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JPS6258141B2 - - Google Patents
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JPS6258141B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6258141B2
JPS6258141B2 JP52128469A JP12846977A JPS6258141B2 JP S6258141 B2 JPS6258141 B2 JP S6258141B2 JP 52128469 A JP52128469 A JP 52128469A JP 12846977 A JP12846977 A JP 12846977A JP S6258141 B2 JPS6258141 B2 JP S6258141B2
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JP
Japan
Prior art keywords
silicon oxide
oxide film
film
cross
photoresist
Prior art date
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Application number
JP52128469A
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Japanese (ja)
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JPS5461479A (en
Inventor
Koji Yamada
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はフオトレジスト材料としてケイ皮酸系
フオトレジストを利用し、適当な条件を用いるこ
とによりシリコン酸化膜のエツチング時にシリコ
ン酸化膜断面に傾斜面を形成する半導体装置の製
造方法に関するものである。 従来、シリコン酸化膜に窓を開けるフオトエツ
チング法に関して、使用する有機高分子薄膜材料
はイソプレン等を主成分とするゴム系フオトレジ
ストが一般的であり、第1図に示す様にゴム系フ
オトレジスト材料1を使用してフオトエツチング
したシリコン酸化膜2の断面3は、シリコン4の
表面に対し、角度70〜90゜とほぼ垂直になつい
る。この為、例えば第2図に示す様にアルミ蒸着
する際垂直なシリコン酸化膜断面部5では、アル
ミ蒸着膜厚が薄くなり、アルミ膜6が断部で切断
しやすくなる。また、スピンオン拡散方式では、
第3図に示す様に、シリコンウエハーに拡散源を
塗布する際、窓の垂直なシリコン酸化膜断面の内
側7で拡散源8の膜厚が厚くなり、拡散領域の周
囲の部分でシリコンがアタツクされる。また、第
4図に示す様に、シリコン酸化膜上に有機高分子
材料を塗布し、有機高分子薄膜9を形成する際に
も、垂直なシリコン酸化膜断面部では、切断ない
しは薄膜の膜厚が不均一になりがちである。 この様なほぼ垂直に切り立つたシリコン酸化膜
断部を回避し、ゆるやかな傾斜面をもたせるた
め、次の様なテーパーエツチング法が提案されて
いる。すなわち、シリコン酸化膜上にシリコン酸
化膜よりエツチング速度が速い物質を形成し、エ
ツチング速度の差を利用する方法で、シリコン酸
化膜上に密度の異なるシリコン酸化膜を気相成長
するないしは塗布する、またリンガラス層を形成
することにより、シリコン酸化膜のフツ酸又はフ
ツ化アンモニウム水溶液混合液によるエツテング
速度の差を利用してテーパーエツテングする方法
がある。 しかしながら、この方法は量産時の再現性に乏
しい、処理が複雑で処理工数が多くかかる、シリ
コン又はシリコン酸化膜表面の汚染の原因とな
る、適当な傾斜角にならない等の欠点があつた。 また、市販されているゴム系フオトレジスト熱
酸化膜表面に水分子等が化学吸着されていない限
り、シリコン酸化膜表面上にフオトレジスト膜を
形成し、液温20〜25℃程度のフツ酸1容積及びフ
ツ化アンモニウム水溶液6容積の混合系ではアン
ダーカツト(シリコン膜下のシリコン酸化膜が横
方向にエツチングされる現象)及びシリコン酸化
膜断面のゆるやかな傾斜は発生しない。本発明に
よるKPR(コダツク社商品名)等で代表される
ケイ皮酸系フオトレジストはそのシリコン熱酸化
膜に対する結合力ゴム系フオトレジストよりは小
さく、適当な条件を用いることにより、テーパー
エツチングを実施することが可能である。 以下にその実施例を説明する。 ポリケイ皮酸ビニル等を主成分とするネガ型
(光不溶化型)フオトレジストは粘度は15センチ
ポイズで、シリコン酸化膜上への塗布時の回転数
を毎分800回転により約0.5μのフオトレジスト膜
厚が得られる。第5図に示す様に、シリコンウエ
ハー10を水蒸気雰囲気中で熱酸化し、シリコン
酸化膜11を膜厚1.0〜1.2μ程度形成し、直ちに
フオトレジストを上記条件で塗布する。次に60〜
90℃、望しくは70℃、窒素雰囲気中で10分以下の
時間熱処理する。次にフオトマスクを通してフオ
トレジスト膜に紫外線を照射し、紫外線の照射さ
れない部分はフオトレジストが末重合のためキシ
レンとエチルセルソルブアセテートの混合系並び
にイソプロピルアルコールに溶解し末重合部分の
フオトレジストを除去する。次にフオトレジスト
膜12とシリコン酸化膜の結合力を高めるため、
熱処理を窒素雰囲気中で150〜180℃において30〜
60分行なう。次にフオトレジストでマスキングさ
れていないシリコン酸化膜のエツチングを液温20
〜25℃のフツ酸及びフツ化アンモニウム水溶液混
合系(1容積対6容積)で15分程度行なう。シリ
コン酸化膜エツチング速度は毎分約1000Å程度で
あるので、1.2μのシリコン酸化膜に対して約3
分の過剰エツチングとなる。以上の様にして、第
6図に示す様にシリコン酸化膜の断面13はゆる
やかな斜面を持つことができる。 ここで、第7図に示す様にシリコン酸化膜厚を
tμ、ウエハー上面から見たシリコン酸化膜の断
面部でのテーパー量をdμ、またテーパーエツチ
ングによる傾斜角をθ゜とすると、 tanθ=t/d となる。 上記の方法をゴム系レジスト使用のフオトエツ
チング法と比較すると、
