JPS63110728A - Manufacture of etching mask - Google Patents

Manufacture of etching mask

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Publication number
JPS63110728A
JPS63110728A JP25729886A JP25729886A JPS63110728A JP S63110728 A JPS63110728 A JP S63110728A JP 25729886 A JP25729886 A JP 25729886A JP 25729886 A JP25729886 A JP 25729886A JP S63110728 A JPS63110728 A JP S63110728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
mask layer
mask
etching
insulating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP25729886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisao Hayashi
久雄 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS63110728A publication Critical patent/JPS63110728A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable high-precision formation of an opening sufficiently small in diameter or width when the opening is bored in an insulating layer, by forming the first mask layer and sticking the second mask layer on the first mask layer inclusive of the inside of the first mask layer's opening and forming an opening, which is smaller than the first mask's opening, in the second mask layer by the use of anisotropic etching. CONSTITUTION:After the first mask layer 3 of a photoresist film or the like is formed on a surface of a matter to be etched 2, an opening 3a of a required pattern is formed in the first mask layer 3 by photolithography or the like, and the second mask layer 4 capable of serving as an etching mask is formed/ stuck on the first mask layer part inclusive of the inside of the opening 3a. A part of thickness (d) smaller than total thickness D of the first and second mask layers 3 and 4 is formed over the required diameter and width in the central part of the opening 3a of the first mask layer 3. Next, when only the part of thickness (d) is etched all over the surface by the use of anisotropic etching, an opening 4a smaller in diameter or width than the opening 3a is formed in the second mask layer 4 existing inside the opening 3a.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体集積回路装置の製造工程におけ
る半導体基板表面に形成した絶縁層に対する電極窓開け
、例えば複数の配線層が互いに層間絶縁層を介して積層
された多層配線構造におけるその上層及び下層配線の相
互接続を行うための層間絶縁層に対するコンタクト窓開
は等に適用するエツチングマスクの形成方法に関わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to, for example, forming an electrode window in an insulating layer formed on the surface of a semiconductor substrate in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, and, for example, forming an interlayer insulating layer between a plurality of wiring layers. Contact window openings for interlayer insulating layers for interconnecting upper and lower layer wiring in a multilayer wiring structure laminated via a multilayer wiring structure are related to a method of forming an etching mask applied to, for example.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、所要のパターン開口を有する第1のマスク層
を形成し、その開口内を含んで第2のマスク層を被着し
異方性エツチングによって第1のマスク層の開口より小
なる開口を第2のマスク層に形成することによって例え
ばフォトリソグラフィにおける開口径ないしは幅の制約
より小なる径ないしは幅の開口によるエツチングマスク
パターンの形成を可能にする。
In the present invention, a first mask layer having a required pattern opening is formed, a second mask layer is deposited including the inside of the opening, and an opening smaller than the opening in the first mask layer is formed by anisotropic etching. By forming this in the second mask layer, it is possible to form an etching mask pattern using an opening having a smaller diameter or width than the limitations of the opening diameter or width in photolithography, for example.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

超大集積回路、いわゆる超LSIの開発、普及に伴い、
近時袋々パターンの稠密化が要求され、これに伴い配線
パターンの高密度化が高まり、これによって複数の配線
層を層間絶縁層を介して積層した多層配線構造の稠密化
が要求され、更にこれに伴って例えば半導体基板上に形
成された絶縁層に対する配線ないしは電極窓開け、ある
いは眉間絶縁層に対する積層配線層間の接続のためのコ
ンタクト窓開けの小径化が要求されている。
With the development and spread of ultra-large integrated circuits, so-called ultra-LSIs,
In recent years, there has been a demand for denser patterns, which has led to an increase in the density of wiring patterns, which has led to a demand for denser multilayer wiring structures in which multiple wiring layers are laminated via interlayer insulating layers. In line with this, for example, there is a need to reduce the diameter of openings for wiring or electrodes in an insulating layer formed on a semiconductor substrate, or openings for contact windows for connection between laminated wiring layers in an insulating layer between the eyebrows.

通常、この種の窓開けは、フォトレジストによるエツチ
ングマスクを用いたフォトリソグラフィが適用されるが
、この場合実際上ラインアンドスペース(L/S)での
解像度と、実際に穿設した開口部での解像度は光の性質
上相違することから、充分微細なフォトレジストによる
エツチングマスク自体の形成が困難である。
Normally, this type of window opening is performed using photolithography using a photoresist etching mask, but in this case, the actual line and space (L/S) resolution and the actual opening Since the resolution differs due to the nature of light, it is difficult to form an etching mask itself using a sufficiently fine photoresist.

