JPH10313006A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH10313006A JPH10313006A JP12386997A JP12386997A JPH10313006A JP H10313006 A JPH10313006 A JP H10313006A JP 12386997 A JP12386997 A JP 12386997A JP 12386997 A JP12386997 A JP 12386997A JP H10313006 A JPH10313006 A JP H10313006A
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- Japan
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- pattern
- etching
- resist film
- mask
- insulating film
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクの重ね合わせズレを発生させることな
く少ない工程数で配線を形成できるようにする。 【解決手段】 まず下層導電層1上に形成された絶縁膜
2上にレジスト膜3を形成する。次いでリソグラフィに
よってレジスト膜3に、配線用の溝6を形成するための
溝パターン4を溝パターン4の底部にレジスト膜3を残
した状態で形成するとともに、溝パターン4の底部のレ
ジスト膜3にその底部から絶縁膜2に達する状態でコン
タクトホール7を形成するための孔パターン5を形成す
る。その後、レジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチン
グする条件のエッチングによって、絶縁膜2の溝パター
ン4に対応する位置に配線用の溝6を形成するととも
に、絶縁膜2の孔パターン5に対応する位置に溝6に連
通しかつ下層導電層1に達するコンタクトホール7を形
成する。
く少ない工程数で配線を形成できるようにする。 【解決手段】 まず下層導電層1上に形成された絶縁膜
2上にレジスト膜3を形成する。次いでリソグラフィに
よってレジスト膜3に、配線用の溝6を形成するための
溝パターン4を溝パターン4の底部にレジスト膜3を残
した状態で形成するとともに、溝パターン4の底部のレ
ジスト膜3にその底部から絶縁膜2に達する状態でコン
タクトホール7を形成するための孔パターン5を形成す
る。その後、レジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチン
グする条件のエッチングによって、絶縁膜2の溝パター
ン4に対応する位置に配線用の溝6を形成するととも
に、絶縁膜2の孔パターン5に対応する位置に溝6に連
通しかつ下層導電層1に達するコンタクトホール7を形
成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に配線の形成工程に適用する半導体装置
の製造方法に関する。
方法に関し、特に配線の形成工程に適用する半導体装置
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置の製造分野では、半導
体装置の高集積化に伴い多層配線が採用されている。そ
してこれまでの、すなわち0.25μm世代までの配線
の形成では、アルミニウム(Al)多層配線を形成する
場合、例えば次のような方法が用いられている。まず下
層のAl配線層上の絶縁膜にコンタクトホールを形成す
し、次いでコンタクトホール内にタングステン(W)を
埋め込んでWプラグを形成するとともに絶縁膜上にW膜
を形成する。そして、このW膜をエッチバックしてWプ
ラグの表面を平坦化した後に、Wプラグ上に上層のAl
配線を形成する。この方法によれば、Wプラグからなる
コンタクト部とAl配線を形成するためのマスクとに多
少の重ね合わせズレが発生しても確実に上下層のAl配
線の導通を確保することができる。ところが今後、更に
配線の微細化が進展すると、このマスクの重ね合わせズ
レが大きなネックになってくる。
体装置の高集積化に伴い多層配線が採用されている。そ
してこれまでの、すなわち0.25μm世代までの配線
の形成では、アルミニウム(Al)多層配線を形成する
場合、例えば次のような方法が用いられている。まず下
層のAl配線層上の絶縁膜にコンタクトホールを形成す
し、次いでコンタクトホール内にタングステン(W)を
埋め込んでWプラグを形成するとともに絶縁膜上にW膜
を形成する。そして、このW膜をエッチバックしてWプ
ラグの表面を平坦化した後に、Wプラグ上に上層のAl
配線を形成する。この方法によれば、Wプラグからなる
コンタクト部とAl配線を形成するためのマスクとに多
少の重ね合わせズレが発生しても確実に上下層のAl配
線の導通を確保することができる。ところが今後、更に
配線の微細化が進展すると、このマスクの重ね合わせズ
レが大きなネックになってくる。
【0003】また通常、配線加工は反応性イオンエッチ
ング(RIE)で行われるが、セルフアライン技術を用
いていないためズレが発生する。このとき、オーバーエ
ッチングを引き起こすと、ズレ幅の寸法にしたがってコ
ンタクト部を深く削り取る不具合が発生する。そこで、
この問題を解決する方法として最近ではデュアルダマシ
ン(Dual Damascene) 法が考え出されている。
ング(RIE)で行われるが、セルフアライン技術を用
いていないためズレが発生する。このとき、オーバーエ
ッチングを引き起こすと、ズレ幅の寸法にしたがってコ
ンタクト部を深く削り取る不具合が発生する。そこで、
この問題を解決する方法として最近ではデュアルダマシ
ン(Dual Damascene) 法が考え出されている。
【0004】デュアルダマシン法には様々な方法がある
が、一般的にはまず図7(a)に示しように、CVD
(化学的気相成長)法によって、下層配線51上に第1
絶縁膜52、第1エッチングストッパー層53、第2絶
