JPH01290244A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01290244A
JPH01290244A JP12117388A JP12117388A JPH01290244A JP H01290244 A JPH01290244 A JP H01290244A JP 12117388 A JP12117388 A JP 12117388A JP 12117388 A JP12117388 A JP 12117388A JP H01290244 A JPH01290244 A JP H01290244A
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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、半導体装置の製造方法、特に選択酸化(LO
GOS)工程に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、選択酸化工程において、フォトレジスト膜下
のシリコン窒化膜を反射防止条件に合うように形成する
ことによって、フォトレジスト膜に対する露光工程で露
光用の光の下地基板からの反射を抑制してパターン精度
を向上させるようにしたものである。
〔従来の技術〕
半導体集積回路においては、素子分離として選択酸化に
よる酸化層(以下LOGO5酸化層という)が用いられ
る。このLOCOS 酸化層は通常、次のようにして形
成される。すなわち、シリコン基板上にシリコン窒化膜
を形成し、その上にフォトレジスト膜を形成した後、フ
ォトレジスト膜を所要パターンに露光し1.!jl!像
してレジストパターンを形成する。次にこのレジストパ
ターンをマスクにシリコン窒化膜をパターニングした後
、このシリコン窒化膜をマスクにシリコン基板を選択的
に酸化してLOCOS fi化層を形成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
フォトリソグラフィーにおいて1.8111mレジスト
膜を用いた場合、露光波長λの光がフォトレジスト膜に
垂直入射した時、下地基板からの反射が30%以上にな
るとフォトレジスト膜内に定在波が生じ平坦なレジスト
パターンでも、例えば0.5μlライン/スペースとそ
れ以上のルールのライン/スペースの最適露光時間が大
幅に異なり、ルール差によりパターニングの変換差が異
なってきて、パターン車n度が悪化することが知られて
いる。
一方、装置で性能を決めるものにステッパーの解像度=
λ/2NAと焦点深度−±λ/2 (NA)’、(但し
、λは波長、N^はレンズの開口数である)が知られて
いる。解像度の向上はNAを増大するか、露光波長λを
短かくすることでできる。しがしNAを増大すると焦点
深度が浅くなりレジスト股を薄くする必要があり、耐ド
ライエツチング性が悪化する。またλを矯かくすると下
地Siからの反射率がg線(波長438nm )では4
8%、i線(波長365nm )では65%、エキシマ
レーザ(波長248nm )では70%と増大し、何ら
かの反射防止が求められている。
ところで、tocos酸化層等の素子分離技術において
、微細ルールではパターン変換差の許容値が厳しいにも
拘らず、上記のような背景からレジストパターンでの±
10%以上のバラツキが生じてき”ζおり、特性のバラ
ツキとして表面化してきた。
LOGO5酸化層の形成工程で用いる減圧CV D 5
iJ4穀については、光学的に良好な反射防止条件で用
いておらず(即ち、露光波長での反射防止を光学的に考
慮しておらず)、バーズビークや結晶欠陥等についての
み注目しているのが現状である。
本発明は、上述の点に鑑み、LOCOS酸化j−酸化酸
に際し、露光波長での反射防止を図りフォトリソグラフ
ィ工程でのパターン精度を向上し、面積度のLOGOS
酸化層を形成できるようにした半導体装置の製造方法を
提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、半導体基体(1)上に厚さ1250Å〜17
50人のシリコン窒化III (2)を形成する工程と
、シリコン窒化膜(2)上にフォトレジストl’J (
3)を形成し、g線(波長436r+m ) +り)で
露光し、現像してフォトレジスト膜(3)をバターニン
グする工程と、フォトレジスト膜(3)をマスクにして
シリコン窒化膜(2)をパターニングする工程と、シリ
コン窒化膜(2)をマスクにして半導体基体(1)を選
択的に酸化する工程を有して成る。
シリコン窒化膜(2)の屈折率は、反射防止条件に合う
ように、値2.24或はその近傍の値となるように選定
する。
〔作用〕