例えば特開昭61−20352号公開公報に開示された
多層配線構造における眉間絶縁層においては、コンタク
ト窓の形成方法として第1の絶縁層にコンタクト窓を選
択的に形成して、その第1の絶縁層のコンタクト窓上に
第2の絶縁層を形成してRIE(Reactive I
on Etching:反応性イオンエツチング)によ
り第2の絶縁層に、第1の絶縁層のコンタクト窓より結
果的に小径のコンタクト窓を形成する方法、つまり第1
の絶縁層のコンタクト窓の内周に第2の絶縁層が被着さ
れた構成をとるようにしたものが開示されている。この
場合、第1の絶縁層に対するフォトリソグラフィによる
窓開けに比し最終的に小なるコンタクト窓の形成がなさ
れるものであるがこの場合第1の絶縁層のコンタクト窓
内の内周壁面に第2の絶縁層が確実に被着される必要が
あることから、第1の絶縁層の厚さは比較的厚い厚さを
必要とする。したがってこの絶縁層を例えば眉間絶縁層
あるいは半導体基板表面に形成する絶縁層として用いる
場合、その厚さが比較的厚いことからコンタクト窓の存
在によって表面凹凸が顕著となるなどの問題が生じる。
For example, in the glabella insulating layer in the multilayer wiring structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-20352, the contact window is selectively formed in the first insulating layer, and the contact window is selectively formed in the first insulating layer. A second insulating layer is formed on the contact window of the insulating layer, and RIE (Reactive I) is performed.
A method of forming a contact window in the second insulating layer by on etching (reactive ion etching), which has a diameter smaller than that of the contact window in the first insulating layer;
A structure is disclosed in which a second insulating layer is deposited on the inner periphery of the contact window of the insulating layer. In this case, a smaller contact window is ultimately formed compared to opening a window in the first insulating layer by photolithography. Since the second insulating layer needs to be deposited reliably, the thickness of the first insulating layer needs to be relatively thick. Therefore, when this insulating layer is used, for example, as an insulating layer between the eyebrows or an insulating layer formed on the surface of a semiconductor substrate, problems arise such as the presence of the contact window makes the surface uneven, since the insulating layer is relatively thick.

また、第1及び第2の絶縁層間の界面に欠陥が存在する
場合、絶縁層としてのあるいは保護膜としての機能を害
し、信頼性に問題が生じる。
Further, if a defect exists at the interface between the first and second insulating layers, the function as an insulating layer or a protective film is impaired, causing a problem in reliability.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は、絶縁層に対する例えばコンタクト窓開け、す
なわち、開口の穿設に当って、その厚さに制約を生じた
りあるいは上述した信頼性の低下等の問題点を解決して
充分小さい径ないしは幅の開口を高精度に形成すること
のできるエツチングマスクの形成方法を提供する。
The present invention solves problems such as restrictions on the thickness or the above-mentioned decrease in reliability when forming a contact window, that is, an opening in an insulating layer, and a sufficiently small diameter or width. Provided is a method for forming an etching mask that can form an opening with high precision.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は例えばコンタクト窓等の開口、その他のパター
ン化すべき被エツチング体上に所要のパターンの開口を
有する第1のマスク層を形成する工程と、この第1のマ
スク層の開口の内周面を含んで第2のマスク層を形成す
る工程と、第2のマスク層上から全面的にRIE等の異
方性エツチングを行う工程とを有し、第1のマスク層の
開口周面における第2のマスク層による異方性エツチン
グのエツチング方向に関しての厚さが大なる部分を残し
て開口中央部の第2のマスク層のみによる実質的厚みが
他部に比し小なる部分のみを例えばエツチング時間の設
定によってエツチング除去して、ここに小径ないしは小
幅の開口を穿設する。
The present invention includes a step of forming a first mask layer having a desired pattern of openings on an object to be etched, such as an opening such as a contact window, and an inner circumferential surface of the opening of the first mask layer. and a step of performing anisotropic etching such as RIE on the entire surface of the second mask layer. For example, only the part in the center of the opening where the substantial thickness of the second mask layer is smaller than the other parts is etched, leaving the part where the thickness is large in the etching direction of the anisotropic etching using the second mask layer. The etching is removed depending on the time setting, and an opening with a small diameter or width is bored here.