縁膜54、第2エッチングストッパー層55を順次積層
形成する。例えば第1絶縁膜52、第2絶縁膜は酸化シ
リコン(SiO2 )膜からなり、第1エッチングストッ
パー層53、第2エッチングストッパー層55は窒化シ
リコン(SiN)膜からなる。
が、一般的にはまず図7(a)に示しように、CVD
(化学的気相成長)法によって、下層配線51上に第1
絶縁膜52、第1エッチングストッパー層53、第2絶
縁膜54、第2エッチングストッパー層55を順次積層
形成する。例えば第1絶縁膜52、第2絶縁膜は酸化シ
リコン(SiO2 )膜からなり、第1エッチングストッ
パー層53、第2エッチングストッパー層55は窒化シ
リコン(SiN)膜からなる。
【0005】次いで、図7(b)に示すように第2エッ
チングストッパー層55上にレジスト膜56を形成した
後、リソグラフィによってレジスト膜56に配線用の溝
パターン56aを形成する。続いて、レジスト膜56を
マスクにしたRIEによって、図7(c)に示すように
第2エッチングストッパー層55、第2絶縁膜54、第
1エッチングストッパー層53に配線用の溝57を形成
し、レジスト膜56を除去する。
チングストッパー層55上にレジスト膜56を形成した
後、リソグラフィによってレジスト膜56に配線用の溝
パターン56aを形成する。続いて、レジスト膜56を
マスクにしたRIEによって、図7(c)に示すように
第2エッチングストッパー層55、第2絶縁膜54、第
1エッチングストッパー層53に配線用の溝57を形成
し、レジスト膜56を除去する。
【0006】次に、図7(d)に示すように第2エッチ
ングストッパー層55上にレジスト膜58を形成し、そ
の後、リソグラフィによってレジスト膜58に上記配線
用の溝57に連通する孔パターン58aを形成する。そ
して、レジスト膜58をマスクにしたRIEによって、
図7(e)に示すように第1絶縁膜52に下層配線51
に達しかつ溝57に連通するコンタクトホール59を形
成する。
ングストッパー層55上にレジスト膜58を形成し、そ
の後、リソグラフィによってレジスト膜58に上記配線
用の溝57に連通する孔パターン58aを形成する。そ
して、レジスト膜58をマスクにしたRIEによって、
図7(e)に示すように第1絶縁膜52に下層配線51
に達しかつ溝57に連通するコンタクトホール59を形
成する。
【0007】なお、その後はスパッタリング法によって
溝57内およびコンタクトホール59内にAlを埋め込
むとともに第2エッチングストッパー層55上にAl膜
を成膜する。またはCVD法によって、溝57内および
コンタクトホール59内にCuを埋め込むとともに第2
エッチングストッパー層55上にCu膜を成膜する。そ
して、CMP(化学的機械研磨)法によって第2エッチ
ングストッパー層55の上面が露出するまでAl膜また
はCu膜を除去し、Al膜またはCu膜からなる上層配
線およびこの上層配線と下層配線51とを導通するコン
タクト部を形成する。
溝57内およびコンタクトホール59内にAlを埋め込
むとともに第2エッチングストッパー層55上にAl膜
を成膜する。またはCVD法によって、溝57内および
コンタクトホール59内にCuを埋め込むとともに第2
エッチングストッパー層55上にCu膜を成膜する。そ
して、CMP(化学的機械研磨)法によって第2エッチ
ングストッパー層55の上面が露出するまでAl膜また
はCu膜を除去し、Al膜またはCu膜からなる上層配
線およびこの上層配線と下層配線51とを導通するコン
タクト部を形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したデュアルダマ
シン法を用いた配線の形成方法では、前述した0.25
μm世代の配線の形成方法に比較してコンタクトホール
内にWプラグを埋め込む工程を省略することができる。
しかしながら、セルフアライン技術を導入しているた
め、上記したように4回のCVD工程と、配線用の溝パ
ターンおよびコンタクトホール用の孔パターンを個別に
形成するための2回のリソグラフィ工程と、2回のRI
E工程とが必要になって工程数が大幅に増加する。この
結果、製造歩留りが低下して製造コストが増大し、また
半導体装置の信頼性が低下するという不都合が生じる。
したがって、マスクの重ね合わせズレを発生させること
なく少ない工程数で配線を形成できる半導体装置の製造
技術の確立が求められている。
シン法を用いた配線の形成方法では、前述した0.25
μm世代の配線の形成方法に比較してコンタクトホール
内にWプラグを埋め込む工程を省略することができる。
しかしながら、セルフアライン技術を導入しているた
め、上記したように4回のCVD工程と、配線用の溝パ
ターンおよびコンタクトホール用の孔パターンを個別に
形成するための2回のリソグラフィ工程と、2回のRI
E工程とが必要になって工程数が大幅に増加する。この
結果、製造歩留りが低下して製造コストが増大し、また
半導体装置の信頼性が低下するという不都合が生じる。
したがって、マスクの重ね合わせズレを発生させること
なく少ない工程数で配線を形成できる半導体装置の製造
技術の確立が求められている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、まず導電層上に形成された絶縁膜上にレ
ジスト膜を形成する。次いでリソグラフィによってレジ
スト膜に、配線用の溝を形成するための溝パターンをこ
の溝パターンの底部にレジスト膜を残した状態で形成す
るとともに、溝パターンの底部のレジスト膜にその底部
から絶縁膜に達する状態でコンタクトホールを形成する
ための孔パターンを形成する。その後、レジスト膜とと
もに絶縁膜をエッチングする条件のエッチングによっ
て、絶縁膜の溝パターンに対応する位置に配線用の溝を
形成するとともに、絶縁膜の孔パターンに対応する位置
に上記溝に連通しかつ導電層に達するコンタクトホール
を形成する。
の製造方法は、まず導電層上に形成された絶縁膜上にレ
ジスト膜を形成する。次いでリソグラフィによってレジ
スト膜に、配線用の溝を形成するための溝パターンをこ
