JPS6242545A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔概要〕 ３層レジスト法（トライレベル法）を利用して、ゆるや
かな段差形状をもつコンタクトホールをただ１回のパタ
ーニングで形成する方法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、さらに
詳しく言えば、半導体基板とのコンタクトをとるために
基板上の絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合に、
ゆるやかな段差形状をもったコンタクトホールを形成す
る方法に関するものである。

〔従来の技術〕

３層レジスト法と呼ばれる技術が開発され、それを第３
図と第４図を参照して説明すると、例えば半導体基板２
１に第３図に示す如く段差が形成されている場合、その
上に塗布形成されたレジスト膜２２をパターニングしよ
うとすると、基板２１の段差形状に対応してレジスト膜
表面に凹凸が形成されるだけでな（、露光において基板
の段差部で同図に矢印で模式的に示される乱反射があり
、レジストを現像すると段差部でパターンがくびれたり
してパターンが正確に形成されない。

そこで、第４図に示される如く、基板２１のすぐ上にポ
リマーの如き有機材料を表面がほぼ平坦になる程度に塗
布して第１ポリマ一層２３を形成し、その上に二酸化シ
リコン（５ｉＯｚ　）状の中間層２４をスピンコード法
で塗布形成し、その上にレジスト膜２２を形成し、レジ
スト膜２２をパターニングして５ｉ０２状中間層２４を
エツチングし、次いでパターニングされたレジスト膜と
５ｔＯ２状中間層をマスクに第１ポリマ一層２３をパタ
ーニングする。なお、図において斜線を付した部分はエ
ツチングされて除去される部分を示す。

ところで、基板上に絶縁膜２５を形成し、絶縁膜２５に
異方性エツチングでコンタクトホール２６を形成し、そ
の上に例えばアルミニウム（八β）を被着してＡｊ７配
線層２７を形成し、Ａ７！配線層と基板とのコンタクト
をとることが行われる。コンタクトホールを異方性エツ
チングで形成すると第５図に示す如く真直ぐに立った形
状になり、　Ａｆｉを被着したときに、第６図に示す如
く段差部で線２７ａで示すようなＡβの不連続線が発生
し、そこに亀裂が発生しへβ配線層２７が断線する問題
がある。

そこで、絶縁膜２５を燐・シリケート・ガラス（ＰＳＧ
　）で作り、絶縁膜２５を熱処理によって段差部がゆる
やかになるよう溶かす（メルト）ことが提案された。こ
の方法でメルトの効果を十分にするためには高濃度のｍ
　（Ｐ）を含んだＰＳＧを用いなければならないが、Ｐ
ＳＧ膜は燐を高濃度にすると耐湿性が悪くなる問題があ
る。

そこで、第１図（ｆｌに示す形状のコンタクｌ−ホール
が提案され、図示のコンタクトホールはなだらかな段差
形状をもつものであるが、それを形成するには２度のパ
ターニングが必要であり、先ず外側の窓を開けて絶縁膜
を膜厚の半分程度エツチングしてから内側の窓をパター
ニングし、基板までエツチングしなければならない。こ
のようなプロセスはデバイス製造工程を煩雑にし、また
位置合せずれなどにより内側の窓が外側へはみ出てしま
うこともある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、３層
レジスト法を利用し、ゆるやかな段差形状をもったコン
タクトホールを形成する方法を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図ｆａｌないしくｆ）は本発明実施例の断面図であ
る。

本発明においては、第１図（ａｌに示される如（半導体
基板１１上に低濃度のＰＳＧ膜１２、第１ポリマ一層１
３．５ｉ０２状材料の中間層１４を形成し、中間層をパ
ターニングし、等方性エツチングで第１ポリマ一層１３
に穴１５ａを開け、中間層１４の開口部にひさし部１４
ａを形成し、次に同図ｆｂｌに示される如くパターニン
グされた中間層１４と第１ポリマ一層１３をマスクにし
て）’５ＧＩＩ！Ｊ１２をその膜厚のほぼ半分程度エツ
チングして穴１５ａを形成し、全面にレジストを塗布し
てレジスト膜１６を形成しく同図（Ｃ））、レジスト膜
をポストベークおよびリアクティブ・イオン・エツチン
グ（ＲＩＥ　）をして同図（ｄｌに示される如く中間層
１４のひさし部１４ａの下にレジスト１６ａヲ残し、中
間層１４、レジスト１６ａをマスクにして同図（ｅ）に
示される如＜　ＰＳＧ膜を基板に達するまでエツチング
して穴１５ｃを形成し、中間［１４、レジスト１６ａ、
第１ポリマ一層１３を除去して同図（「）に示されるコ
ンタクトホール１５をＰＳＧ膜１２に形成する。

〔作用〕

上記の方法では、先ずｐｓｃ膜１３を等方性エツチング
でエツチングして口径の大なる穴１５ｂを形成し、次い
でレジスト１６ａの分だけ細くなった穴１．５ｃをＰＳ
Ｇ膜に形成するので、第１図（「）に示されるなだらか
な段差形状をもったコンタクトホールが形成されるので
ある。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

半導体基板１１（それは第１図に示す如く表面が平坦な
ものであっても、または第３図と第４図に示した如き表
面に段差のあるものであってもよい）上に絶縁膜として
低濃度のＰＳＧ膜１２を例えば１μｍの膜厚に形成する
。鱗の濃度は十分な耐湿性をもつよう低濃度のものとす
る。

