクが得られる。

ついでこのホトレジマスクを通してＡｔ膜をエツチング
する場合、第９図に示すように、ホトレジストの残った
部分（８）がエッチされないため、たとえば人を配線の
幅がひろがり、配線間隔９が狭くなって一部α〔では配
線短絡の状態になる。

以上はネガ型レジストの場合であるが、ポジ型レジスト
の場合にはこれとは逆に配線の断線不良をひき起す。

このことは半導体装置の超高集積化素子の微細化に伴う
配線密度の向上への要求、配線領域が素子面積に占める
割合を小さくする要求の障害となっている。

上記問題に対して、ｈｔ衣表面特殊の反射防止剤をコー
ディングする技術がソリッド・ステート・テクノロジ（
ＳＯＬＩＤ　５ＴＡＴＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）日本
版、ＭＡＹ１９８４年（Ｐ７３−８１ンに記載されて（
・る。

この反射防止剤はポリイミドシラン型樹脂又はポリイミ
ド７ラン型樹脂にホトレジスト及び感光性化合物を添加
したもので吸光係数が極めて高く紫外線のＡｔ表面から
の反射防止効果を有する。

上記、特殊な反射防止剤を使用しない方法も、多層レジ
スト法として知られている。この方法では最下層のレジ
スト層に吸光剤をたっぷり混入させて、ＡＬ表面からの
反射光を吸収する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した反射防止剤をコーティングする技術においては
、下記の問題があることがわかった。

すなわち、この反射防止剤は、ｋＡ膜上へ塗布したあと
行うベーク温度が所定の温度から±５．２５℃の範囲内
と高精度に決定することを要件とする。

そのため、この温度範囲を外れると正確なパターンが得
られず、高精度な温度管理が必要であり取扱いが非常に
むずかしいことが問題であることがわかった。

さらに、反射防止剤を用いる方法や多層レジスト法は、
人を膜をエツチング除去した後、残留したマスク材とな
った物質は、完全に取り除く必要がある。しかし、実際
にはこのマスク材となった物質は完全に除去され難いこ
とが本発明者の検討によりわがりた。

本願は上記した問題を克服したものである。

すなわち、本発明の一つの目的は工程を簡単化でき、か
つ、信頼性の高い反射防止技術の提供にある。

本発明の他の目的は微細化された配線を有し、しかも配
ね不良のない半導体装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願にお〜・て開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば下記のとおりである。

ｋｌ膜上にポリイミド系樹脂（ポリイミド・イソ・イン
ドロ・キナゾリンジオン〕などのＡｔより反射率の低い
第１絶縁膜を形成し、この第１絶縁膜に対しエツチング
マスクとしてのレジストを塗布する。このレジストのバ
ターニングを行うレジストをエツチングマスクとして用
い第１絶縁膜をエツチングする。これによりレジストと
同一パターンを有する第１絶縁膜マスクを形成し、この
第１絶縁膜をマスクとしてＡｔ膜をエツチングするとと
もに、この絶縁膜をｋＬ配線表面ＶＣ残存させるもので
ある。

〔作用〕

上記した手段によれば、第１絶縁膜としてのポリイミド
系樹脂は、配線となるアルミニウムより紫外線に対する
反射率が低いことより、ポリイミド系樹脂上のレジスト
には、紫外線反射によるパターン不良は防止でき信頼性
を向上できる。

さらに配線のエツチングマスクに使用したポリイミド系
樹脂等のマスクはそのまま配線上に残し、眉間絶縁膜の
一部として使用するため、マスクのエツチング工程が不
要で工程の簡単化が達成できる。

さらにまた、ポリイミド系樹脂は取扱いが容易であり、
現在層間絶縁膜として使用している取扱い要領をそのま
ま使用することができる。

そして、上記のため、配線の微細加工を行なっても、配
線間の短絡や配線の断線不良が発生しないことより、配
線密度の高い半導体装置が提供できる。さらに、また、
ポリイミド系樹脂はその表面が平坦な面となる性質を有
するため、その上のレジスト膜厚は均一となり、レジス
ト膜には正確なパターンが転写できる利点も有すし、配
線密度の向上に有利である。