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a cinnamic acid photoresist is used as a photoresist material and a sloped surface is formed in the cross section of a silicon oxide film during etching of the silicon oxide film by using appropriate conditions. Conventionally, in the photoetching method for opening windows in silicon oxide films, the organic polymer thin film material used is generally a rubber-based photoresist whose main component is isoprene. The cross section 3 of the silicon oxide film 2 photoetched using the material 1 is approximately perpendicular to the surface of the silicon 4 at an angle of 70 to 90 degrees. For this reason, as shown in FIG. 2, for example, when aluminum is deposited, the thickness of the aluminum evaporated film becomes thinner at the vertical silicon oxide film cross section 5, and the aluminum film 6 becomes easier to cut at the cross section. In addition, in the spin-on diffusion method,
As shown in FIG. 3, when a diffusion source is applied to a silicon wafer, the film thickness of the diffusion source 8 becomes thicker on the inside 7 of the vertical silicon oxide film cross section of the window, and the silicon is attacked around the diffusion region. be done. Furthermore, as shown in FIG. 4, even when an organic polymer material is coated on a silicon oxide film to form an organic polymer thin film 9, the thickness of the thin film may be cut or tends to be uneven. The following taper etching method has been proposed in order to avoid such a nearly vertical cut in the silicon oxide film and provide a gently sloped surface. That is, a substance having a faster etching rate than the silicon oxide film is formed on the silicon oxide film, and silicon oxide films with different densities are vapor-phase grown or coated on the silicon oxide film by a method that takes advantage of the difference in etching rate. There is also a method of forming a phosphor glass layer and performing taper etching by utilizing the difference in etching speed of a silicon oxide film with a mixture of fluoric acid or ammonium fluoride aqueous solution. However, this method has drawbacks such as poor reproducibility during mass production, complicated processing and a large number of processing steps, contamination of the silicon or silicon oxide film surface, and failure to obtain an appropriate tilt angle. In addition, unless water molecules, etc. are chemically adsorbed on the surface of a commercially available rubber photoresist thermal oxide film, a photoresist film is formed on the silicon oxide film surface, and a hydrofluoric acid 1 In the mixed system of 6 volumes of the ammonium fluoride aqueous solution, undercuts (a phenomenon in which the silicon oxide film beneath the silicon film is etched in the lateral direction) and gentle inclinations in the cross section of the silicon oxide film do not occur. The cinnamic acid photoresist typified by KPR (trade name of Kodak Co., Ltd.) according to the present invention has a smaller bonding force to the silicon thermal oxide film than the rubber photoresist, and taper etching can be performed using appropriate conditions. It is possible to do so. Examples thereof will be described below. Negative (photo-insolubilized) photoresist whose main component is polyvinyl cinnamate, etc. has a viscosity of 15 centipoise, and when applied onto a silicon oxide film at a rotation speed of 800 rpm, a photoresist film with a thickness of approximately 0.5μ is formed. Thickness can be obtained. As shown in FIG. 5, a silicon wafer 10 is thermally oxidized in a steam atmosphere to form a silicon oxide film 11 with a thickness of about 1.0 to 1.2 μm, and immediately a photoresist is applied under the above conditions. Next 60~