拳法によれば、フォトレジスl−Jiff (2)の露
光に際して露光用の光即ちg線(波長436nm )の
光(5)に対しては下地の半導体基体(1)からの反射
率が低下する。従っ°ζ、パターン精度のよいLOGO
S酸化層(4)の形成が可能となる。一方、位置合せ用
の光即ちアライメント波長633nmの光に対しては反
射率が向上し高精度の位置合せができる。
〔実施例〕
以上、本発明の詳細な説明する。
本発明においては、LOGOS酸化層を形成する際のフ
ォトリソグラフィ工程での露光時に、下地Siからの反
射率を下げてパターン精度の向上を図るために、シリコ
ン基体上に形成するシリコン窒化(SiiN+ ) 膜
を下地の反射防止条件に合った屈折率及び貌厚に選定し
て形成するようになす。
単純なtocos酸化服の形成上程を考えた場合、5i
xN+ / S を構造におけるSi3N4股をバター
ニングすることになる。今、シリコン基体上に5i02
パッド層を介して5iiNn 15!を被着形成し、そ
の上にフォトレジスト層を形成して、このフォトレジス
I−層を所定パターンに露光するときの、露光波長λ−
436na+  (g線)とし、シリコン基体の屈折率
n −5,0−j O,1’/とすると、Si3N4股
Mkに要求される屈折率n1は次のようiなる(なお、
St基体−2,24 但し、k2:シリコン基体の露光波長436nmでの吸
収係数、nt :同じくシリコン基体の露光波長436
n+wでの屈折率であり、k2 =0.17+ nt 
−5,0を代入する。
上記式より5isN4膜としては屈折率nx−2,24
を有するS i3N 4であれば良い。また、5i3N
48%の膜厚dについても、干渉の周期より、 λ       λ (但し、m=0.1.2.・・・・の整数)と知られて
いるので、48.7膜m、 146nm、 243nm
の中よりLOGOS酸化層の形状に合わせて設定すれば
よい。
面、形状コントロールの為に5iiN+ 股とシリコン
基体の間に多結晶シリコン膜やS i(h膜を入れた構
成のものにおいても、わずかな合せ込みで、すなわち、
S i3N 4膜の膜厚を上記計算式の値かられずかに
ずらした値とすることによって行える。減圧CVDによ
るS i3N 4 膜の屈折率n1のコントロールは、
Siリッチになる5iH2Gff2/ NH3の流量比
でコントロールできる。かかる減圧CVDによるSi3
N4膜の形成条件の例を次に示す。
熱分解温度750℃〜800℃ 形成圧力0.1〜0.8Torr Silhにff12/ NH3モル比1/4以上キャリ
アガスはN2を用いてもよく、或はキャリアガスは無く
ても良い。
第2図は上記形成条件の1例であり、Si3N4膜%を
膜厚150rv+、 100na+、 65na+、 
50nm、 30rvと被着形成した場合の反射スペク
トルを示す。膜厚150nmの場合は、露光波長(43
6nm )では反射率が低下し、アライメント波長(6
33nm )では反射率が向上する。
卆 半導体装置を微細加工して高集積化させるたに、レジス
ト層の露光を縮小撮影露光によって行う様になってきて
おり、この縮小投影露光ではウェハ上に形成されている
レジスト層の全面をステップアンドリピートを繰り返し
て露光する。従って縮小投影露光では精密な位置合せ露
光をしなければならず、そのためにウェハ上の合せマー
クからつ゛エバの位置を検出してマスクの投影像とウニ
/%との位置合せを行う。このウェハ上の合せマークの
検出は、露光に用いる光即ち露光波長436nmの光と
は別の光、つまりレジスト層を感光させない波長の光(
所謂アライメント波長633ne+の光)でウェハ照射
し、その反射光を検出して行う。従ってこの場合は露光
の場合とは逆にウェハ等の反射率が高い方が好ましい。
上記のSi3N+ 膜の膜厚から150nnの場合には
、露光波長436n+wでの反射率が低く、アライメン
ト波長(633nm )での反射率が田iいので、縮小
投影露光での露光と位置合せの条件に合致し好ましい。
そして、本発明においてはLOCO5用の実用的なSi
3N4膜の膜厚値としては、1250Å〜1750人好
ましくは1460人近傍とするものである。これは、露
光条件として、膜厚48.7ne+或は243na+で
も可能であるが、実際のLOGO5酸化層の形成時に、
5iaN+膜の膜厚が薄すぎるとバーズビークが長(入
り過ぎ、また5ivN+ l!f!の膜厚が厚くなると
、例えば2500Å以上ではシリコン基体側に欠陥が入
りやすくなるという理由からである。
次に第1図は本発明による素子分離としてのLOGO3
酸化層の形成法の一例である。第1図Aにボすようにシ
リコン基板(11の一面に、薄いS i02バッド層(
図示せず)を介して上述の形成条件によって屈折率2.
