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JPH0367335B2 - - Google Patents
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JPH0367335B2 - - Google Patents

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JPH0367335B2
JPH0367335B2 JP57151507A JP15150782A JPH0367335B2 JP H0367335 B2 JPH0367335 B2 JP H0367335B2 JP 57151507 A JP57151507 A JP 57151507A JP 15150782 A JP15150782 A JP 15150782A JP H0367335 B2 JPH0367335 B2 JP H0367335B2
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JP
Japan
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pattern
resist
mask
forming
dummy
Prior art date
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Application number
JP57151507A
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Japanese (ja)
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Mikio Segawa
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00Etching of wafers, substrates or parts of devices

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は緩やかな段差を備えたパターン形成方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a pattern with gentle steps.

(b) 技術の背景 多層集積回路にはICのように半導体単結晶基
板上に形成されたもの、磁気バブルメモリ素子の
ように磁性ガーネツト結晶基板上に形成されたも
の、ハイブリツドICのように磁器基板上に形成
されたものがあり、何れも基板上に回路パターン
が層形成されている。
(b) Background of technology Multilayer integrated circuits include those formed on semiconductor single crystal substrates such as ICs, those formed on magnetic garnet crystal substrates such as magnetic bubble memory elements, and those formed on magnetic garnet crystal substrates such as hybrid ICs. Some are formed on a substrate, and in both cases, a circuit pattern is formed in layers on the substrate.

本発明は薄い絶縁層を距てて上下に回路パター
ンが存在する場合に生ずる段差の影響を緩和した
下層パターンの形成法についてのものである。
The present invention relates to a method for forming a lower layer pattern that alleviates the effect of a step difference that occurs when circuit patterns are placed above and below a thin insulating layer.

(c) 従来技術と問題点 基板上に形成される微細パターンは大部分の場
合薄膜形成技術とホトエツチング技術とを用いた
写真蝕刻技術で作られている。また多層構成され
た微細パターンを絶縁するための絶縁層な真空蒸
着法、CVD法(化学的気相成長法)、スピンコー
ト法などを用いて作られているが絶縁層の厚さが
薄いため段差を生じ、そのため段差部上に形成さ
れたパターンは断線が起り易く、また特性変化を
生じ易い。
(c) Prior Art and Problems In most cases, fine patterns formed on substrates are made by photolithography using thin film formation technology and photoetching technology. In addition, insulating layers to insulate multilayered fine patterns are made using vacuum evaporation, CVD (chemical vapor deposition), spin coating, etc., but the insulating layers are thin. A step is formed, and therefore, the pattern formed on the step is likely to be disconnected and change in characteristics.

以下、半導体ICおよびバブルメモリチツプを
例として説明する。
In the following, a semiconductor IC and a bubble memory chip will be explained as examples.

半導体ICの形成において、同一基板上に形成
されている多数の素子は相互に配線接続されてい
るが、このための導体配線は縦方向および横方向
に数多くパターン形成され、絶縁層を介してクロ
ースオーバすると共に絶縁層に設けられたコンタ
クトホールを通じて上下のパターンが接続されて
いる。ここで導体パターンを形成する材料には金
(Au)、アルミニウム(Al)などの金属やM0(モ
リブデン)、ダングステン(W)などの硅化物が
用いられ、また絶縁層を形成する材料には二酸化
硅素(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)などが用
いられている。
In the formation of semiconductor ICs, a large number of elements formed on the same substrate are connected to each other by wiring, and the conductor wiring for this purpose is formed in many patterns in the vertical and horizontal directions, and is interconnected through an insulating layer. The upper and lower patterns are connected to each other through contact holes provided in the insulating layer. Here, metals such as gold (Au) and aluminum (Al) and silicides such as M 0 (molybdenum) and dungsten (W) are used as materials for forming the conductor pattern, and materials for forming the insulating layer include Silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), etc. are used.

さて、絶縁層の形成にはSiO2系絶縁物が最も
多く使用され、CVD法、プラズマCVD法、或は
RFスパツタリング法などが用いられ、CVD法は
シラン(SiH4)と一酸化窒素(N2O)との気相
反応により、またRFスパツタリング法では石英
板(SiO2)をターゲツトとし、これにアルゴン
イオン(Ar+)を衝突させてSiO2からなる薄膜が
形成されている。
Now, SiO2 -based insulators are most often used to form insulating layers, and CVD, plasma CVD, or
The RF sputtering method is used, and the CVD method uses a gas phase reaction between silane (SiH 4 ) and nitrogen monoxide (N 2 O), and the RF sputtering method uses a quartz plate (SiO 2 ) as a target and injects argon into it. A thin film of SiO 2 is formed by colliding with ions (Ar + ).