の溝パターンの底部にレジスト膜を残した状態で形成す
るとともに、溝パターンの底部のレジスト膜にその底部
から絶縁膜に達する状態でコンタクトホールを形成する
ための孔パターンを形成する。その後、レジスト膜とと
もに絶縁膜をエッチングする条件のエッチングによっ
て、絶縁膜の溝パターンに対応する位置に配線用の溝を
形成するとともに、絶縁膜の孔パターンに対応する位置
に上記溝に連通しかつ導電層に達するコンタクトホール
を形成する。
【0010】本発明では、1回のリソグラフィによって
レジスト膜に溝パターンとともに孔パターンを形成する
ため、配線用の溝パターンとコンタクトホール用の孔パ
ターンとを別々のリソグラフィで行うことによるマスク
の重ね合わせズレが発生することがない。また1回のリ
ソグラフィ工程で済むため、セルフアライン技術を用い
る必要がない。よって、エッチングストッパー層の形成
工程が不要であるため、成膜工程が導電層上に絶縁膜を
形成する1回だけの工程で済む。さらにレジスト膜とと
もに絶縁膜をエッチングする条件のエッチングを行い、
絶縁膜に配線用の溝を形成するとともにコンタクトホー
ルを形成するため、1回のエッチング工程で済む。
レジスト膜に溝パターンとともに孔パターンを形成する
ため、配線用の溝パターンとコンタクトホール用の孔パ
ターンとを別々のリソグラフィで行うことによるマスク
の重ね合わせズレが発生することがない。また1回のリ
ソグラフィ工程で済むため、セルフアライン技術を用い
る必要がない。よって、エッチングストッパー層の形成
工程が不要であるため、成膜工程が導電層上に絶縁膜を
形成する1回だけの工程で済む。さらにレジスト膜とと
もに絶縁膜をエッチングする条件のエッチングを行い、
絶縁膜に配線用の溝を形成するとともにコンタクトホー
ルを形成するため、1回のエッチング工程で済む。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る半導体装置
の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、こ
れに先立ち、まず実施形態の実施に用いられるマスクの
一例を図3を用いて説明し、次いでこのマスクがレジス
トパターニングに与える効果を図4、図5および図6を
用いて説明する。なお、図3(a)はマスクの一例を平
面図、(b)は(a)の部分拡大図であり、説明が容易
なように一つの配線用の溝パターンと、コンタクトホー
ル用で前記溝パターンに連通する一つの孔パターンとを
形成するのに必要な部分のみ示してある。したがって、
実際の回路配線とは異なっている。また、縮小投影露光
装置を用いるマスクは一般にレティクルと呼ばれるが、
本明細書中ではこれもマスクと称することとする。
の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、こ
れに先立ち、まず実施形態の実施に用いられるマスクの
一例を図3を用いて説明し、次いでこのマスクがレジス
トパターニングに与える効果を図4、図5および図6を
用いて説明する。なお、図3(a)はマスクの一例を平
面図、(b)は(a)の部分拡大図であり、説明が容易
なように一つの配線用の溝パターンと、コンタクトホー
ル用で前記溝パターンに連通する一つの孔パターンとを
形成するのに必要な部分のみ示してある。したがって、
実際の回路配線とは異なっている。また、縮小投影露光
装置を用いるマスクは一般にレティクルと呼ばれるが、
本明細書中ではこれもマスクと称することとする。
【0012】このマスク20は、後述する実施形態のリ
ソグラフィ工程において、例えばポジ型のレジスト膜を
パターニングする際に使用されるものである。なお、縮
小投影露光装置を用いるマスクは一般にレティクルと呼
ばれるが、本明細書中ではこれもマスクと称することと
する。図3に示すようにマスク20は、マスク本体21
に上記溝パターンを形成するための第1マスクパターン
22と、上記孔パターンを形成するための第2マスクパ
ターン23とが後述する溝パターンと孔パターンとの位
置関係に対応して設けられて構成されている。第1マス
クパターン22は、第2マスクパターン23よりも露光
光(以下、単に光と記す)の透過率が低い材料で形成さ
れている。
ソグラフィ工程において、例えばポジ型のレジスト膜を
パターニングする際に使用されるものである。なお、縮
小投影露光装置を用いるマスクは一般にレティクルと呼
ばれるが、本明細書中ではこれもマスクと称することと
する。図3に示すようにマスク20は、マスク本体21
に上記溝パターンを形成するための第1マスクパターン
22と、上記孔パターンを形成するための第2マスクパ
ターン23とが後述する溝パターンと孔パターンとの位
置関係に対応して設けられて構成されている。第1マス
クパターン22は、第2マスクパターン23よりも露光
光(以下、単に光と記す)の透過率が低い材料で形成さ
れている。
【0013】またマスク本体21の第1マスクパターン
22および第2マスクパターン23とは異なる箇所2
4、つまり第1マスクパターン22および第2マスクパ
ターン23以外のレジストマスクを形成するための箇所
(以下、その他の箇所と記す)24が、第1マスクパタ
ーン22よりも光の透過率が低い材料で形成されてい
る。よって、マスク20は3種の異なる透光率を有する
材料で形成されたものとなっている。ここでは、第1マ
スクパターン22が半透明となるハーフトーンクロム
(Cr)からなり、第2マスクパターン23が透明な石
英製のガラスからなり、マスク本体21のその他の箇所
24が完全遮光体となるCr(図中ハッチングで示す)
で形成されている。
22および第2マスクパターン23とは異なる箇所2
4、つまり第1マスクパターン22および第2マスクパ
ターン23以外のレジストマスクを形成するための箇所
(以下、その他の箇所と記す)24が、第1マスクパタ
ーン22よりも光の透過率が低い材料で形成されてい
る。よって、マスク20は3種の異なる透光率を有する
材料で形成されたものとなっている。ここでは、第1マ