Heat treatment is performed at 90°C, preferably 70°C, in a nitrogen atmosphere for 10 minutes or less. Next, the photoresist film is irradiated with ultraviolet rays through a photomask, and in the areas not irradiated with ultraviolet rays, the photoresist is partially polymerized, so it is dissolved in a mixed system of xylene and ethyl cellosolve acetate and isopropyl alcohol, and the photoresist in the partially polymerized areas is removed. . Next, in order to increase the bonding strength between the photoresist film 12 and the silicon oxide film,
Heat treatment at 150-180℃ in nitrogen atmosphere for 30~
Do it for 60 minutes. Next, the silicon oxide film not masked with photoresist was etched at a temperature of 20°C.
This is carried out for about 15 minutes in a mixed system of hydrofluoric acid and ammonium fluoride aqueous solution (1 volume to 6 volumes) at ~25°C. The silicon oxide film etching rate is approximately 1000 Å per minute, so for a silicon oxide film of 1.2μ, approximately 3
This results in excessive etching. In this manner, the cross section 13 of the silicon oxide film can have a gentle slope as shown in FIG. Here, as shown in FIG. 7, if the thickness of the silicon oxide film is tμ, the amount of taper in the cross section of the silicon oxide film viewed from the top of the wafer is dμ, and the angle of inclination due to taper etching is θ°, then tanθ=t /d. Comparing the above method with the photoetching method using rubber resist,

【表】 となり、ポリケイ皮酸ビニル等のケイ皮酸フオト
レジスト使用によるテーパーエツチは可能であ
る。 また、ポリケイ皮酸ビニル等のケイ皮酸系のフ
オトレジスト使用による傾斜面の形成は再現性が
ある。 本発明による効果は上記の様な構成にしたこと
により、シリコン酸化膜エツチング断面を傾斜面
にすることができ、傾斜面を形成するため複雑な
製造方法を実施せず安定した傾斜面及び工程を確
保できる。また第8図に示す様に、アルミ膜14
の切断を防止でき、スピンオン拡散源を均一に塗
布でき、また有機高分子薄膜を均一に塗布でき
る。
[Table] Therefore, taper etching is possible using a cinnamic acid photoresist such as polyvinyl cinnamate. Furthermore, the formation of inclined surfaces using a cinnamic acid-based photoresist such as polyvinyl cinnamate is reproducible. The effect of the present invention is that by having the above-mentioned structure, the etched cross section of the silicon oxide film can be made into a sloped surface, and a stable sloped surface and process can be achieved without implementing a complicated manufacturing method to form the sloped surface. Can be secured. Further, as shown in FIG. 8, the aluminum film 14
The spin-on diffusion source can be uniformly applied, and the organic polymer thin film can be uniformly applied.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はゴム系フオトレジストを用いた場合の
シリコン酸化膜エツチング断面図、第2図は従来
の垂直なシリコン酸化膜断面上にアルミ膜を形成
した場合のシリコン酸化断面とアルミ膜の断面
図、第3図は従来のシリコン酸化膜断面にスピン
オン拡散源を塗布した場合の、拡散領域の断面
図、第4図は従来のシリコン酸化膜断面に有機高
分子薄膜を形成した場合のシリコン酸化膜断面と
有機高分子薄膜の断面図、第5図は、シリコン酸
化膜上にケイ皮酸系フオトレジスト膜を成した断
面図、第6図は本発明により形成されたシリコン
酸化膜の傾傾斜面の断面図、第7図は実験で用い
た測定個所を示す断面図、第8図はテーパーエツ
チング法によるシリコン酸化膜の傾斜面を利用
し、アルミ膜の切断を防止する効果を示す断面図
である。 1……ゴム系フオトレジスト膜、2……シリコ
ン酸化膜、3……シリコン酸化膜の断面、4……
シリコン面、5……シリコン酸化膜断面部、6…
…アルミ膜、7……シリコン酸化膜断面の内側、