第1図はSi基板上に形成された半導体素子を連
結するAlからなる導体パターン2にクロースオ
ーバーして導体パターンを設けるためにSiO2
縁膜3をCVD法で設けた状態を示すものである
が、導体パターン2の上の絶縁膜に相似状の段差
を生ずる以外にオーバーハング4が生じ易く、こ
の上に導体パターンを形成すると段差或はオーバ
ーハング4部で不完全接続を生じ易い。
Figure 1 shows a state in which an SiO 2 insulating film 3 is provided by the CVD method in order to provide a conductor pattern by crossing over a conductor pattern 2 made of Al that connects semiconductor elements formed on a Si substrate. However, in addition to producing a similar step in the insulating film on the conductor pattern 2, an overhang 4 tends to occur, and if a conductor pattern is formed on this, an incomplete connection is likely to occur at the step or the overhang 4.

また、第2図は磁気バブルメモリチツプの実施
例で磁性ガーネツト結晶膜5の上に厚さ約1000
〔Å〕のSiO2絶縁膜6があり、この上に導体パタ
ーン7とパターン8が積層されて形成されている
状態を示している。
FIG. 2 shows an example of a magnetic bubble memory chip, in which a magnetic garnet crystal film 5 is coated with a thickness of approximately 1000 mm.
There is a SiO 2 insulating film 6 with a thickness of [Å], and a conductor pattern 7 and a pattern 8 are laminated thereon.

すなわち、Al・Cu合金からなる導体パターン
7が厚さ約4000〔Å〕で形成さてゲート回路が構
成されており、この第1層回路の上にスピンコー
ト法によりポリイミド系樹脂を約4000〔Å〕の厚
さに被覆して絶縁層9を作り、この上にパーマロ
イからなる駆動パターン8が厚さ約4000〔Å〕で
形成さている。
That is, a conductor pattern 7 made of Al/Cu alloy is formed to a thickness of approximately 4000 Å to form a gate circuit, and a polyimide resin is coated on this first layer circuit to a thickness of approximately 4000 Å by spin coating. ] to form an insulating layer 9, on which a driving pattern 8 made of permalloy is formed to a thickness of approximately 4000 Å.

さて磁気バブルメモリは面方向磁界により磁化
している駆動パターン8の磁極に磁気バブルが吸
引され、面方向磁界の回転に追随して駆動パター
ン8に素つて移行する現象と導体パターン7を流
れる信号パルスによる誘導磁界との相互作用を利
用するメモリであるが、第2図に示すように駆動
パターン8が段差を伴つて存在する場合に図示の
ような面内磁界が与えられると、もともと駆動パ
ターン8の端面部10に誘起される磁極以外に段
差部11にも誘起され、これは動作マージンの減
少を招くと共に誤動作の原因となる。
Now, the magnetic bubble memory is based on the phenomenon in which a magnetic bubble is attracted to the magnetic pole of the drive pattern 8 that is magnetized by a planar magnetic field, moves to the drive pattern 8 following the rotation of the planar magnetic field, and the signal that flows through the conductor pattern 7. This is a memory that utilizes interaction with an induced magnetic field caused by pulses, but when the drive pattern 8 exists with steps as shown in Fig. 2, if an in-plane magnetic field as shown is applied, the drive pattern In addition to the magnetic pole induced in the end face portion 10 of 8, the magnetic pole is also induced in the stepped portion 11, which causes a reduction in the operating margin and causes malfunction.

以上のように多層集積回路の形成に当つて段差
の存在の製造歩留りのみならず特性にも悪影響を
及ぼすので出来得る限り段差をなくすことが必要
である。それで、パターン形成のドライエツチン
グに際して無方向性エツチングを施す所謂テーパ
ーエツチングによつて段差部にテーパーを設ける
などの方法がとられているが、この場合微細パタ
ーンが形成できなくなつたり、導体パターンでは
実効断面積が減少し、そのため大きな電流が流せ
なくなるという不都合があつた。
As described above, when forming a multilayer integrated circuit, it is necessary to eliminate steps as much as possible because the presence of steps has an adverse effect not only on the manufacturing yield but also on the characteristics. Therefore, when dry etching is used to form a pattern, methods such as taper etching, which is non-directional etching, are used to create a taper in the step part, but in this case, it becomes impossible to form a fine pattern, and it becomes difficult to form a conductive pattern. This has the disadvantage that the effective cross-sectional area is reduced, making it impossible to flow a large current.

