JPS6329933A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に、テーパエ
ツチング工程におけるアライメントマークの形成に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to the formation of alignment marks in a taper etching process.
[従来技術およびその問題点1
近年、半導体装置の高集積化が大幅に進められており、
素子の@細化は進む一方である。[Prior art and its problems 1 In recent years, the integration of semiconductor devices has been significantly advanced.
Elements are becoming increasingly thinner.
素子の微細化に伴い、パターンの高精度化への要求から
、置方性エツチングを用いたバターニング方法が注目さ
れている。With the miniaturization of devices, a patterning method using orientational etching is attracting attention due to the demand for higher pattern precision.
異方性エツチングによれば、サイドエッチがなく、マス
クパターンに忠実なパターンを得ることができる。とこ
ろが、異方性エツチングによって得られるパターンのエ
ツジ(α急峻である。According to anisotropic etching, there is no side etching and a pattern faithful to the mask pattern can be obtained. However, the edges (α) of the pattern obtained by anisotropic etching are steep.
例えば、絶縁膜へのコンタクトホールの形成に異方性エ
ツチングを用いた場合、パターンのエツジが急峻である
ため、上層に形成される配線導体のステップカバレッジ
を低下させ断線不良を招くことがあった。For example, when anisotropic etching is used to form a contact hole in an insulating film, the edges of the pattern are steep, which can reduce the step coverage of the wiring conductor formed in the upper layer, leading to disconnections. .
そこで、パターンのエツジの上部にテーパを持たせて、
上層の配線導体のステップカバレッジを改良するための
種々の技術が提案されている。Therefore, I created a taper at the top of the edge of the pattern.
Various techniques have been proposed for improving the step coverage of upper layer wiring conductors.
例えば、酸化シリコン膜100に対して、反応性イオン
エツチング(RIE)法により有R樹脂パターンをマス
クとしてコンタクトホールを形成するに際し、酸素を導
入し、該マスクをわずかにエツチングし開口部を広げな
がらコンタクトホールHを形成する方法がある。この方
法で形成されたコンタクトホールは、第3図に示す如く
、開口部にテーパを持つようになる。For example, when forming a contact hole in the silicon oxide film 100 using a reactive ion etching (RIE) method using an R resin pattern as a mask, oxygen is introduced and the mask is slightly etched to widen the opening. There is a method of forming the contact hole H. The contact hole formed by this method has a tapered opening, as shown in FIG.
ところで、半導体装置の製造工程では、何回にもわたる
フォトリソ工程が用いられる。従って、各工程における
パターンの位置合わせが重要なポイントとなっており、
特に、素子の微細化の進む現在、その位置合わせすなわ
ちアライメント精度は極めて高いものが要求されている
。コンタクトホールの形成時には上層の配線導体との位
置合わせに使われるアライメントマークが同時に形成さ
れる。しかしながら、コンタクトホールの形成時に、上
述したようなテーパエツチングを実施すると、アライメ
ントマークも、その側面がテーパ状となってしまう。By the way, in the manufacturing process of a semiconductor device, a photolithography process is used many times. Therefore, pattern alignment in each process is an important point.
In particular, as elements become increasingly finer, extremely high alignment accuracy is required. When forming the contact hole, an alignment mark used for alignment with the upper layer wiring conductor is formed at the same time. However, if the above-mentioned taper etching is performed when forming the contact hole, the alignment mark also ends up having a tapered side surface.
オートアライメント方式の露光装置では、通常レーザス
キセン方式が用いられているが、アライメントマークの
上縁がテーパを有していると、アルミニウム合金膜等の
配W1体がこの上に形成された場合、レーザの反射光が
複雑となり、アライメント精度の低下をJn <結果と
なる。Auto-alignment type exposure equipment usually uses a laser alignment method, but if the upper edge of the alignment mark has a taper, if a patterned W1 body such as an aluminum alloy film is formed on this, the laser The reflected light becomes complicated, resulting in a decrease in alignment accuracy.
このように、素子パターンとアライメント用パターンと
ではその要求されるプロファイルが相反している。In this way, the required profiles of the element pattern and the alignment pattern are contradictory.
