JPH0547936A - 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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JPH0547936A
JPH0547936A JP20773791A JP20773791A JPH0547936A JP H0547936 A JPH0547936 A JP H0547936A JP 20773791 A JP20773791 A JP 20773791A JP 20773791 A JP20773791 A JP 20773791A JP H0547936 A JPH0547936 A JP H0547936A
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JP
Japan
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film
contact window
wiring
insulating film
forming
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JP20773791A
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Toru Shimoyama
徹 下山
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層配線の形成に際してのコンタクト窓の形
成方法に関し、コンタクト窓形成に際しての露光におけ
る下層の配線面からの光の反射を防止して露光寸法を高
精度に維持すると共に、コンタクト窓内に表出する下層
配線面の低コンタクト抵抗状態を確保して、コンタクト
抵抗の増大及びばらつきによるデバイス性能の劣化を防
止することを目的とする。 【構成】 多層配線の形成に際して、層間絶縁膜上に該
層間絶縁膜と屈折率の異なる低反射膜を設け、該低反射
膜を含む層間絶縁膜に、フォトリソグラフィ手段を用
い、下層の配線面を表出するコンタクト窓を形成する工
程を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特に多層配線の形成に際してのコンタクト窓の形成方法
に関する。
【0002】半導体デバイスの分野においては、高集積
化の進行に伴って多層配線構造が主流になり、且つ、配
線の積層数も増加の傾向にある。このような多層配線に
おいては、配線形成面の凹凸段差が激しいために、配線
上の絶縁膜にフォトリソグラフィ技術によってコンタク
ト窓を形成する際、配線面の高低差及び傾斜等によって
窓寸法が大きくばらつき、それに伴ってコンタクト抵抗
にばらつきを生じて、半導体デバイスの性能を変動或い
は劣化させるという問題が生じており、改善が望まれて
いる。
【0003】
【従来の技術】多層配線構造の形成は、従来一般に、例
えば図2の工程断面図における図2(a) に示すように、
ゲート電極52等の形成された半導体基板51上に下層の絶
縁膜53を形成し、この下層絶縁膜53上に下層配線54A 、
54B 、54C 等を形成し、この下層配線54A 、54B 、54C
等の形成面上に層間絶縁膜55を形成した後、先ず、この
基板上にスピンコート法によりポジレジスト膜56を形成
し、このレジスト膜56にフォト・マスク57の透光パター
ン58A 、58B 、58C 等を介してコンタクト窓パターンを
露光する。59A 、59B 、59C はコンタクト窓パターンの
露光領域を示す。
【0004】次いで、図2(b) に示すように、現像を行
って前記露光領域59A 、59B 、59C等を除去してレジス
ト膜56にコンタクト窓に対応する寸法形状を有する開口
パターン60A 、60B 、60C 等を形成した後、このレジス
ト膜56をマスクにし、前記開口パターン60A 、60B 、60
C 等を介し異方性ドライエッチングを行い、層間絶縁膜
55に上記レジスト膜56の開口パターン60A 、60B 、60C
等に整合するコンタクト窓61A 、61B 、61C 等を形成す
る。
【0005】次いで、このコンタクト窓61A 、61B 、61
C 等の内面を含む層間絶縁膜55上に、スパッタ法により
第2層の配線材料層を形成し、通常のフォトリソグラフ
ィ手段によりパターニングを行い、図2(c) に示すよう
に、コンタクト窓61A 、61B、61C 等上から層間絶縁膜5