(d) 発明の目的 本発明は多層集積回路の形成に際し、段差の発
生を嫌う部分をテーパー状にすることにより、段
差の影響を無くしたパターン形成法を提供するこ
とを目的とする。
(d) Object of the Invention An object of the present invention is to provide a pattern forming method that eliminates the influence of steps by tapering portions where the occurrence of steps is averse when forming a multilayer integrated circuit.

(e) 発明の構成 本発明の目的は段差の緩和が必要な個所をもつ
下層パターンを形成する際にこのパターン位置に
近接して幅の狭いダミーパターンを複数個並行に
設けたマスクを使用し、選択露光を行つてレジス
トパターンを形成し、これをドライエツチングす
ることにより達成することができる。
(e) Structure of the Invention The object of the present invention is to use a mask in which a plurality of narrow dummy patterns are provided in parallel in proximity to the pattern position when forming a lower layer pattern having a portion where the level difference needs to be reduced. This can be achieved by performing selective exposure to form a resist pattern and dry etching this.

(f) 発明の実施例 本発明は段差の緩和が必要なパターンを形成す
る場合、これを形成するマスクに予め幅の狭い複
数個のダミーパターンを設け、この部分で生ずる
回折光による回り込み効果を用いるものである。
第3図は本発明の実施例に使用するマスクパター
ンの一部を示す平面図である。
(f) Embodiments of the Invention In the present invention, when forming a pattern that requires the reduction of steps, a plurality of narrow dummy patterns are provided in advance on the mask used to form the pattern, and the wraparound effect of diffracted light generated at these portions is reduced. It is used.
FIG. 3 is a plan view showing part of a mask pattern used in an embodiment of the present invention.

すなわち、この実施例の場合、Al・Cu合金か
らなる導体パターンを形成するマスクパターン1
2の一部で段差の緩和が必要な位置13に隣接し
て幅の狭いダミーマスクパターン14を設ける。
That is, in the case of this example, mask pattern 1 forming a conductor pattern made of Al/Cu alloy
A narrow dummy mask pattern 14 is provided adjacent to a position 13 where the step difference needs to be alleviated in a part of the mask pattern 2.

ここで、本実施例の場合、3個のダミーマスク
パターン14が設けてあるが、各パターン幅はそ
れぞれ1〔μm〕であり、導体パターン12と第
1のダミーパターン15との間隔は1〔μm〕で
順次1.5〔μm〕、2〔μm〕とあけてある。さて、
このようなマスクを用いて通常の露光および現像
を行う。
Here, in the case of this embodiment, three dummy mask patterns 14 are provided, each pattern width is 1 [μm], and the interval between the conductor pattern 12 and the first dummy pattern 15 is 1 [μm]. 1.5 [μm] and 2 [μm] in order. Now,
Conventional exposure and development are performed using such a mask.

第4図は現像後の断面形状であつて、SiO2
縁膜6の上に形成されているAl・Cu合金薄膜1
6の上にポジ型ホトレジスト17があり、これに
第3図のマスクを用いて露光し、現像を行つた後
の状態でダミーマスクパターン14が格子状に幅
狭く形成されているために光の回り込みがあり、
そのためダミーマスクパターン位置の下のホトレ
ジスト17も感光されて図示すような起伏18が
形成されてることになる。
FIG. 4 shows the cross-sectional shape after development, showing the Al/Cu alloy thin film 1 formed on the SiO 2 insulating film 6.
There is a positive type photoresist 17 on top of the photoresist 17, which is exposed to light using the mask shown in FIG. There is a detour,
Therefore, the photoresist 17 below the dummy mask pattern position is also exposed, and undulations 18 as shown in the figure are formed.