このことは層間絶縁摸を、PSG膜とBPSG膜との2
層で形成し、異方性エツチングによりコンタクトホール
を穿孔した後、希フッ酸による洗浄工程を導入すること
により、PSGglとBPSGI13とのエツチング速
度の違いを利用してコンタクトホールのエツジにテーパ
をもたせるようにした場合にし同様である。This means that the interlayer insulation can be divided into two layers: the PSG film and the BPSG film.
After forming a contact hole using anisotropic etching, a cleaning process using dilute hydrofluoric acid is introduced to taper the edge of the contact hole by utilizing the difference in etching speed between PSGgl and BPSGI13. The same is true if you do this.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、テーパエ
ツチングを含む膜のバターニング工程において、アライ
メントマークのパターン精度を向上し、アライメント精
度を向上することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to improve pattern accuracy of alignment marks and improve alignment accuracy in a film patterning process including taper etching.
[問題点を解決するための手段]
そこで、本発明では、テーパエツチング工程を含むバタ
ーニング工程に先立ち、アライメントマークの形成領域
近傍でバターニングすべき膜上に、テーパ−エツチング
工程においてテーパの形成を避けるべく耐エツチング性
の保護層を形成する工程を含むようにしている。[Means for Solving the Problems] Therefore, in the present invention, prior to the patterning process including the taper etching process, a taper is formed in the taper-etching process on the film to be patterned in the vicinity of the alignment mark forming area. In order to avoid this, the method includes a step of forming an etching-resistant protective layer.
[作用]
テーパエツチング工程においてもアライメントマークの
近傍では、テーパの形成を避けることができ、断面がほ
ぼ垂直なパターンエツジをもつアライメントマークが形
成される一方、コンタクトホール等の他の部分には良好
なテーパ状のパターンエツジを有するパターンを形成す
ることができる。[Function] Even in the taper etching process, formation of a taper can be avoided near the alignment mark, and an alignment mark with a pattern edge whose cross section is almost vertical is formed, while other parts such as contact holes are well formed. A pattern having a tapered pattern edge can be formed.
[実施例]
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a)乃至(d)は、本発明実施例の層間絶縁膜
の形成工程を示す説明図である。FIGS. 1(a) to 1(d) are explanatory diagrams showing the process of forming an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention.
まず、第1図(a)に示す如く、所望の素子領域(図示
せず)等の形成された半導体基板1上に、層間絶縁膜2
として、膜厚1.2IJInのPSG膜を形成する。First, as shown in FIG. 1(a), an interlayer insulating film 2 is placed on a semiconductor substrate 1 on which a desired element region (not shown), etc. is formed.
As a result, a PSG film having a thickness of 1.2IJIn is formed.
次いで、この上層に、膜厚500人〜1000人の薄い
窒化シリコン(3i3N4)腰を形成し、通常のフォト
リソ工程を経て、ケミカルドライエツチング(等方性)
により不用部を除去し第1図(b)に示す如くアライメ
ンi・マークを形成すべき領域の近傍にのみ保護膜3を
形成する。Next, a thin layer of silicon nitride (3i3N4) with a film thickness of 500 to 1000 layers is formed on this upper layer, followed by a normal photolithography process and chemical dry etching (isotropic).
By removing unnecessary parts, a protective film 3 is formed only in the vicinity of the region where the alignment i-mark is to be formed, as shown in FIG. 1(b).
続いて、第1図tc)に示す如くフォトリソ法によりコ
ンタクトホール1−1の形成のためのレジストパターン
4を形成する。なおこのレジストパターンはコンタクト
ホールト1を形成するための開口窓Wの他アライメント
マークMを形成するための開口窓W′をも有しているも
のとする。Subsequently, as shown in FIG. 1 (tc), a resist pattern 4 for forming a contact hole 1-1 is formed by photolithography. It is assumed that this resist pattern has an opening window W for forming the contact hole 1 as well as an opening window W' for forming the alignment mark M.
この後、テトラフルオルメタン(CH4)十水素(H2
)の混合ガスを用いた反応性イオンエツチングにより、
レジストパターン4′の開口窓W。After this, tetrafluoromethane (CH4) decahydrogen (H2
) by reactive ion etching using a mixed gas of
Opening window W of resist pattern 4'.