スクパターン22が半透明となるハーフトーンクロム
(Cr)からなり、第2マスクパターン23が透明な石
英製のガラスからなり、マスク本体21のその他の箇所
24が完全遮光体となるCr(図中ハッチングで示す)
で形成されている。
【0014】具体的には、ガラス基板上にCr薄膜が形
成され、Cr薄膜の上面からCr薄膜の膜厚のほぼ半分
の位置まで溝状にエッチングされて第1マスクパターン
22が形成されている。また、第1マスクパターン22
の溝の底部からガラス基板に達する状態でCr薄膜に孔
状の第2マスクパターン23が形成されている。よって
マスク20を平面視した場合に、第2マスクパターン2
3の形成位置にはガラス基板が設けられ、第1マスクパ
ターン22が半透明となるハーフトーンCr、その他の
箇所24が完全遮光体のCrがそれぞれ設けられた状態
となっている。
成され、Cr薄膜の上面からCr薄膜の膜厚のほぼ半分
の位置まで溝状にエッチングされて第1マスクパターン
22が形成されている。また、第1マスクパターン22
の溝の底部からガラス基板に達する状態でCr薄膜に孔
状の第2マスクパターン23が形成されている。よって
マスク20を平面視した場合に、第2マスクパターン2
3の形成位置にはガラス基板が設けられ、第1マスクパ
ターン22が半透明となるハーフトーンCr、その他の
箇所24が完全遮光体のCrがそれぞれ設けられた状態
となっている。
【0015】図4はこのようなマスク20を用いて露光
を行った際に、半導体ウエハ上に塗布されたレジスト膜
の上面に転写される光強度を等高線で示した平面図であ
り、図3(b)におけるA−B方向は図4におけるA−
B方向に対応している。また図5は図4のA−B間の断
面における光強度の分布を示した図であり、図6は図5
のレジスト膜を現像して得たレジストパターン形状の断
面図である。
を行った際に、半導体ウエハ上に塗布されたレジスト膜
の上面に転写される光強度を等高線で示した平面図であ
り、図3(b)におけるA−B方向は図4におけるA−
B方向に対応している。また図5は図4のA−B間の断
面における光強度の分布を示した図であり、図6は図5
のレジスト膜を現像して得たレジストパターン形状の断
面図である。
【0016】図4および図5に示すように、最も光の透
過率が高いガラスからなる第2マスクパターン23に対
応する部分は最も光強度が高く、ハーフトーンCrから
なる第1マスクパターン22に対応する部分は最も光強
度が高い部分の約半分の光強度になる。よって、図6に
示すように現像後のポジ型レジストは、遮光されたその
他の箇所24に対応する部分の高さを1とすると、第1
マスクパターン22に対応する部分の高さが約0.5と
なり、第2マスクパターン23に対応する部分が完全に
除去される。
過率が高いガラスからなる第2マスクパターン23に対
応する部分は最も光強度が高く、ハーフトーンCrから
なる第1マスクパターン22に対応する部分は最も光強
度が高い部分の約半分の光強度になる。よって、図6に
示すように現像後のポジ型レジストは、遮光されたその
他の箇所24に対応する部分の高さを1とすると、第1
マスクパターン22に対応する部分の高さが約0.5と
なり、第2マスクパターン23に対応する部分が完全に
除去される。
【0017】なお、上記例ではポジ型レジストの露光に
用いるマスクを説明したが、ネガ型レジストの露光に用
いるマスクには、第1マスクパターン22、第2マスク
パターン23、その他の箇所24の光の透過率を上記例
のマスク20と反転させたものを用いる。例えば第2マ
スクパターン23がCrで形成され、第1マスクパター
ン22が第2マスクパターン23よりも光の透過率が高
いハーフトーンCrで形成され、その他の箇所24が第
1マスクパターン23よりも光の透過率が高いガラスで
形成されたものを用いる。このマスクを用いてネガ型レ
ジストの露光、現像を行うことにより、図6と同様の断
面形状を有するレジストパターンを形成することができ
る。
用いるマスクを説明したが、ネガ型レジストの露光に用
いるマスクには、第1マスクパターン22、第2マスク
パターン23、その他の箇所24の光の透過率を上記例
のマスク20と反転させたものを用いる。例えば第2マ
スクパターン23がCrで形成され、第1マスクパター
ン22が第2マスクパターン23よりも光の透過率が高
いハーフトーンCrで形成され、その他の箇所24が第
1マスクパターン23よりも光の透過率が高いガラスで
形成されたものを用いる。このマスクを用いてネガ型レ
ジストの露光、現像を行うことにより、図6と同様の断
面形状を有するレジストパターンを形成することができ
る。
【0018】次に、本発明の半導体装置の製造方法の一
実施形態を図1および図2を用いて説明する。ここで
は、レジストとしてポジ型レジストを用いかつ図3に示
したマスク20を使用する場合を例にとって述べる。な
お、図2(a)〜(f)は本実施形態の製造方法の各工
程において、マスク20のA−B間に対応する半導体装
置の断面図である。
実施形態を図1および図2を用いて説明する。ここで
は、レジストとしてポジ型レジストを用いかつ図3に示
したマスク20を使用する場合を例にとって述べる。な
お、図2(a)〜(f)は本実施形態の製造方法の各工
程において、マスク20のA−B間に対応する半導体装
置の断面図である。
【0019】この半導体装置の製造方法では、まず図1
(a)に示すように例えば下層配線からなる下層導電層
1上に絶縁膜2が形成されたものを用意する。絶縁膜2
は例えば酸素原子を含む材料膜で形成されており、ここ
では例えばCVD法によって形成されたSiO2 膜から
なる。次いで、回転塗布法によって図1(b)および図
2(a)に示すように絶縁膜2上にポジ型のレジスト膜
3を形成する。
(a)に示すように例えば下層配線からなる下層導電層
1上に絶縁膜2が形成されたものを用意する。絶縁膜2
は例えば酸素原子を含む材料膜で形成されており、ここ
では例えばCVD法によって形成されたSiO2 膜から
なる。次いで、回転塗布法によって図1(b)および図
