JPH03211733A - 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〕 半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、眉間
絶縁膜などにコンタクトホールなどの開口部を形成する
ためのエンチング用マスクを形成する工程を含む半導体
装置の製造方法に関し、より微細な開口部を形成するこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的
とし、基板上に形成された平坦化層の上にパターン膜を
形成する工程と、前記パターン膜をバターニングして前
記平坦化層の開口部を形成すべきところにパターン膜を
残存させる工程と、全面に耐エンチング性材料を塗布し
、前記平坦化層上に前記パターン膜よりも薄い膜厚の耐
エツチング性膜を形成する工程と、前記耐エツチング性
膜をマスクとして前記残存するパターン膜を選択的に除
去し、開口部を形成する工程と、前記耐エツチング性膜
をマスクとして前記開口部底部の平坦化層を選択的に除
去して平坦化層に開口部を形成する工程とを含み構成す
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し、更に詳しく言
えば、眉間絶縁膜などにコンタクトホールなどの開口部
を形成するためのエツチング用マスクを形成する工程を
含む半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ＳＩ基板上の眉間絶縁膜などにコンタクトホール
などの開口部を形成するためのエツチング用マスクをレ
ジスト膜により形成する場合、Ｓ】基板上の凹凸の境界
での段差により露光用の光が反射して−様な強度の光が
レジスト膜に照射されず微細な開口部を形成することが
困難であった。

この問題を解決するため、第２図に示すような方法を用
いている。

即ち、まず、同図（ａ）に示すようにＡ１配線３やこの
へ！配線３を被覆する眉間絶縁膜としてのＰＳＧ＠４な
どが形成された凹凸のあるＳｉ基板１の表面に光を吸収
する樹脂層５を形成して平坦化した後、この上に中間層
としてのＳＯＧ膜６と感光用のレジスト！！！７とを順
次形成する。なお、５ＯＧｌ１６は下地の樹脂層５及び
ＰＳＧ膜４をエツチングするためのマスクとして、かつ
レジスト膜７を形成する際、レジストの溶剤に樹脂層５
が溶出しないようにするため用いられる。

次に、このレジスト膜７を選択的に露光した（同図（ｂ
））後、露光部分のレジス）１１１７を除去して開口部
７ａを形成する（同図（Ｃ）。

次いで、レジスト膜７をマスクとして選択的に開口部７
ａの底部のＳＯＧ膜６を除去した（同図ｃｄ））後、残
存するレジスト膜７を除去する。

次に、ＳＯＧ膜６をマスクとして下地の樹脂層５を選択
的に除去して、ＰＳＧ膜４にコンタクトホールを形成す
るためのエツチング用のマスクが作成される（同図（ｅ
））。

その後、これをマスクとして下地のＰＳＧ膜４を除去し
てコンタクトホール４ａが完成する（同図（ｆ））。

なお、第２図（ａ）〜（ｆ）において、２はＳｉ基板１
上の下層絶縁膜としてのＳｉＯ□膜で、このＳｉＯ□膜
２の上にＡＩ配線３が形成されている。また、同図（ｂ
）に示す符号８は、レジスト膜７を選択的に露光するた
めのマスクパターン８ａの形成されたマスクである。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、半導体装置を更に高密度化するため、コンタ
クトホール４ａなどの開口部を更に微細化する必要があ
る。

しかし、サブミクロン或いはハーフミクロン程度の幅の
開口部を形成するため、第２図（ｂ）に示すように、レ
ジスト膜７に露光法により開口部を形成する場合、光の
回折現象により露光すべきところと露光すべきでないと
ころとの光の強度のコントラストが低下したり、露光さ
れた領域の幅が目標とする所定の幅よりも広がったりす
るため、精度よく微細な開口部を形成することが困難に
なってくるというｒ”ｒａがある。また、この広がりを
補償するためマスクパターン８ａの幅を小さく設計する
と、露光の際、光の強度のコントラストが更に低下して
きてレジスト膜７に開口部を形成することが困難になっ
てくるという問題がある。

そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、より微細な開口部を形成することの
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、第１図（ａ）〜（ｆ）に示すように、基板
１７上に形成された平坦化層Ｉ３の上に第１の膜厚のパ
ターン膜１４を形成する工程（同図（ａ））と、前記パ
ターン膜１４をバターニングして前記平坦化１１１３の
開口部を形成すべきところにパターン膜１４を残存させ
る工程（同図（ｂ）、同図（Ｃ））と、全面に耐エツチ
ング性材料を塗布し、前記平坦化１１１３上に前記パタ
ーン膜１４よりも薄い膜厚の耐エツチング性１１Ａ１６
を形成する工程（同図（ｄ））と、前記耐エツチング性
膜１６をマスクとして前記残存するパターン膜１４を選
択的に除去し、開口部１６ａを形成する工程（同図（ｅ
））と、前記耐エツチング性膜１６をマスクとして前記
開口部１６ａ底部の平坦化層１３を選択的に除去して平
坦化層１３に開口部１６ｂを形成する工程（同図（「）
）とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成される。