5上に延在する上層配線62A 、62B 、62C 等を形成する
方法によりなされる。
【0006】しかし上記従来方法によると、露光に際
し、通常アルミニウム若しくはアルミニウム合金等によ
り形成され、高反射率を有する下層配線面からの光の反
射によって、露光光線に対してほぼ直角な下層配線54A
、54C 上のレジスト膜56の露光領域59A 、59C は、図
2(a) に鎖線 59A′、 59C′で示すように設計寸法より
拡大し、また露光光線に対して斜交している下層配線54
B 上のレジスト膜56の露光領域59B は鎖線 59B′で示す
ように一方に大きく拡大変形して形成される。
【0007】そのため、現像によってレジスト膜56に形
成される開口パターンも、図2(b)に鎖線 60A′、 60
B′、 60C′に示すように拡大若しくは変形して形成さ
れ、これら開口パターンに整合して形成されるコンタク
ト窓も、同2(b) 及び図2(c)に鎖線 61A′、 61B′、
61C′で示すように、設計パターンに対して拡大若しく
は変形して形成される。
【0008】このように、コンタクト窓が設計パターン
に対して拡大若しくは変形して形成されることは、集積
度が高まり配線幅が縮小された際には、コンタクト窓が
配線の外側にはみ出して形成され、コンタクト窓形成の
エッチングに際して前記はみ出し部下の下層の絶縁膜53
もエッチング除去され上層配線及び下層配線と半導体基
板が短絡するという問題を生ずる。
【0009】そこで、従来、上記配線面からの光の反射
を抑えるための一方法として、レジストに反射光を吸収
する染料を添加する方法が用いられたが、この方法によ
ると光の反射が抑えられると同時に光の透過量も染料に
よって抑えられるので、問題点を示す模式断面図である
図3に示したように、レジスト膜56の深さと共に露光領
域59A 、59C 等はテーパ状に縮小する。そのため、配線
54A 、54C の段差によりレジスト膜56が厚く形成される
低い位置にある層間絶縁膜55のコンタクト窓61C が、高
い位置にあり上部のレジスト膜56が薄い位置の層間絶縁
膜55のコンタクト窓61A より小さく形成され、コンタク
ト抵抗の増大及びばらつきを生ずるという問題があっ
た。
【0010】そこで更に、別の方法として、Al合金等よ
りなる下層配線上に直に低反射膜となる例えば窒化チタ
ン等の膜を被着させて、露光に際しての下層配線面から
の光の反射を抑え、これによって前記露光領域の寸法拡
大や変形を防止する方法も試みられたが、この方法で
は、コンタクト窓形成後、コンタクト窓内に表出する窒
化チタン膜の除去が、エッチングレートの基板面内分布
により一様になされず、コンタクト抵抗にばらつきを生
ずるという問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、コンタ
クト窓形成に際しての露光工程において、下層配線面か
らの光の反射による露光領域の拡大や変形を防止するた
めに従来行われた、レジストに反射光吸収用の染料を添
加する方法においては、レジスト膜が厚く被着している
領域で深部への到達光量の減少によりコンタクト窓の寸
法のが設計寸法よりも小さく形成され、また下層配線上
に直に低反射膜を被着する方法においては、コンタクト
窓内の低反射膜の除去が均一に行われず、何れの方法に
おいても、コンタクト抵抗の増大及びばらつきを生じて
半導体装置の性能を劣化させるという問題があった。
【0012】そこで本発明は、コンタクト窓形成に際し
ての露光における下層の配線面からの光の反射を防止し
て露光寸法を高精度に維持すると共に、コンタクト窓内
に表出する下層配線面の低コンタクト抵抗状態を確保し
て、コンタクト抵抗の増大及びばらつきによるデバイス
性能の劣化を防止することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、多層
配線の形成に際して、層間絶縁膜上に低反射膜を設け、
該低反射膜を含む層間絶縁膜に、フォトリソグラフィ手
段を用い、下層の配線面を表出するコンタクト窓を形成
する工程を有する本発明による半導体装置の製造方法に
よって達成される。
【0014】
【作用】本発明の方法においては通常珪酸ガラス系の絶
縁膜を用いて形成される層間絶縁膜の上面に前記層間絶
縁膜と屈折率の異なる例えば窒化チタン等の低反射膜を
設ける。そして、この層間絶縁膜に下層の配線面を表出
するコンタクト窓を形成するためのレジストマスクを層
間絶縁膜上に形成する際の、レジスト膜へのコンタクト