2(a)に示すように絶縁膜2上にポジ型のレジスト膜
3を形成する。
【0020】その後、図1(b)および図2(b)に示
すように、上記マスク20を用いたリソグラフィ(露
光、現像、ベーキング等)によって、レジスト膜3に配
線用の溝を形成するための溝パターン4とコンタクトホ
ールを形成するための孔パターン5とを形成する。この
際、溝パターン4を、この溝パターン4の底部にレジス
ト膜3を残した状態で形成する。また溝パターン4の底
部のレジスト膜3に、溝パターン4の底部から絶縁膜2
に達する状態で孔パターン5を形成する。
すように、上記マスク20を用いたリソグラフィ(露
光、現像、ベーキング等)によって、レジスト膜3に配
線用の溝を形成するための溝パターン4とコンタクトホ
ールを形成するための孔パターン5とを形成する。この
際、溝パターン4を、この溝パターン4の底部にレジス
ト膜3を残した状態で形成する。また溝パターン4の底
部のレジスト膜3に、溝パターン4の底部から絶縁膜2
に達する状態で孔パターン5を形成する。
【0021】前述したようにマスク20は、溝パターン
4を形成するための第1マスクパターン22がハーフト
ーンCrからなり、孔パターン5に形成するための第2
マスクパターン23がガラスからなるため(図3参
照)、このマスク20を用いることによって底部にレジ
スト膜3を残した状態に溝パターン4を形成でき、かつ
溝パターン4の底部から絶縁膜2に達する孔パターン5
を形成できる。
4を形成するための第1マスクパターン22がハーフト
ーンCrからなり、孔パターン5に形成するための第2
マスクパターン23がガラスからなるため(図3参
照)、このマスク20を用いることによって底部にレジ
スト膜3を残した状態に溝パターン4を形成でき、かつ
溝パターン4の底部から絶縁膜2に達する孔パターン5
を形成できる。
【0022】次に、溝パターン4および孔パターン5を
有するレジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチングする
条件のRIE等の異方性エッチングによって、図1
(c)および図2(e)に示すように絶縁膜2の溝パタ
ーン4に対応する位置に配線用の溝6を形成するととも
に絶縁膜2の孔パターン5に対応する位置にコンタクト
ホール7を形成する。このとき、溝6に連通しかつ下層
導電層1に達するコンタクトホール7を形成する。
有するレジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチングする
条件のRIE等の異方性エッチングによって、図1
(c)および図2(e)に示すように絶縁膜2の溝パタ
ーン4に対応する位置に配線用の溝6を形成するととも
に絶縁膜2の孔パターン5に対応する位置にコンタクト
ホール7を形成する。このとき、溝6に連通しかつ下層
導電層1に達するコンタクトホール7を形成する。
【0023】上記のエッチングは、例えば次のようにし
て行う。まず、絶縁膜2のエッチング速度(Etching Ra
te) とレジスト膜3のエッチング速度がほぼ同じになる
条件、すなわち絶縁膜2とレジスト膜3とのエッチング
選択比がほぼ1になる条件(以下、第1条件と記す)に
てエッチングを進める。この結果、図2(c)に示すよ
うに、上記孔パターン5の直下の絶縁膜2がエッチング
されるとともにレジスト膜3全体がエッチバックされ
る。
て行う。まず、絶縁膜2のエッチング速度(Etching Ra
te) とレジスト膜3のエッチング速度がほぼ同じになる
条件、すなわち絶縁膜2とレジスト膜3とのエッチング
選択比がほぼ1になる条件(以下、第1条件と記す)に
てエッチングを進める。この結果、図2(c)に示すよ
うに、上記孔パターン5の直下の絶縁膜2がエッチング
されるとともにレジスト膜3全体がエッチバックされ
る。
【0024】そして、溝パターン4の底部に残したレジ
スト膜3が除去されるまで第1条件によるエッチングを
行うことによって、絶縁膜2の溝パターン4に対応する
部分2aは表面が外部に露出し、絶縁膜2の孔パターン
5に対応する部分には下層導電層1に達していない凹部
2bが形成される。つまり、溝パターン4および孔パタ
ーン5を有するレジスト膜3の形状が絶縁膜2に転写さ
れる。
スト膜3が除去されるまで第1条件によるエッチングを
行うことによって、絶縁膜2の溝パターン4に対応する
部分2aは表面が外部に露出し、絶縁膜2の孔パターン
5に対応する部分には下層導電層1に達していない凹部
2bが形成される。つまり、溝パターン4および孔パタ
ーン5を有するレジスト膜3の形状が絶縁膜2に転写さ
れる。
【0025】溝パターン4の底部に残したレジスト膜3
が除去された時点で、絶縁膜2に対するレジスト膜3の
エッチング選択比が1より大きくなる条件、すなわち絶
縁膜2のエッチング速度がレジスト膜3のエッチング速
度よりも速くなる条件(以下、第2条件と記す)に切り
替えてエッチングを進める。これにより、レジスト膜3
が除去されて表面が露出した箇所の絶縁膜2が表面形状
を維持しつつエッチングされる。したがって、図2
(d)に示すように、溝パターン4が転写された部分2
aがエッチングされて配線用の溝6が形成されるととも
に、孔パターン5が転写されて形成された凹部2bの底
部に残っている絶縁膜2が除去されて下層導電層1に達
するコンタクトホール7が形成される。
が除去された時点で、絶縁膜2に対するレジスト膜3の
エッチング選択比が1より大きくなる条件、すなわち絶
縁膜2のエッチング速度がレジスト膜3のエッチング速
度よりも速くなる条件(以下、第2条件と記す)に切り
替えてエッチングを進める。これにより、レジスト膜3
が除去されて表面が露出した箇所の絶縁膜2が表面形状
を維持しつつエッチングされる。したがって、図2
(d)に示すように、溝パターン4が転写された部分2
aがエッチングされて配線用の溝6が形成されるととも
に、孔パターン5が転写されて形成された凹部2bの底
部に残っている絶縁膜2が除去されて下層導電層1に達
するコンタクトホール7が形成される。
【0026】ここで、上記した第1条件、第2条件の切