次いで、ＰＳＧ膜１２の上に順に有機物質層すなわち第
１ポリマ一層１３（膜厚１μｍ）と中間層１４（膜厚は
例えば　　　　）を形成する。中間層は、スピンコード
法で塗布可能な５ｉ０２に類似の物質で作る。中間層１
４を基板１１と接触する配線層の寸法に対応して窓開け
するためにパターニングし、次いで等方性エツチングで
第１ポリマ一層１３に穴１５ａをあけると、中間層１４
の開口部の近くはひさし状になる。以下、この部分を中
間層のひさし部１４ａという。

次に、第１図（ｂ）に示される如く、パターニングされ
た中間層１４と第１ポリマ一層１３をマスクにしてＰＳ
Ｇ膜１２をエツチングし穴１．５ｂを形成する。このエ
ンチングは、ＣＨＦ　３またはＣＦｕを単独に、または
混合し、場合よっては０２ガスを添加したガスを用いる
プラズマ異方性エツチングによる。

次いで、第１図（Ｃ１に示される如く全面にレジスト　
（厚さは例えば　　　　　　　　）をスピンコード法で
塗布してレジスト膜１６を形成すると、中間層１４のひ
さし部１４ａの下もレジストで埋められる。

次に、レジストをポストベークして中間層、第１ポリマ
一層およびＰＳＧ　Ｉ模との密着性を高め０２ガスを用
いるＩＩＩＨなどの異方性全面エツチング処理をなして
レジストを除去すると、ひさし部１４ａの下にレジス）
　１６ａが第１図Ｆｄｌに示される如くに残る。

次いで、中間層１４、レジスト１６ａをマスクにして絶
縁膜を基板までエツチングする（第１図（ｅ））。

最後に、中間層１４、レジスト１６ａをアッシングして
第１図（「）に示すコンタクトホール１５を形成し、以
後所望の配線層を形成する。

前記した３層レジスト法は第１図を参照して説明したコ
ンタクトホールの形成のみでなく、微細パターンの形成
にも利用されうる。第４図を再び参照すると、最上層の
レジスト膜２２のパターニングを従来の光を使用した露
光技術で形成するかぎり、解像可能な最小線幅は１μｍ
程度が限界である。さらに、レジスト膜の露光、現像後
のエツチング処理において、ＲＩＨの如き異方性エツチ
ングを採用しても若干のエツチングシフト（ずれ）は免
れ難い。例えばパターン焼付の時点で所定のパターン間
隔を実現できても、下層エツチングが終るとエツチング
シフトのためにパターン間隔が拡がることがある。

本発明の他の実施例においては、第２図（ａ）に示され
る如く半導体基板１１上の絶縁膜１２の上に第１ポリマ
一層１３と中間層１４を順に形成し、中間層１４と第１
ポリマ一層１３を０２ガスを用いるＲＩＥで異方性エツ
チングした後に、同図ｆｂｌに示される如くレジストを
全面に塗布してレジスト膜１６を形成し、それをポスト
ベークする。

次いで０２　ＲＩＢで異方性全面エツチングを施すと、
３層のうちの第１ポリマー屓１３の側壁に異方性エツチ
ングによるレジスｌ−の壁（レジスト・ヘパ）１６ｂが
形成され、このレジスト・ヘパ１６ｂの分だけパターン
幅が太り、パターン間隔を狭くすることができる。これ
をマスクにして下地膜である絶縁膜１２をエツチングす
ると、従来法で形成可能な寸法よりも狭い間隔をもった
パターンを形成しうる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、３層レジスト法
（トライレベル法）を利用することにより、なだらかな
段差形状をもったコンタクトホールを形成することが可
能になり、さらには微細バターンなどの高築積化が信頼
性を高めて実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の断面図、 第２図は本発明の他の実施例の断面図、第３図は従来例
の問題点を示す断面図、第４図は３ｒＪレジスト法を示
す断面図、第５図と第６図は従来のコンタクトホールの
問題点を示す断面図である。 第１図と第２図において、 １１は半導体基板、 １２はＰＳＧ膜、 １３は第１ポリマ一層、 １４は中間層、 １４ａはひさし部、 １５はコンタクトホール、 １５ａ、　１５ｂ、　１５ｃは穴、 １６はレジスｌ−膜、 １６ａはひさし部１４ａの下のレジストである。 岑息帽実た町１狛図 第１図 本Ｎ：明矢施幻航恥図 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板（１１）上に順に燐・シリケート・ガラスの
   絶縁膜（１２）、第１有機物質層（１３）および二酸化
   シリコン状の中間層（１４）を形成し、中間層（１４）
   を基板（１１）と接触する配線層の寸法に応じてパター
   ニングして開口し、等方性エッチングにより第１有機物
   質層（１３）に穴１５ａを開ける工程、 前記穴（１５ａ）を通し異方性エッチングで絶縁膜（１
   ２）を部分的にエッチングして穴（１５ｂ）を形成する
   工程、 全面にレジスト膜（１６）を形成し、それを異方性エッ
   チングによりエッチングして中間層のひさし部（１４ａ
   ）の下にのみレジスト（１６ａ）を残す工程、および 異方性エッチングにより絶縁膜（１２）を基板（１１）
   に達するまでエッチングして穴（１５ｃ）を形成し、基
   板（１１）上の第１有機物質層（１３）、レジスト（１
   ６ａ）および中間層（１４）を除去して絶縁膜（１２）
   にコンタクトホール（１５）を形成することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。