窓に対応する開口パターンの露光に際して、レジスト膜
を透過し更に層間絶縁膜を透過して下層の配線面で反射
してくる露光光線を、前記層間絶縁膜の上面に設けた層
間絶縁膜と屈折率の異なる低反射膜との界面において層
間絶縁膜側に反射してやることにより、前記下層の配線
面から反射してくる露光光線が下方からレジスト膜内に
入射するのを抑止する。
【0015】これによって、レジスト膜の感光はフォト
・マスクを介して上方から入射する露光光線のみによっ
てなされる。そのために、従来のように染料等の光の透
過度を落とす物質を添加しない純粋なレジスト膜を用い
ることができるので、レジスト膜の部分的な厚さの変動
に関係せずにフォト・マスクのパターンに高精度で整合
した感光領域が形成される。そこで、現像によってレジ
スト膜に形成される開口パターンは、マスクパターンに
対して縮小、拡大、変形等のない高精度のパターンが得
られる。
【0016】従って、このレジストマスクを介し異方性
ドライエッチング手段により、層間絶縁膜に形成される
コンタクト窓は、高精度で且つばらつきのないコンタク
ト窓となる。
【0017】また本発明の方法においては、下層の配線
上に低反射膜を設けず、層間絶縁膜の上面に低反射膜を
設けるので、コンタクト窓のエッチングに際してコンタ
クト窓部の低反射膜は同時に除去されるので、コンタク
ト窓内に表出する下層の配線面は裸の清浄な面になる。
そのために、上層の配線との低コンタクト抵抗が容易に
確保される。
【0018】
【実施例】以下本発明を一実施例について、図1に示す
工程断面図を参照し具体的に説明する。
【0019】図1(a) 参照 本発明の方法により多層配線を形成するに際しては、例
えば、図示しない不純物拡散領域及びゲート電極2等を
有する素子の形成された半導体基板1上に、酸化シリコ
ン(SiO2)からなる下層絶縁膜3を形成し、この下層絶縁
膜3上にアルミニウム(Al)−シリコン(Si)合金等からな
る下層Al配線4A、4B、4C等を形成してなる基板上に、先
ず、気相成長手段により、厚さ1000Å程度のSiO2膜と厚
さ6000Å程度の燐珪酸ガラス(PSG) 膜とからなる珪酸ガ
ラス系層間絶縁膜5を形成し、次いでその上に、スパッ
タ法により、上記珪酸ガラス系層間絶縁膜5と屈折率の
差を有する低反射膜である厚さ 400〜700 Å程度の窒化
チタン(TiN) 膜6を形成する。
【0020】図1(b) 参照 次いで、上記基板上に、スピンコート法により通常のポ
ジレジスト膜7を1.5μm程度の厚さに形成し、通常の
プリベーク処理を行った後、このポジレジスト膜7にフ
ォト・マスク8を介しコンタクト窓に対応するパターン
の露光を行う。なお図において、9A、9B、9Cはコンタク
ト窓パターンに対応する透光パターン、10は遮光膜、11
A 、11B 、11C は透光パターンに整合する平面積を有す
る露光(感光)領域を示す。この露光に際し下層配線4
A、4B、4C等の表面からの反射光は、前記層間絶縁膜5
上のTiN 膜6により層間絶縁膜5側に反射されてレジス
ト膜7に下部から入射するのが抑止されるので、上記露
光領域11A 、11B 、11C 等の平面形状は、レジスト膜7
の部分的な厚さの差、下層配線面の傾斜(例えば4B)等
に関係なくフォト・マスク8の透光パターン9A、9B、9C
等に高精度に整合して形成される。
【0021】図1(c) 参照 次いで、レジスト現像を行い、上記ポジレジスト膜7
に、フォト・マスク8の透光パターン9A、9B、9C等に高
精度に整合したコンタクト窓に対応する開口パターン12
A 、12B 、12C 等を形成する。
【0022】図1(d) 参照 次いで、上記レジスト膜8をマスクにし、その開口パタ
ーン12A 、12B 、12C等を介し、例えば(CF4+CHF3) を
エッチングガスに用いるリアクティブイオンエッチング
(RIE) 処理によりTiN 膜6及びその下部の珪酸ガラス系
層間絶縁膜5を選択的に除去し、珪酸ガラス系層間絶縁
膜5に前記レジスト膜7の開口パターン12A 、12B 、12
C 等に高精度に整合するコンタクト窓13A 、13B 、13C
等を形成し、次いでレジスト膜7を除去する。ここで、
TiN 膜6は上記エッチング工程において珪酸ガラス系層
間絶縁膜5と同時に除去されるので、コンタクト窓13A
、13B 、13C 等に表出する下層Al配線4A、4B、4C等の
表面は裸の清浄な面となる。
【0023】図1(e) 参照 次いで、通常通り上記基板上に、スパッタ法により、厚