（作　用） 本発明の半導体装置の製造方法においては、平坦化層１
３の開口部を形成すべきところにパターン膜１４を残存
させている。例えば、パターン膜１４としてポジティブ
ホトレジスト膜を用いた場合、ポジティブホトレジスト
膜の露光の際、樹脂層１３の開口部を形成すべきところ
に光を照射せずそれ以外のところに光を照射するように
してポジティブホトレジスト膜を残存させることができ
る。

従って、従来の場合では目標となる所定の幅の開口部を
形成するためにはマスクパターンの幅を狭くしてお（必
要があったのに比較し、本発明の製造方法では、開口部
を形成すべき光の照射されない領域の幅が光の回折現象
により狭くなるので、マスクパターンの幅を少し広くし
ておくことにより、開口部の幅を目標値になるように形
成することができる。従って、開口部の形成が容易にな
る。

また、従来のように所定の開口部を抜きパターンにより
そのまま形成する場合と比較してポジティブホトレジス
ト膜を残存させたところに開口部を形成するようにして
いるので、たとえ光強度のコントラストが低下した場合
でも、ポジティブホトレジスト膜が残っていればよく、
開口部の形成がより確実になる。また、設計値での開口
部の幅よりも常に小さい開口部となるので、微細化にも
適している。

これにより、従来の場合と比較してより微細な開口部の
形成が容易になる。

更に、残存させたパターン膜１４を利用して自己整合的
にエツチング用のマスクを形成することができるので、
ホトプロセスも一度で済み、従来と比較して工程数の増
加もなく、手間もかがらない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図を参照しながら具体的
に説明する。

第１図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施例のエンチング
用マスクを形成する方法を含む半導体装置の製造方法を
層間絶縁膜にコンタクト用の開口部を形成する場合に通
用した例について説明する断面図である。

まず、同図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板９上の下層絶
縁膜としてのＳｉＯ２膜１ｏの上ニＡＩ配線１１を形成
した後、膜厚約５ｏｏｏ人の層間絶縁膜としてのＰＳＧ
膜１２を形成する。

続いて、液状のノボラック系の樹脂を回転塗布法により
塗布し、ＰＳＧ膜１２及びＡＩ配線１１を被覆して膜厚
的１〜２μｍの樹脂層（平坦化層）１３を形成する。こ
の樹脂層１３はＡ１配線１１の形成などにより凹凸の生
じたＳｉ基板９の表面を平坦化し、かつ露光用の光を吸
収するために形成される。これにより、後に形成するポ
ジティブホトレジスト膜を露光する際、Ｓｉ基板９上の
凹凸の境界の段差での反射光を吸収してポジティブホト
レジスト膜に照射される露光用の光強度を一様に保ち、
精度のよい露光を行うことができるようになる。

次いで、この樹脂Ｎ１３の上に形成されるポジティブホ
トレジストの溶剤に樹脂層１３が溶出するのを防止する
ため、２５０〜２７０″Ｃで加熱して樹脂層１３を硬化
させた後、液状のノボラック系のポジティブホトレジス
トを回転塗布法により樹脂層１３の上に塗布して膜厚的
１μｍのポジティブホトレジストｌ！！Ｉ（パターン膜
）１４を形成する。

そして、９０°Ｃで熱硬化させる。

次に、マスクエ５を用いて幅約０．５　μｍの樹脂層１
３の開口部１３ａを形成すべきところを除き、ポジティ
ブホトレジスト膜１４を選択的に露光する（同図（ｂ）
）、このとき、光の回折現象により露光すべきでない領
域の幅が所定の幅よりも狭くなるが、マスクパターン１
５ａの幅を少し広く設計しておくことにより目標の幅を
存するポジティブレジスト膜１４を残すことができるよ
うになる。

次いで、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）を２．３８％含有する水溶液からなる現像
液に約６０秒浸漬して光の照射された部分のポジティブ
ホトレジスト膜１４を除去すると、樹脂層１３の開口部
１３ａを形成すべきところにポジティブホトレジスト膜
１４が残存する（同図（Ｃ））。

続いて、下地の樹脂層１３をＰＳＧ膜１２に開口部を形
成するためのマスクとなる液状のシラノール系のＳ　Ｏ
Ｇ　（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ　）を回転塗布法に
より塗布した後、２００〜２５０°Ｃで加熱して硬化さ
せ、膜厚約０．２　μｍのＳＯＧ膜（耐エツチング性膜
）１５を形成する（同図（ｄ））。

次に、キシレン系の溶剤で残存するポジティブホトレジ
スト膜１４を除去すると、除去跡にＳＯＧ膜１６の開口
部１６ａが形成される（同図（ｅ））。

次いで、残存するＳｏＧ膜１６をマスクとしてＲＩ　Ｅ
　（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法に
より異方性エツチングを行い、開口部１６ａの底部の樹
脂層１３をエツチング・除去する。その結果、ＰＳＧ膜
１２が表出する（同図（ｆ））。