8……塗布した拡散源、9……有機高分子薄膜、
10……シリコンウエハー、11……シリコン酸
化膜、12……KPR膜、13……傾斜面を持つ
シリコン酸化膜断面、14……アルミ膜である。
Figure 1 is a cross-sectional view of a silicon oxide film etched when a rubber-based photoresist is used, and Figure 2 is a cross-sectional view of a silicon oxide film and an aluminum film when an aluminum film is formed on a conventional vertical silicon oxide film cross-section. , Figure 3 is a cross-sectional view of a diffusion region when a spin-on diffusion source is applied to a cross-section of a conventional silicon oxide film, and Figure 4 is a cross-sectional view of a silicon oxide film when an organic polymer thin film is formed on a cross-section of a conventional silicon oxide film. 5 is a cross-sectional view of a cinnamic acid photoresist film formed on a silicon oxide film, and FIG. 6 is a slanted surface of a silicon oxide film formed according to the present invention. Figure 7 is a cross-sectional view showing the measurement points used in the experiment, and Figure 8 is a cross-sectional view showing the effectiveness of the tapered etching method in preventing cutting of the aluminum film using the sloped surface of the silicon oxide film. be. 1...Rubber photoresist film, 2...Silicon oxide film, 3...Cross section of silicon oxide film, 4...
Silicon surface, 5...Silicon oxide film cross section, 6...
...aluminum film, 7...inner side of silicon oxide film cross section,
8...Applied diffusion source, 9...Organic polymer thin film,
10...Silicon wafer, 11...Silicon oxide film, 12...KPR film, 13...Silicon oxide film cross section with an inclined surface, 14...Aluminum film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ケイ皮酸系フオトレジストをシリコン酸化膜
表面に塗布する工程と、60〜90℃の温度でかつ窒
素雰囲気中で10分以下の時間熱処理する工程と、
フオトマスクを用いて露光する工程と、キシレン
とエチルセルソルブアセテートの混合液系並びに
イソプロピルアルコールを用いて現像する工程
と、150〜180℃の温度でかつ窒素雰囲気中で30〜
60分間熱処理する工程と、フツ酸系のエツチング
液でシリコン酸化膜をエツチングする工程とを含
み、これらの工程により前記シリコン酸化膜に対
しテーパー角が10゜乃至20゜のテーパーエツチン
グを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A step of applying a cinnamic acid photoresist to the surface of the silicon oxide film, and a step of heat treatment at a temperature of 60 to 90°C in a nitrogen atmosphere for 10 minutes or less,
A step of exposing using a photomask, a step of developing using a mixed liquid system of xylene and ethyl cellosolve acetate and isopropyl alcohol, and a step of developing at a temperature of 150 to 180°C in a nitrogen atmosphere for 30 to 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
It includes a step of heat treatment for 60 minutes and a step of etching the silicon oxide film with a hydrofluoric acid-based etching solution, and through these steps, the silicon oxide film is etched with a taper angle of 10° to 20°. A method for manufacturing a featured semiconductor device.
JP12846977A 1977-10-25 1977-10-25 Manufacture for semiconductor device Granted JPS5461479A (en)

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JPS5461479A JPS5461479A (en) 1979-05-17
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4842682A (en) * 1971-09-29 1973-06-21

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JPS5461479A (en) 1979-05-17

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