W′内のPSG膜(層間絶縁膜)2を選択的に除去する
わけであるが、エツチング工程の途中で、′Fi素(0
2)を導入し、レジストパターンの開口部を広げながら
エツチングするようにし、コンタクトホールHおよびア
ライメントマークMを形成する。このとき、コンタクト
ホールト等のパターンエツジはレジストパターンの後退
によりテーパ状となるが、アライメントマークの近傍に
は保護層3が形成されているため、この部分では、エツ
チング工程が遅く、サイドエッチもないため、垂直なパ
ターンエツジをもつアライメントマークMが形成される
。(第1図(d))
このようにして形成されたPSG膜のパターンは、パタ
ーンエツジの上縁がテーパ状を有しており、上層に形成
される配、線導体のステップカバレッジを向上すること
ができると共に、アライメントマークのパターンエツジ
は垂直で明瞭な状態を維持しているため、アライメント
精度をも良好に維持することができる。The PSG film (interlayer insulating film) 2 in W' is selectively removed, but during the etching process, the 'Fi element (0
2) is introduced and etched while widening the opening of the resist pattern to form a contact hole H and an alignment mark M. At this time, the edge of a pattern such as a contact hole becomes tapered due to the retreat of the resist pattern, but since the protective layer 3 is formed in the vicinity of the alignment mark, the etching process is slow in this area, and side etching is also prevented. Therefore, an alignment mark M having a vertical pattern edge is formed. (Fig. 1(d)) The PSG film pattern formed in this way has a tapered upper edge of the pattern edge, which improves the step coverage of wiring and line conductors formed in the upper layer. In addition, since the pattern edges of the alignment marks remain vertical and clear, alignment accuracy can also be maintained well.
次に、本発明の他の実施例について説明する。Next, other embodiments of the present invention will be described.
第2図(a)乃¥(e)は、層間絶縁膜の形成工程を示
す説明図である。FIGS. 2(a) to 2(e) are explanatory diagrams showing the process of forming an interlayer insulating film.
まず、第2図(a)に示ず如く、所望の素子領域(図示
せず)の形成された半導体基板11上に居間絶縁膜上ユ
としてPSG膜からなる第1の絶縁膜12aとBPSG
膜からなる第2の絶縁膜12bを形成した後、この上層
に、保in!13としてのF5厚500A〜1000人
の薄い窒化シリコン膜を形成する。First, as shown in FIG. 2(a), a first insulating film 12a made of a PSG film and a BPSG film are deposited on a semiconductor substrate 11 on which a desired element region (not shown) is formed.
After forming the second insulating film 12b made of a film, an insulating layer is applied to this upper layer. A thin silicon nitride film having a thickness of 500A to 1000A is formed as F5 as No. 13.
次いで、通常のフォトリソ工程を経て、アライメントマ
ークを形成すべき部分の近傍にのみ該窒化シリコン膜を
残留シしめ、他はケミカルドライエツチングにより除去
する。(第2図(b))続いて、第2図IC)に示す如
く、フォトリソ法により、コンタクトホール(H)の形
成のためのレジストパターン14を形成する。なお、こ
のレジストパターンもまた、コンタクトホールト1を形
成するための開口窓Wの他アライメントマークMを形成
するための開口窓W′をも有しているものとする。Next, through a normal photolithography process, the silicon nitride film is left only in the vicinity of the portion where the alignment mark is to be formed, and the rest is removed by chemical dry etching. (FIG. 2(b)) Subsequently, as shown in FIG. 2IC, a resist pattern 14 for forming a contact hole (H) is formed by photolithography. It is assumed that this resist pattern also has an opening window W' for forming the alignment mark M in addition to the opening window W for forming the contact hole 1.