次に、減圧チャンバ内に０□ガスを導入し、圧力１０ｏ
＋ｍＴｏｒｒ、パワー３００　Ｗの条件で同じ開口部１
．６ａを介してＲｒＥ法によりＰＳＧ膜１２を選択的に
エンチング・除去してコンタクトホール１２ａが完成す
る（同図（ｇ））。

以上のように、本発明の実施例においては、第１図（ｂ
）に示すように、ポジティブホトレジスト膜１４の露光
の際、同図（ｆ）に示す樹脂層１３の開口部１３ｂを形
成すべきところに光を照射せずそれ以外のところに光を
照射するようにしている。このため、従来の場合所定の
幅の樹脂層の開口部を形成するためにはマスクパターン
１５ａの幅を狭くしておく必要があったのに比較し、実
施例ではマスクパターン１５ａの幅を少し広くしておく
ことにより、開口部１６ａの幅が目標値になるように形
成することができる。従って、従来のように、開口部で
の光強度低下が起こらないため、樹脂層１３の開口部１
３ａの形成を容易にかつ精度よく行うことができる。

また、従来のように開口部を形成する場合と比較して、
本発明の実施例では第１図（ｄ）〜（ｆ）に示すように
、ポジティブホトレジスト膜１４を残存させたところに
樹脂層１３の開口部１３ａを形成するようにしているの
で、たとえ光強度のコントラストが低下した場合でも、
ポジティブホトレジスト膜１４が残っていればよく、樹
脂層１３の開口部１３ｂの形成がより確実になる。また
、設計値であるマスクパターン１５ａの幅よりも常に小
さい開口部１３ａとなるので、微細化にも適している。

これにより、従来の場合と比較してより微細な開口部１
３ａの形成が容易になる。

更に、第１図（ｃ）〜（ｅ）に示すように、残存させた
ポジティブホトレジスト膜１４を利用して樹脂層１３や
ＰＳＧ膜１２のエツチング用のマスクを自己整合的に形
成することができるので、ホトプロセスも一度で済み、
従来と比較して工程数の増加もなく手間もかからない。

なお、実施例では、パターン膜１４としてポジティブホ
トレジスト膜１４を用いているが、他の材料からなる膜
を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば
、平坦化層の上の開口部を形成すべきところにパターン
膜を残存させるようにしているので、従来のように直に
開口部を形成する場合と比較して、パターン膜が残って
いればよく、微細な開口部の形成をより確実に行うこと
ができる。

また、パターン膜としてポジティブホトレジスト膜を用
いた場合、開口部を形成すべき領域のポジティブホトレ
ジスト膜を残存させるためにはこの領域以外のところに
露光用の光を照射することになる。従って、光の回折現
象により光の照射されない領域の幅は常に狭くなる。こ
のため、実際に形成される開口部の幅は設計値での開口
部の幅よりも常に小さくなるので、微細化にも適してい
る。

これにより、従来の場合と比較してより微細な開口部の
形成を容易に行うことができる。

更に、残存させたパターン膜を利用して自己整合的に平
坦化層や眉間絶縁膜のエツチング用のマスクを形成する
ことができるので、ホトプロセスも一度で済み、従来と
比較して工程数の増加もなく、手間もかからない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の半導体装置の製造方法を説
明する断面図、 第２図は、従来例の半導体装置の製造方法を説明する断
面図である。 （符号の説明］ １．９・・・Ｓｉ基板、 ２．１０・・・５ｉＯｚ腰、 ３．１１・・・ＡＩ配線、 ４・・・ＰＳＧ膜、 ５・・・樹脂層、 ６・・・５ＯＧＩＩ！。 ７・・・レジスト膜、 ７ａ、１３ａ、１６ａ・・・開口部、 ８１５・・・マスク、 ８ａ１５ａ・・・マスクパターン、 １２・・・ＰＳＧ膜（層間絶縁膜）、 ４ａ１２ａ・・・コンタクトホール、 １３・・・樹脂１！（平坦化１ｉｉ）、１４・・・ポジ
ティブホトレジスト膜（パターン膜）１６・・・ＳＯＧ
膜（耐エツチング性膜）、１７・・・基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１７）上に形成された平坦化層（１３）の上にパ
   ターン膜（１４）を形成する工程と、前記パターン膜（
   １４）をパターニングして前記平坦化層（１３）の開口
   部を形成すべきところにパターン膜（１４）を残存させ
   る工程と、全面に耐エッチング性材料を塗布し、前記平
   坦化層（１３）上に前記パターン膜（１４）よりも薄い
   膜厚の耐エッチング性膜（１６）を形成する工程と、 前記耐エッチング性膜（１６）をマスクとして前記残存
   するパターン膜（１４）を選択的に除去し、開口部（１
   ６ａ）を形成する工程と、 前記耐エッチング性膜（１６）をマスクとして前記開口
   部（１６ａ）底部の平坦化層（１３）を選択的に除去し
   て平坦化層（１３）に開口部（１６ｂ）を形成する工程
   とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。