り替えのタイミングは、例えばそれぞれの条件のエッチ
ングをいずれも炭素原子を含むガスを用いて行い、炭素
原子と絶縁膜2を構成する酸素原子とが反応して得られ
る一酸化炭素の発光強度をモニターすることによって行
う。つまり、レジスト膜3がエッチバックされて溝パタ
ーン4に対応する位置の絶縁膜2の表面が露出し、この
部分のエッチングが始まると、絶縁膜2のエッチング面
積が変化するために一酸化炭素の発生率が高くなり、一
酸化炭素の発光強度が変化する。発光強度のモニターに
よってこの変化を検出した時点で第1条件から第2条件
への切り替えを行う。上記炭素原子を含むエッチングガ
スとしては、例えばフロロカーボン系(Cx Fy )のガ
スが挙げられる。
り替えのタイミングは、例えばそれぞれの条件のエッチ
ングをいずれも炭素原子を含むガスを用いて行い、炭素
原子と絶縁膜2を構成する酸素原子とが反応して得られ
る一酸化炭素の発光強度をモニターすることによって行
う。つまり、レジスト膜3がエッチバックされて溝パタ
ーン4に対応する位置の絶縁膜2の表面が露出し、この
部分のエッチングが始まると、絶縁膜2のエッチング面
積が変化するために一酸化炭素の発生率が高くなり、一
酸化炭素の発光強度が変化する。発光強度のモニターに
よってこの変化を検出した時点で第1条件から第2条件
への切り替えを行う。上記炭素原子を含むエッチングガ
スとしては、例えばフロロカーボン系(Cx Fy )のガ
スが挙げられる。
【0027】この検出方法によれば、たとえ溝パターン
4の表面が平坦に形成されてなくても、溝パターン4の
底部に残したレジスト膜3が除去された時点を常に精度
良く検出できるため、エッチング条件の切り替えに用い
る検出方法として非常に好適である。なお、溝パターン
4の表面が平坦に形成されれば、エッチング時間等によ
ってエッチング条件の切り替えを行うことができるのは
もちろんである。
4の表面が平坦に形成されてなくても、溝パターン4の
底部に残したレジスト膜3が除去された時点を常に精度
良く検出できるため、エッチング条件の切り替えに用い
る検出方法として非常に好適である。なお、溝パターン
4の表面が平坦に形成されれば、エッチング時間等によ
ってエッチング条件の切り替えを行うことができるのは
もちろんである。
【0028】また第1条件から第2条件への、絶縁膜2
に対するレジスト膜3のエッチング選択比の切り替え
は、例えばエッチングガス種やエッチングガスの流量比
を変える等によって行う。第1条件および第2条件にお
けるエッチングガス種および流量の一例を以下に示す。
に対するレジスト膜3のエッチング選択比の切り替え
は、例えばエッチングガス種やエッチングガスの流量比
を変える等によって行う。第1条件および第2条件にお
けるエッチングガス種および流量の一例を以下に示す。
【0029】第1条件: エッチングガスおよび流量;C4 F8 /CO/Ar/O
2:4sccm/150sccm/150sccm/1
5sccm 第2条件: エッチングガスおよび流量;C4 F8 /CO/Ar:4
sccm/150sccm/150sccm ここで、sccmは標準状態における体積流量(cm3
/分)である。
2:4sccm/150sccm/150sccm/1
5sccm 第2条件: エッチングガスおよび流量;C4 F8 /CO/Ar:4
sccm/150sccm/150sccm ここで、sccmは標準状態における体積流量(cm3
/分)である。
【0030】こうして絶縁膜2に配線用の溝6およびコ
ンタクトホール7を形成した後は、図2(e)に示すよ
うに絶縁膜2上に残存しているレジスト膜3を除去す
る。次いで、絶縁膜2上に例えばAl、Cu、Al−C
u等の配線材料からなる膜を成膜するとともにこの配線
材料を配線用の溝6内およびコンタクトホール7内に埋
め込む。そして、例えばCMP法によって絶縁膜2の上
面が露出する位置まで配線材料膜を除去して表面を平坦
化する。これにより、配線用の溝6内に配線材料を埋め
込んでなる上層配線8と、コンタクトホール7内に配線
材料を埋め込んでなりかつ上層配線8に連続して形成さ
れたもので、上層配線8と下層導電層1とを導通するコ
ンタクト部9とを形成する。
ンタクトホール7を形成した後は、図2(e)に示すよ
うに絶縁膜2上に残存しているレジスト膜3を除去す
る。次いで、絶縁膜2上に例えばAl、Cu、Al−C
u等の配線材料からなる膜を成膜するとともにこの配線
材料を配線用の溝6内およびコンタクトホール7内に埋
め込む。そして、例えばCMP法によって絶縁膜2の上
面が露出する位置まで配線材料膜を除去して表面を平坦
化する。これにより、配線用の溝6内に配線材料を埋め
込んでなる上層配線8と、コンタクトホール7内に配線
材料を埋め込んでなりかつ上層配線8に連続して形成さ
れたもので、上層配線8と下層導電層1とを導通するコ
ンタクト部9とを形成する。
【0031】このように本実施形態では、1回のリソグ
ラフィによってレジスト膜3に溝パターン4と孔パター
ン5とを形成するので、従来法のように配線用の溝パタ
ーンとコンタクトホール用の孔パターンとを別々のリソ
グラフィで行うことによるマスクの重ね合わせズレが発
生することがない。このため、配線の微細化が進展して
もマスクの重ね合わせズレの発生に起因する半導体装置
の電気的信頼性の低下を確実に防止することができる。
ラフィによってレジスト膜3に溝パターン4と孔パター
ン5とを形成するので、従来法のように配線用の溝パタ
ーンとコンタクトホール用の孔パターンとを別々のリソ
グラフィで行うことによるマスクの重ね合わせズレが発
生することがない。このため、配線の微細化が進展して
もマスクの重ね合わせズレの発生に起因する半導体装置
の電気的信頼性の低下を確実に防止することができる。
【0032】また、1回のリソグラフィ工程で済むこと
からセルフアライン技術を必要としない。よって、デュ
アルダマシン法を用いる従来法のようにエッチングスト
ッパー層を形成するのためのCVD工程が不要になり、
下層導電層1上に絶縁膜2を形成する1回だけのCVD