〔実施例〕

まず、第６図を用いて本発明の適用された半導体装置に
ついて説明する。ｐ型の半導体基板１にはｎ型の不純物
導入層ａが設けられており、ダイオードが形成されてい
る。この不純物導入層ａは、表面酸化膜２Ｖｃあけられ
たコンタクトホールＣ０ＮＴにより、アルミニウム（以
下Ａｔとも称す。）を材料とする配線３に接続されてい
る。この表面酸化膜２上には他にも配線３が形成されて
いる。

これらの配置！ｌｉｉ！３　、３上には、この配線より
紫外線反射率の低い第１絶縁膜１１，１１が形成されて
いる。この第１絶縁膜１１．１１はポリイミド系樹脂よ
りなり、配線形成時にエツチングマスクとして使用した
ものをそのまま残したものである。

そして、第１絶縁膜１１．１１と表面酸化膜２との上に
第２絶縁膜としてのポリイミド系樹脂膜１２が形成され
ている。

次に、第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すもの
であって、基板上にｋＡ配線を形成するプロセスの工程
断面図である。

以下、各工程にそって詳述する。

（１）　　第１図に示すように、Ｓｉ基板１の一生表面
に不純物導入ｊ―ａを形成し、表面酸化膜（Ｓｉｆｔ膜
）２の一部にコンタクトのための窓開エッチを行った後
、基板１上全面に蒸着（又はスパッタ）法により配線材
料としてのアルミニウムを堆積させ、ｈｔ膜３を形成す
る。このＡｔ膜上に第１絶縁膜としてのポリイミド系樹
脂膜１１を３０００〜５０００人程度又は１μｍ程度の
厚さに回転法により塗布する。このとき、ポリイミド系
樹脂膜１１の表面は平坦な面となる。このポリイミド系
樹脂膜１１は、たとえば芳香族ジアミンと芳香族テトラ
アルボン酸二無水物を反応させて得られるポリイミド系
樹脂のプレポリマー溶液をスピンナ塗布した後、溶媒成
分を蒸発させ、２００〜３００℃で熱処理して重合硬化
させるものである。

（２）ポリイミド系樹脂膜１１の上に酸素ガスを反応ガ
スとする反応性イオンエツチング（０，−ＲＩＥと称す
。）に耐性をもつレジスト（ネガ型ホトレジスト）４を
回転法により塗布する。このとき、レジスト膜厚はポリ
イミド系樹脂膜１１表面が平坦なため均一になる。第２
図に示すように配線パターン形成用のマスク５をセット
し、マスクの透光部６を通してＵＶ（紫外線）光を照射
する。この場合、レジスト下層のポリイミド系樹脂１１
はＵＶ光の反対率がＡｔ膜に比して低いことにより、マ
スクの暗部領域への露光はごく少ない。このため、配線
巾や配線間隔を微少にでき、配線密度の向上が達成でき
る。さらに、レジスト膜厚が均一であるため、露光精度
は良く、微細配線を信頼度良く形成できる。

（３）このあと現像処理を行ってレジストの未露光部分
を溶解除去する。前記したようにＵＶ光の反射は少ない
ため、第３図に示すよ５に配線間隔のせまい暗部にレジ
ストが残ることがない。

（４）上記レジスト４を第１絶縁膜のエツチングマスク
にしく酸素ガス０．をエッチャントとする反応性イオン
エツチング（リアクティブ・イオン・エツチング）ＲＩ
Ｅによりポリイミド系樹脂１１を第４図に示すようにエ
ツチングする。

（５）つづいて、レジスト４およびポリイミド系樹脂１
１をマスクにして、ＣＣｔ４ガスをエッチャントする反
応性イオンエツチング（ＲＩＥ）により入り配線を第５
図に示すようにエツチングし所要とする人を配線パター
ンが得られる。