この後、テトラフルオルメタン<CF4 )十水素(H
2)の混合ガスを用いた反応性イオンエツチングにより
、前記レジストパターン14をマスクとして開ロ窓w、
w’内のPSG腋およびBPSG膜を選択的に除去する
。このとき、エツチング工程は異なるが、同一条件で窒
化シリコン膜もエツチングされるため、アライメントマ
ーク〜1も同時に形成される。(第2図(d))
更に、レジストパターンRを除去した後、基板11の洗
浄を兼ねた希弗酸処理を行なう。ここで、BPSGはP
SGに比べ弗酸に対するエツチング速度が十分に大きい
ため、上11BPSGのみがエツチングされ、コンタク
トホール部のパターンエツジは第2図(e)に示す如く
テーパ状となっている。これに対しアライメントマーク
Mの部分では、窒化シリコンは弗酸に対する耐性が強い
ために、窒化シリコン膜がそのままのパターンを維持し
ており、シャープなパターンエツジを有するアライメン
トマークMが形成される。After this, tetrafluoromethane<CF4) decahydrogen (H
By reactive ion etching using the mixed gas of 2), an open window w is formed using the resist pattern 14 as a mask.
Selectively remove the PSG axilla and BPSG membrane within w'. At this time, although the etching process is different, since the silicon nitride film is also etched under the same conditions, alignment marks ~1 are also formed at the same time. (FIG. 2(d)) Further, after removing the resist pattern R, dilute hydrofluoric acid treatment is performed which also serves as cleaning of the substrate 11. Here, BPSG is P
Since the etching speed for hydrofluoric acid is sufficiently higher than that for SG, only the upper 11 BPSG is etched, and the pattern edge at the contact hole portion is tapered as shown in FIG. 2(e). On the other hand, in the alignment mark M portion, since silicon nitride has high resistance to hydrofluoric acid, the silicon nitride film maintains the same pattern, and an alignment mark M having a sharp pattern edge is formed.
このようにして形成された第1の絶縁膜と第2の絶縁膜
とからなる層間絶縁膜のパターンは、パターンエツジの
上縁がテーパ状を有しており、上層に形成される配線4
体のステップカバレッジを向上することができると共に
、アライメントマークのパターンエツジは上縁部で明瞭
な形状を維持しており、アライメント精度を良好に維持
せしめることが可能となる。The pattern of the interlayer insulating film made of the first insulating film and the second insulating film formed in this way has a tapered upper edge of the pattern edge, and the wiring 4 formed in the upper layer has a tapered upper edge.
The step coverage of the body can be improved, and the pattern edge of the alignment mark maintains a clear shape at the upper edge, making it possible to maintain good alignment accuracy.
なお、実施例では、層間絶縁膜の形成について説明した
が、層間絶縁膜に限定されることなく、配線層等の導体
層の形成に際しても適用可能であることはいうまでもな
い。In addition, although the embodiment describes the formation of an interlayer insulating film, it goes without saying that the present invention is not limited to the formation of an interlayer insulating film and can also be applied to the formation of conductor layers such as wiring layers.
また、実施例ではパターン形成のためのエツチング工程
に異方性ドライエツチングを用いたが、異方性のウェッ
トエツチングを用いる場合にも、本発明の方法は適用可
能である。Furthermore, although anisotropic dry etching was used in the etching process for pattern formation in the embodiment, the method of the present invention is also applicable to cases where anisotropic wet etching is used.
[効果コ
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、テー
パエツチング工程を含むパターン形成工程に先立ち、ア
ライメントマークの形成領域の近傍に、テーパエツチン
グ工程にお一プるエツチング耐性を具えた保護層を形成
するようにしているため、明瞭でかつ高粘度のアライメ
ントマークが形成される一方、パターンエツジが、良好
なテーパ状を有するパターン形成が可能となり、信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。[Effects] As explained above, according to the method of the present invention, prior to the pattern forming process including the taper etching process, etching resistance equivalent to that of the taper etching process is provided in the vicinity of the alignment mark forming area. As a result, a clear and highly viscous alignment mark is formed, and a pattern with a good tapered pattern edge can be formed, providing a highly reliable semiconductor device. can do.