24程度(或は2.0近傍でも可能)で膜厚1250Å
〜1750人程度のSi3N+膜(2)を形成し、さら
にその上にフォトレジスト膜(3)を被着形成する。
次に、第1図Bに示すようにマスク(4)を介してg線
(波長436nm )の光(5)でフォトレジスト膜(
3)を露光し、次で現像して第1図Cに示すように所定
パターンのフォトレジスト膜(3)を形成する。
次に、第1図りに示すようにフォトレジスト膜(3)を
マスクにSi3N4膜(2)を選択的に除去し、しかる
後、パターニングされた5iaN+膜(2)をマスクに
してシリコン基板(1)を選択的に酸化して所謂LOG
O5酸化層(6)を形成する。
かかる製法によれば、屈折率2.24程度、膜厚125
0Å〜1750人の5iqN41臭(2)を形成するこ
とにより、第1図Bのg線(波長436nm )の光に
よる露光工程において、”モ地のシリコン基& (11
からの反射率が下げられ、露光条件のマージンが幅広く
とれるようになり、露光パターン精度が向上するゆまた
良好な反射防止条件のSi3N+膜(2)を用いている
のでLOGO3酸化層の形成時のバーズビークや、シリ
コン基板の結晶欠陥の発生等も回避することができる。
一方、上記形成条件によるS i)N 4 MtA(2
1においては、位置合せのための光即ちアライメント波
長633nn+の光に対しては反射率が低下しないので
、露光時の位置合せが良好に行える。また、拳法は減圧
CVI)のSi3N2映の膜質特に屈折率と膜厚を選定
することにより、他は従来技術(構造)はほとんど変え
ないで、微細ルールのLOGOSパターンの形成に対応
できる。さらに、露光時の反射防止が図れるので、レジ
スi・の精度を保ったままLOGOSパターンの縮小が
でき、従って、微細ルールのLOGOSパターンを精度
よく形成することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、LOGOS酸化層の形成工程において
、そのシリコン窒化膜を反射防止条件に合った膜厚をも
って形成することにより、フォトレジスト膜に対する露
光で、露光波長436nmでの下地半導体基体からの反
射率が低下し、従って露光条件のマージンを幅広くとれ
るようになりパターン精度を向上することができる。
又、フォトレジスト膜の精度を保ったままLOGOSパ
ターンの縮小が可能となり、微細ルールのLOGO5酸
化層の形成が可能となる。さらに、アライメント波長6
33nmでの反射率は向上するので、露光時のウェハの
位置合せは高精度に行える。
従って、本発明は高密度の半導体集積回路における素子
分離としてのLOGOS酸化層の形成に通用して好適な
らしめるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Eは本発明の半導体装置の製造方法の例を示
す工程図、第2図はSi3N+膜の膜厚を変えたときの
反射スペクトル図である。 (1)はシリコン基板、(2)はSi3N4膜、(3)
はフォトレジスト膜、(5)はg線の光、(6)はLO
GOS酸化層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  半導体基体上に厚さ1250Å〜1750Åのシリコ
    ン窒化膜を形成する工程、 上記シリコン窒化膜上にフォトレジスト膜を形成し、g
    線(波長436nm)で露光し、現像して該フォトレジ
    スト膜をパターニングする工程、上記フォトレジスト膜
    をマスクにして上記シリコン窒化膜をパターニングする
    工程、 上記シリコン窒化膜をマスクにして上記半導体基体を選
    択的に酸化する工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56144544A (en) * 1980-04-14 1981-11-10 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS6174350A (ja) * 1984-09-19 1986-04-16 Sony Corp 半導体装置の製造方法
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JPS6246529A (ja) * 1985-08-26 1987-02-28 Hitachi Ltd エツチング方法

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