次に、イオンミーリング法などのドライエツチ
ングを施すとホトレジスト17とAl・Cu合金で
はエツチング速度が異るためホトレジスト17に
覆われていない部分をエツチングにより除去した
後は、第5図で示すようにテーパー19のついた
Al・Cu合金パターンとなり、次に残存するホト
レジスト17を溶剤で除けばよい。
Next, when dry etching such as ion milling is applied, the etching rate is different between the photoresist 17 and the Al/Cu alloy. with taper 19
After forming an Al/Cu alloy pattern, the remaining photoresist 17 can be removed with a solvent.

本発明は格子における光の回折乃至回り込み効
果とドライエツチングとを併合するものであつて
実施例に用いたイオンミーリング以外にガスプラ
ズマエツチングのようにエツチング中にパターン
形成材料のみならず、レジスト膜も同時にエツチ
ングされるようなエツチングプロセスにおいて、
本方法は効果を発揮する。
The present invention combines the diffraction or wraparound effect of light in a grating with dry etching, and in addition to the ion milling used in the examples, it also uses not only the pattern forming material but also the resist film during etching, such as gas plasma etching. In the etching process where etching is performed at the same time,
This method is effective.

なお、段差を緩和すべきパターン位置は第3図
に例示したような直線部である必要はなく、本パ
ターンと並行に設ければよく、また使用するレジ
ストのタイプもポジ、ネガ何れのタイプのものを
用いても同様にテーパー状の断面を持つパターン
を作ることができる。
Note that the pattern position where the level difference should be alleviated does not have to be a straight line as illustrated in Figure 3, but may be placed parallel to the main pattern, and the type of resist used can be either positive or negative. Similarly, a pattern with a tapered cross section can be created using a material.

(g) 発明の効果 本発明の実施例により、半導体ICや磁気バブ
ルメモリなどの集積回路のパターン交差部におい
て段差をテーパー状にすることができ、断線その
他段差による障害を無くすることができた。
(g) Effects of the Invention According to the embodiments of the present invention, steps can be made tapered at pattern intersections of integrated circuits such as semiconductor ICs and magnetic bubble memories, and problems caused by disconnections and other steps can be eliminated. .

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

第1図は半導体ICの製造において、CVD法で
絶縁層を設けた際の断面構造、第2図は磁気バブ
ルメモリチツプの導体パターンと駆動パターンと
の関係を示す断面図、第3図は本発明に係るマス
クパターンの一部、第4図は現像後のレジスト膜
の断面図、また第5図はドライエツチング後の断
面図である。 図において、12はマスクパターン、13は段
差の緩和が必要な位置、14はダミーマスクパタ
ーン、17はホトレジスト、19はテーパー。
Figure 1 shows the cross-sectional structure when an insulating layer is formed using the CVD method in the manufacture of semiconductor ICs, Figure 2 is a cross-sectional view showing the relationship between the conductor pattern and the drive pattern of a magnetic bubble memory chip, and Figure 3 is the main part of the book. A part of the mask pattern according to the invention, FIG. 4 is a sectional view of the resist film after development, and FIG. 5 is a sectional view after dry etching. In the figure, 12 is a mask pattern, 13 is a position where step reduction is required, 14 is a dummy mask pattern, 17 is photoresist, and 19 is a taper.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 薄膜を備えた被処理基板上にレジストを被覆
し、該レジストを選択露光してレジストパターン
を作り、該レジストパターンをマスクとして前記
薄膜のドライエツチングを行い、該薄膜よりなる
パターンを形成する際に、前記レジストを選択露
光して緩やかな段差を作るマスクパターンに隣接
し、パターン幅が同じでパターン間隔が該マスク
パターンより離れるに従つて大きくなる複数のダ
ミーパターンを設けて露光を行い、該ダミーパタ
ーン部における光の回折による回り込み効果によ
り、該ダミーパターン部において、光量の少ない
露光を行うことを特徴とするパターン形成方法。
1. Coating a resist on a substrate to be processed with a thin film, selectively exposing the resist to create a resist pattern, dry etching the thin film using the resist pattern as a mask, and forming a pattern made of the thin film. A plurality of dummy patterns are provided adjacent to a mask pattern that selectively exposes the resist to form a gradual step difference, and have the same pattern width and a pattern interval that increases as the distance from the mask pattern increases, and exposes the resist to light. A pattern forming method characterized by performing exposure with a small amount of light in the dummy pattern portion due to a wraparound effect due to light diffraction in the dummy pattern portion.
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