第1図(a)乃至(d)は、本発明実施例の層間絶縁膜
の形成工程を示す図、第2図(a)乃至(e)は、本発
明の他の実施例の層間絶縁膜の形成工程を示す図、第3
図は、従来例の方法によって形成したコンタクトホール
およびアライメントマークの断面形状を示す図である。
100・・・酸化シリコン膜、1,11・・・半導体基
板、2.12・・・層間絶縁膜、12a・・・第1の絶
縁膜、12b・・・第2の絶縁膜、3・・・保護層、4
゜14・・・レジストパターン、W、w’ ・・・開口
窓、)」・・・コンタクトホール、M・・・アライメン
トマーク。
出願人代哩人 木 村 高 久
第1図(G)
第1図(b)
第1図(C)
第1図(d)
、ロ at
JQ ロ寸のへへ−寸のへヘ一1(a) to (d) are diagrams showing the formation process of an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to (e) are diagrams showing an interlayer insulating film of another embodiment of the present invention. Figure 3 showing the formation process of
The figure shows a cross-sectional shape of a contact hole and an alignment mark formed by a conventional method. 100... Silicon oxide film, 1, 11... Semiconductor substrate, 2.12... Interlayer insulating film, 12a... First insulating film, 12b... Second insulating film, 3...・Protective layer, 4
゜14...Resist pattern, W, w'...Opening window,)''...Contact hole, M...Alignment mark. Applicant's representative Takahisa Kimura Figure 1 (G) Figure 1 (b) Figure 1 (C) Figure 1 (d), B at
JQ Ro Sunnohehe-Sunnoheheichi
Claims (6)
おいて、 エッチングマスクの形成に先立ち、アライメントマーク
の形成領域の近傍で、テーパの形成を避けるべくパター
ニングすべき膜上に保護層を形成する工程を含むように
したことを特徴とする半導体装置の製造方法。(1) In the pattern formation process including the taper etching process, prior to forming the etching mask, the process includes the process of forming a protective layer on the film to be patterned in the vicinity of the alignment mark formation area in order to avoid the formation of a taper. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
ジがテーパ状となるようにする工程であり、 前記保護層は、エッチングマスクおよびパターニングす
べき膜に比べて十分にエッチング速度の遅い材料から構
成されるようにした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の製造方法。(2) The taper etching step is a step of etching the etching mask so that the pattern edge becomes tapered, and the protective layer has a sufficient etching rate compared to the etching mask and the film to be patterned. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of a slow material.
クをもわずかにエッチングせしめるテーパエッチング工
程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記
載の半導体装置の製造方法。(3) The pattern forming process is an anisotropic dry etching process, and includes a taper etching process in which the reaction gas is changed in the middle of the process to slightly etch even the etching mask. A method for manufacturing a semiconductor device according to scope (2).
および第2の膜が順次積層されてなる二層構造の膜から
なり、 前記テーパエッチング工程は、前記エッチングマスクを
除去した後、前記第1の膜のエッチング速度が前記第2
の膜のエッチング速度に比べて十分に小さくなるような
エッチング条件を有する工程であり、 前記保護層は、前記エッチング条件においてエッチング
耐性を有する第3の膜からなる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の製造方法。(4) The film to be patterned is a first film made of a different material.
and a second film are sequentially stacked, and in the taper etching step, after the etching mask is removed, the etching rate of the first film is set to the second film.
A process having etching conditions that is sufficiently lower than the etching rate of the film, and the protective layer is made of a third film that has etching resistance under the etching conditions. A method for manufacturing a semiconductor device according to item (1).
ット処理工程であることを特徴とする特許請求の範囲第
(4)項記載の半導体装置の製造方法。(5) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (4), wherein the taper etching step is a wet treatment step using hydrofluoric acid.
請求の範囲第(5)項記載の半導体装置の製造方法。(6) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim (5), wherein the first film is a PSG film, and the second film is a BPSG film.
Priority Applications (1)
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JP17403486A JPS6329933A (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Manufacture of semiconductor device |
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JPS6329933A true JPS6329933A (en) | 1988-02-08 |
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JP17403486A Pending JPS6329933A (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Manufacture of semiconductor device |
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JP (1) | JPS6329933A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100642477B1 (en) | 2004-12-31 | 2006-11-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating Align Key of the semiconductor device |
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1986
- 1986-07-24 JP JP17403486A patent/JPS6329933A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100642477B1 (en) | 2004-12-31 | 2006-11-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating Align Key of the semiconductor device |
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