さ 0.7〜1μm程度の純Al若しくはAl合金膜を形成し、
通常のフォトリソグラフィ技術により前記純Al若しくは
Al合金膜及びその下部のTiN 膜6のパターニングを行っ
て、前記コンタクト窓13A 、13B 、13C 等上に前記純Al
若しくはAl合金等からなる上層Al配線14A 、14B 、14C
等を形成し、本発明に係る多層配線が完成する。
【0024】上記実施例に示したように本発明によれ
ば、層間絶縁膜上に形成したレジスト膜に、コンタクト
窓形成に用いる開口パターンを形成する際の露光処理に
おいて、層間絶縁膜下の下層配線面で反射した露光光線
がレジスト膜の下部からレジスト膜中に入射するのが防
止され、レジスト膜の感光に寄与する光がフォト・マス
クを介しレジスト膜の上部から入射する光に限定される
ので、レジスト膜には、レジスト7の部分的な厚さの
差、下層配線面の傾斜等に関係なくマスクパターンに対
して高精度に整合する感光領域が形成され、現像後に形
成される開口パターンもマスクパターンに対して高精度
に整合したパターンとなる。
【0025】従ってこの開口パターンを介しRIE 処理で
形成されるコンタクト窓もマスクパターンに高精度で整
合して形成されるので、高精度で且つばらつきのないコ
ンタクト窓が形成される。
【0026】また、本発明の方法においては、TiN 膜等
の低反射膜が層間絶縁膜の上面に形成されるので、この
低反射膜はコンタクト窓のエッチング工程において層間
絶縁膜5と同時に容易に除去されるので、コンタクト窓
内に表出する下層配線の表面は裸の清浄な面となり、低
コンタクト抵抗が得られる。
【0027】なお、低反射膜には、上記実施例に示した
TiN 以外に、タングステンシリサイド(WSi2)等の高融点
金属のシリサイドも用いられる。
【0028】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、多層
配線の形成に際し、マスクパターン通りの設計寸法に忠
実で且つ寸法形状のばらつきのないコンタクト窓が形成
され、且つコンタクト窓内に表出する下層配線面は裸の
清浄な面となるので、低抵抗でばらつきのない配線層間
のコンタクト抵抗を有する多層配線を形成することがで
きる。従って本発明は、高集積化により多層配線化され
る半導体装置の性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法の一実施例の工程断面図
【図2】 従来方法の工程断面図
【図3】 従来の一方法の問題点を示す模式断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ゲート電極 3 下層絶縁膜 4A、4B、4C 下層Al配線 5 珪酸ガラス系層間絶縁膜 6 TiN 膜 7 ポジレジスト膜 8 フォト・マスク 9A、9B、9C 透光パターン 10 遮光膜 11A 、11B 、11C 露光(感光)領域 12A 、12B 、12C 開口パターン 13A 、13B 、13C コンタクト窓 14A 、14B 、14C 上層Al配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層配線の形成に際して、 層間絶縁膜上に低反射膜を設け、 該低反射膜を含む層間絶縁膜に、フォトリソグラフィ手
    段を用い、下層の配線面を表出するコンタクト窓を形成
    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。
  2. 【請求項2】 前記層間絶縁膜が珪酸ガラス系の絶縁膜
    よりなり、且つ前記低反射膜が窒化チタン膜よりなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP20773791A 1991-08-20 1991-08-20 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0547936A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5403781A (en) * 1992-07-17 1995-04-04 Yamaha Corporation Method of forming multilayered wiring
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Effective date: 19981112