（６）　　この後、レジスト４を除去し、その際にポリ
イミド系樹脂膜１１をＡｔ配線の保護膜としてそのまま
残存させ、第６図に示すように新たに第２絶縁膜として
のポリイミド系樹脂１２をスピンナ塗布法により厚（（
１，５μｍ〜２μｍ程度）形成することにより平坦な表
面をもつ保護膜を得る。

単層Ａｔ配線の場合はこのポリイミド系樹脂膜１２はそ
のまま最終保護膜となる。２層以上の多層Ａｔ配線構造
の場合、樹脂膜１２は層間膜となって、この上に第２層
以上のＡｔ配線が形成されることになる。

〔発明の効果〕

以上実施例で説明した本発明によれば、配線密度が向上
するという効果が得られる。

したがりて、素子面積に配線領域の占める面積が小さく
できるためチップサイズを小さくできる。

また、素子上の配線密度が素子の微細化の制約となるこ
とがない。

このような発明の効果が得られる理由として下記の点が
挙げられる。

（１）ポリイミド系樹脂はＡＬに比べると反射率が低く
、このポリイミド系樹脂膜上にレジストパターンを形成
すればＵＶ光反射によるレジストパターン不良、配線不
良を防止することができる。

（２）ポリイミド系樹脂はそれ自体が耐熱性を有する絶
縁膜であるから、Ａｔ配線表面に保護膜として残してお
くことができる。他の反射防止膜であるＡＢＣや多層レ
ジスト法等のようにホトエッチ後に取除く必要がなく、
そのことにより工程簡略化ができる。

以上本発明者によりてなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変吏可
能である。

たとえばレジストはネガ型ホトレジストでなくポジ型ホ
トレジストを使用する場合にも本発明を適用することが
できる。

また、第２層目のｋＡ配線形成に本発明を適用すること
ができる。

本発明はレジストを使用して人りをパターニングしてＡ
ｔ配線を形成する半導体装置全般に適用できる。

本発明は特に微細化された半導体装ｔｉｉｉ（ＩＣ。

ＬＳＩ）に応用した場合に最も効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示す工程断面図
である。 第７図乃至第９図はこれまでの）Ｌ膜ホトエッチの形態
を示す工程断面図である。 １・・・Ｓｉ基板、２・・・Ｓ　ｉｏｔ膜、３・・・Ａ
Ａ膜（配置）、４・・・ホトレジスト、５・・・マスク
、６・・・マスク透明部、７・・・ＵＶ光、８・・・ホ
トレジストの一部、９．１０・・・人りのエッチされる
べき部分の間隔。 １１・・・ポリイミド系樹脂（反射防止、平坦化用、保
護用）、１２・・・ポリイミド樹脂（保護用、平坦化用
）。 第　　４　　図 、３′ 筑６図 第　　７　　図 第８図 第９５１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体と、この半導体基体上に表面絶縁膜を介
   して形成された配線と、上記配線の表面のみを覆うよう
   に形成されたポリイミド系樹脂膜からなる第１絶縁膜と
   、上記表面絶縁膜と上記絶縁膜との上に設けられた第２
   絶縁膜とを有する半導体装置。 ２、前記第１絶縁膜の紫外線反射率は配線の紫外線反射
   率より低いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の半導体装置。 ３、前記配線はアルミニウムよりなり、前記第１絶縁膜
   はポリイミド系樹脂膜からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の半導体装置。 ４、前記第１、第２絶縁膜はともにポリイミド系樹脂膜
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の半導体装置。 ５、半導体基体の表面酸化膜上に配線材料を形成する工
   程と、この配線材料の上にこの配線材料のエッチングマ
   スクとなり、かつ、この配線材料より紫外線反射率の低
   い第１絶縁膜を形成する工程と、この第１絶縁膜上に選
   択的に形成された第１絶縁膜のエッチングマスクを用い
   て第１絶縁膜を選択除去する工程と、上記エッチングマ
   スクを除去し第１絶縁膜と表面酸化膜との上をおおう第
   ２絶縁膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
   法。 ６、前記配線材料はアルミニウムよりなり、前記第１絶
   縁膜はポリイミド系樹脂膜よりなることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の半導体装置の製造方法。