このようにして、これら第1及び第2のマスク層の共働
によるエツチングマスクを形成し、このエツチングマス
クによってこれの下の被エツチング体例えば絶縁層に対
するコンタクト窓開けを行〔作用〕 上述した本発明方法によれば、第1の絶縁層に対しては
例えばフォトリソグラフィによる比較的大きな開口を形
成するにも拘らず、第2のマスク層の形成によって異方
性エツチングによる特性を利用して、第1の絶縁層の開
口内周辺の異方性エツチングのエツチング方向に関する
実質的肉厚部を残し、中央の肉薄部のみに開口を形成す
るのでフォトリソグラフィの開口径の制約以下の小径な
いしは小幅を有する開口の形成ができる。したがってこ
の小径ないしは小幅の開口を有するエツチングマスクに
よって被エツチング体例えば絶縁層に対する選択的エツ
チングを行えば、充分小径したがって高解像度の開口穿
設を行うことができる。
In this way, an etching mask is formed by the cooperation of these first and second mask layers, and this etching mask is used to open a contact window for an object to be etched, such as an insulating layer, below it. According to the method of the invention, although a relatively large opening is formed in the first insulating layer by, for example, photolithography, the second mask layer is formed by utilizing the characteristics of anisotropic etching. By leaving a substantial thick part in the etching direction of the anisotropic etching around the opening in the first insulating layer, and forming the opening only in the thin part at the center, the opening can be formed with a small diameter or narrow width that is less than the restriction of the opening diameter of photolithography. It is possible to form an opening with Therefore, by selectively etching an object to be etched, such as an insulating layer, using an etching mask having openings with a small diameter or width, openings with a sufficiently small diameter and therefore high resolution can be formed.

〔実施例〕〔Example〕

第1図ないし第3図を参照して本発明の詳細な説明する
。この例においては、基板(1)例えば半導体基板(1
)上に形成したSiO□等の絶縁層を被エツチング体(
2)としてこれに対する窓開け、すなわち選択的エツチ
ングを行うためのエツチングマスクを形成する場合とす
る。この場合、まず被エツチング体(2)の表面に、フ
ォトレジスト膜等による第1のマスク層(3)を形成す
る。そしてこの第1のマスク層(3)に対して例えばフ
ォトリソグラフィによって所要パターンの開口(3a)
を形成する。
The present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. In this example, a substrate (1), for example a semiconductor substrate (1
) is formed on the object to be etched (
In 2), a window is opened for this, that is, an etching mask for performing selective etching is formed. In this case, first, a first mask layer (3) made of a photoresist film or the like is formed on the surface of the object to be etched (2). Then, openings (3a) of a desired pattern are formed in this first mask layer (3) by, for example, photolithography.
form.

次に、第2図A、またはB、あるいはCに示すように第
1のマスク層の開口(3a)内を含んで例えばフォトレ
ジストあるいはその他の感光性を必要としない有機物質
等のエツチングマスクとなり得る第2のマスク層(4)
を被着形成する。この第2のマスク層(4)は、その粘
度が比較的高い材料の場合は、第2図Aに示すように、
第1のマスク層(3)上からその開口(3a)内の内周
面にほぼ沿うようにその塗布がなされる。そして、その
粘度が比較的低い場合には、第2図Bに示すようにある
程度第1のマスク層(3)の開口(3a)を埋め込むよ
うに形成されるも、この場合開口(3a)の中心部で凹
部(4c)が形成されるようにする。つまり第1のマス
ク層(3)上に、第2のマスク層(4)が形成された部
分における全厚さDに比して小なる厚さdが開口(3a
)内の中央部で生ずるようにする。また、第2のマスク
層(4)として例えばCVD法(Chemical V
apor Deposition)によるときは第2図
Cに示すように第1のマスク層(3)の上面から開口(
3a)の内周面に沿うほぼ−様な厚さに形成される。し
かしながら第2図A−Cのいずれの場合においても、第
1のマスク層(3)の開口(3a)の中心部には所要の
径ないしは幅に渡ってる部分が形成される。
Next, as shown in FIG. 2A, B, or C, an etching mask, such as a photoresist or other organic material that does not require photosensitivity, is formed by etching the area within the opening (3a) of the first mask layer. The second mask layer obtained (4)
Form the adhesion. If this second mask layer (4) is made of a material with a relatively high viscosity, as shown in FIG. 2A,
The coating is applied onto the first mask layer (3) so as to substantially follow the inner peripheral surface within the opening (3a). If the viscosity is relatively low, the first mask layer (3) is formed so as to fill the opening (3a) to some extent as shown in FIG. 2B; A recess (4c) is formed at the center. That is, on the first mask layer (3), the opening (3a
) so that it occurs in the center of the area. Further, as the second mask layer (4), for example, a CVD method (Chemical V
When using apor deposition), as shown in FIG. 2C, an opening (
3a) is formed to have a substantially uniform thickness along the inner peripheral surface. However, in any of the cases shown in FIGS. 2A to 2C, a portion extending over a required diameter or width is formed at the center of the opening (3a) in the first mask layer (3).