工程で済むため、成膜工程を大幅に削減することができ
る。さらにレジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチング
する条件のエッチングを行い、配線用の溝6を形成する
とともにコンタクトホール7を形成するため、1回のエ
ッチング工程で済む。
からセルフアライン技術を必要としない。よって、デュ
アルダマシン法を用いる従来法のようにエッチングスト
ッパー層を形成するのためのCVD工程が不要になり、
下層導電層1上に絶縁膜2を形成する1回だけのCVD
工程で済むため、成膜工程を大幅に削減することができ
る。さらにレジスト膜3とともに絶縁膜2をエッチング
する条件のエッチングを行い、配線用の溝6を形成する
とともにコンタクトホール7を形成するため、1回のエ
ッチング工程で済む。
【0033】したがって、1回のリソグラフィ工程、1
回の成膜工程、1回のエッチング工程で済み、工程数を
大幅に削減することができるので、製造歩留りを向上さ
せることができ、製造コストの低減を図ることができ
る。また少ない工程数で製造できるため、半導体装置の
信頼性を向上させることができる。よって、本実施形態
に係る半導体装置の製造方法を用いれば、微細でしかも
電気的信頼性の高い多層配線を少ない工程数で形成でき
る。さらにコスト的なメリットが出ることにより、デュ
アルダマシン法の採用も可能になり、これにより次世代
に要求される配線の低抵抗化、デバイスの高速化、平坦
性の向上も図ることができる。
回の成膜工程、1回のエッチング工程で済み、工程数を
大幅に削減することができるので、製造歩留りを向上さ
せることができ、製造コストの低減を図ることができ
る。また少ない工程数で製造できるため、半導体装置の
信頼性を向上させることができる。よって、本実施形態
に係る半導体装置の製造方法を用いれば、微細でしかも
電気的信頼性の高い多層配線を少ない工程数で形成でき
る。さらにコスト的なメリットが出ることにより、デュ
アルダマシン法の採用も可能になり、これにより次世代
に要求される配線の低抵抗化、デバイスの高速化、平坦
性の向上も図ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、1回のリソグラフィによって
レジスト膜に溝パターンと孔パターンとを形成するの
で、従来のようにマスクの重ね合わせズレが発生せず、
これに起因する半導体装置の電気的信頼性の低下を確実
に防止することができる。また1回のリソグラフィ工程
で済むことからセルフアライン技術を必要としないた
め、デュアルダマシン法を用いる従来法に比較して導電
層上への成膜工程を大幅に削減することができる。さら
に1回のエッチング工程で配線用の溝を形成するととも
にコンタクトホールを形成するため、エッチング工程数
も削減することができる。したがって、工程数を大幅に
削減することができるので、製造歩留りを向上させるこ
とができるとともに半導体装置の信頼性の向上を図りつ
つ微細化を進展させることができる。
装置の製造方法によれば、1回のリソグラフィによって
レジスト膜に溝パターンと孔パターンとを形成するの
で、従来のようにマスクの重ね合わせズレが発生せず、
これに起因する半導体装置の電気的信頼性の低下を確実
に防止することができる。また1回のリソグラフィ工程
で済むことからセルフアライン技術を必要としないた
め、デュアルダマシン法を用いる従来法に比較して導電
層上への成膜工程を大幅に削減することができる。さら
に1回のエッチング工程で配線用の溝を形成するととも
にコンタクトホールを形成するため、エッチング工程数
も削減することができる。したがって、工程数を大幅に
削減することができるので、製造歩留りを向上させるこ
とができるとともに半導体装置の信頼性の向上を図りつ
つ微細化を進展させることができる。
【図1】(a)〜(c)は本発明の一実施形態を工程順
に示す斜視図である。
に示す斜視図である。
【図2】(a)〜(f)は本発明の一実施形態を工程順
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図3】実施形態に用いるマスクの一例を説明する図で
あり(a)は平面図、(b)は(a)における部分拡大
平面図である。
あり(a)は平面図、(b)は(a)における部分拡大
平面図である。
【図4】レジスト膜の上面に転写される光強度を等高線
で示した平面図である。
で示した平面図である。
【図5】図4のA−B間の断面における光強度の分布を
示した図である。
示した図である。
【図6】図5のレジスト膜を現像して得たレジストパタ
ーン形状の断面図である。
ーン形状の断面図である。
【図7】(a)〜(e)は従来法の一例を工程順に示す
断面図である。
断面図である。
1 下層導電層 2 絶縁膜 3 レジスト膜
4 溝パターン 5 孔パターン 6 配線用の溝 7 コンタクト
ホール 20 マスク 21 マスク本体 22 第1マス
クパターン 23 第2マスクパターン 24 その他の箇所
4 溝パターン 5 孔パターン 6 配線用の溝 7 コンタクト
ホール 20 マスク 21 マスク本体 22 第1マス
クパターン 23 第2マスクパターン 24 その他の箇所
Claims (9)
- 【請求項1】 導電層上に形成された絶縁膜上にレジス
ト膜を形成した後、リソグラフィによって該レジスト膜
に、配線用の溝を形成するための溝パターンを該溝パタ
ーンの底部にレジスト膜を残した状態で形成するととも
に、前記溝パターンの底部のレジスト膜に該底部から前
記絶縁膜に達する状態でコンタクトホールを形成するた
めの孔パターンを形成する第1工程と、 前記レジスト膜とともに前記絶縁膜をエッチングする条
件のエッチングによって、前記絶縁膜の前記溝パターン
に対応する位置に配線用の溝を形成するとともに前記絶
縁膜の前記孔パターンに対応する位置に前記溝に連通し
かつ前記導電層に達するコンタクトホールを形成する第
2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。 - 【請求項2】 前記レジスト膜にはポジ型のレジスト膜