次に、異方性エツチング例えば02のRIEとCHF 
3のRIEの組合せ、もしくはCHF、のRIEによっ
て全面的に所要の厚さすなわち第2図で説明した小なる
厚さdを有する部分のみがエツチングされる条(3a)
内の第2のマスク層(4)に小径ないしは小幅の開口(
4a)を形成する。
Next, anisotropic etching such as 02 RIE and CHF
A strip (3a) in which only the portion having the required thickness, that is, the small thickness d explained in FIG.
A small diameter or narrow opening (
Form 4a).

このようにして形成された開口(4a)は、第1のマス
ク層(3)の開口(3a)より小径ないしは小幅に形成
される。また、この開口(4a)の径ないしは幅は第2
図AないしCで説明したところから明らかなように第2
のマスク層(4)の形成に用いる材料の粘度、あるいは
形成方法によって開口(3a)より充分小なる寸法の径
ないしは幅に選定し得る。このようにして第1及び第2
のマスクN(3)及び(4)の共働による目的とするエ
ツチングマスク(5)が形成される。したがって、この
エツチングマスク(5)をマスクとして被エツチング体
(2)の例えば絶縁層に対する選択的エツチングを行え
ば開口(4a)に対応して小径ないしは小幅の開口例え
ばコンタクト窓の形成を行うことができる。
The opening (4a) thus formed has a smaller diameter or width than the opening (3a) of the first mask layer (3). Moreover, the diameter or width of this opening (4a) is the second
As is clear from the explanation in Figures A to C, the second
Depending on the viscosity of the material used to form the mask layer (4) or the forming method, the diameter or width can be selected to be sufficiently smaller than the opening (3a). In this way the first and second
The desired etching mask (5) is formed by the cooperation of the masks N (3) and (4). Therefore, by selectively etching, for example, an insulating layer of the object to be etched (2) using this etching mask (5) as a mask, it is possible to form an opening with a small diameter or narrow width, such as a contact window, corresponding to the opening (4a). can.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように本発明方法によれば、第1及び第2のマ
スク層の形成と異方性エツチングとの組合せによって、
例えばフォトリソグラフィによって形成した第1のマス
ク層における開口(3a)より充分小なる径の開口を有
するエツチングマスクを形成することができるのでフォ
トリソグラフィ技術の限界以下の小パターンのエツチン
グを行うことができる。
As described above, according to the method of the present invention, by combining the formation of the first and second mask layers and anisotropic etching,
For example, since it is possible to form an etching mask having an opening with a diameter sufficiently smaller than the opening (3a) in the first mask layer formed by photolithography, it is possible to perform etching of a small pattern below the limit of photolithography technology. .

また、本発明方法によるときは冒頭に説明したように、
例えば絶縁層自体を2層の第1及び第2の絶縁層によっ
て形成する方法をとる場合における膜厚の問題、また第
1及び第2の絶縁層間の界面の欠陥による絶縁性の低下
等の信頼性の低下を回避できるなど実用に供してその利
益は大である。
Furthermore, when using the method of the present invention, as explained at the beginning,
For example, when using a method in which the insulating layer itself is formed by two layers of first and second insulating layers, there are problems with the film thickness, and reliability problems such as a decrease in insulation properties due to defects at the interface between the first and second insulating layers. It has great practical benefits, such as being able to avoid a decline in sexual performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第3図は本発明によるエツチングマスクの形成
方法の一例の各工程における路線的拡大断面図である。 (3)は第1のマスク層、(4)は第2のマスク層、(
3a)及び(4a)は開口である。
1 to 3 are enlarged cross-sectional views showing each step of an example of the method for forming an etching mask according to the present invention. (3) is the first mask layer, (4) is the second mask layer, (
3a) and (4a) are openings.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 所要のパターンの開口を有する第1のマスク層を形成す
る工程と、 該第1のマスク層の開口の内周面を含んで第2のマスク
層を形成する工程と、 上記第2のマスク層上から異方性エッチングを行う工程
とを有し、 該異方性エッチングによって上記開口内に上記開口より
小なる径ないしは幅を有する上記第2のマスク層による
開口を形成して上記第1及び第2のマスク層の共働によ
るエッチングマスクを形成することを特徴とするエッチ
ングマスクの形成方法。
[Claims] A step of forming a first mask layer having openings in a desired pattern; and a step of forming a second mask layer including the inner peripheral surface of the openings of the first mask layer. performing anisotropic etching from above the second mask layer, and by the anisotropic etching, an opening is formed in the opening by the second mask layer having a smaller diameter or width than the opening. A method for forming an etching mask, characterized in that an etching mask is formed by the cooperation of the first and second mask layers.
JP25729886A 1986-10-29 1986-10-29 Manufacture of etching mask Pending JPS63110728A (en)

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JP25729886A JPS63110728A (en) 1986-10-29 1986-10-29 Manufacture of etching mask

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02180016A (en) * 1988-12-29 1990-07-12 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02180016A (en) * 1988-12-29 1990-07-12 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

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