を用い、 前記第1工程の際のリソグラフィで用いるマスクには、
マスク本体に前記溝パターンを形成するための第1マス
クパターンと前記孔パターンを形成するための第2マス
クパターンとが前記溝パターンと前記孔パターンとの位
置関係に対応する状態で形成されているとともに、第1
マスクパターンが前記2マスクパターンよりも光の透過
率が低い材料で形成され、かつ前記マスク本体のこれら
第1マスクパターンおよび第2マスクパターンとは異な
る箇所が該第1マスクパターンよりも光の透過率が低い
材料で形成されているものを用い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。 - 【請求項3】 前記レジスト膜にはネガ型のレジスト膜
を用い、 前記第1工程の際のリソグラフィで用いるマスクには、
マスク本体に前記溝パターンを形成するための第1マス
クパターンと前記孔パターンを形成するための第2マス
クパターンとが前記溝パターンと前記孔パターンとの位
置関係に対応する状態で形成されているとともに、第1
マスクパターンが前記2マスクパターンよりも光の透過
率が高い材料で形成され、かつ前記マスク本体のこれら
第1マスクパターンおよび第2マスクパターンとは異な
る箇所が該第1マスクパターンよりも光の透過率が高い
材料で形成されているものを用い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。 - 【請求項4】 前記第2工程の際には、前記レジスト膜
と前記絶縁膜とのエッチング選択比がほぼ1になる条件
にてエッチング進め、これにより前記溝パターンの底部
に残したレジスト膜が除去された時点で前記絶縁膜に対
する前記レジスト膜のエッチング選択比が1より大きく
なる条件に切り替えてエッチングを進めることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記第2工程の際には、前記レジスト膜
と前記絶縁膜とのエッチング選択比がほぼ1になる条件
にてエッチング進め、これにより前記溝パターンの底部
に残したレジスト膜が除去された時点で前記絶縁膜に対
する前記レジスト膜のエッチング選択比が1より大きく
なる条件に切り替えてエッチングを進めることを特徴と
する請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記第2工程の際には、前記レジスト膜
と前記絶縁膜とのエッチング選択比がほぼ1になる条件
にてエッチング進め、これにより前記溝パターンの底部
に残したレジスト膜が除去された時点で前記絶縁膜に対
する前記レジスト膜のエッチング選択比が1より大きく
なる条件に切り替えてエッチングを進めることを特徴と
する請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記絶縁膜は酸素原子を含む材料膜から
なり、 前記第2工程の際には、炭素原子を含むガスを用いてエ
ッチングを行うとともに、該炭素原子と前記酸素原子と
が反応して得られる一酸化炭素の発光強度をモニター
し、 前記発光強度の変化が検出された時点で前記エッチング
の条件の切り替えを行うことを特徴とする請求項4記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記絶縁膜は酸素原子を含む材料膜から
なり、 前記第2工程の際には、炭素原子を含むガスを用いてエ
ッチングを行うとともに、該炭素原子と前記酸素原子と
が反応して得られる一酸化炭素の発光強度をモニター
し、 前記発光強度の変化が検出された時点で前記エッチング
の条件の切り替えを行うことを特徴とする請求項5記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記絶縁膜は酸素原子を含む材料膜から
なり、 前記第2工程の際には、炭素原子を含むガスを用いてエ
ッチングを行うとともに、該炭素原子と前記酸素原子と
が反応して得られる一酸化炭素の発光強度をモニター
し、 前記発光強度の変化が検出された時点で前記エッチング
の条件の切り替えを行うことを特徴とする請求項6記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12386997A JPH10313006A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12386997A JPH10313006A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10313006A true JPH10313006A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14871399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12386997A Pending JPH10313006A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10313006A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100798166B1 (ko) * | 1999-06-04 | 2008-01-24 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP12386997A patent/JPH10313006A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100798166B1 (ko) * | 1999-06-04 | 2008-01-24 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
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