JPH0557730B2 - - Google Patents
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- JPH0557730B2 JPH0557730B2 JP1242600A JP24260089A JPH0557730B2 JP H0557730 B2 JPH0557730 B2 JP H0557730B2 JP 1242600 A JP1242600 A JP 1242600A JP 24260089 A JP24260089 A JP 24260089A JP H0557730 B2 JPH0557730 B2 JP H0557730B2
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- resist pattern
- forming
- insulating film
- lower resist
- hole
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特
に、上層及び下層からなる2層レジストパターン
を形成して、半導体装置を製造する方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a semiconductor device by forming a two-layer resist pattern consisting of an upper layer and a lower layer.
従来からレジストを用いて半導体装置を製造す
る従来例として、例えば、C−MOS製造工程に
おけるチヤネルストツパイオンの注入及び層間絶
縁膜へのコンタクトホール及び/又はスルーホー
ルの形成が存在する。
Conventional examples of manufacturing semiconductor devices using resist include, for example, implantation of channel stop ions in a C-MOS manufacturing process and formation of contact holes and/or through holes in an interlayer insulating film.
このうち、C−MOS製造工程においては、基
板に素子領域を形成した後に、チヤネルストツパ
イオンの注入を行つている。即ち、n型トランジ
スタ形成部の周囲には、p型不純物のイオン注入
を行い、一方、p型トランジスタ形成部の周囲に
は、n型不純物のイオン注入を行うことにより、
各トランジスタ間のリークを防止をしている。 Among these, in the C-MOS manufacturing process, channel strike ions are implanted after forming an element region on a substrate. That is, by implanting p-type impurity ions around the n-type transistor formation area, and by implanting n-type impurity ions around the p-type transistor formation area,
This prevents leakage between each transistor.
第2図に、従来のC−MOS製造工程で行われ
ている、素子領域の形成からチヤネルストツパイ
オンの注入迄の工程を一例をあげて説明する。 FIG. 2 shows an example of the steps performed in the conventional C-MOS manufacturing process, from the formation of an element region to the implantation of channel stop ions.
まず、第2図1に示すように、基板1上に順
次、酸化膜2、選択酸化時のマスクとなる窒化膜
3を堆積した後、表面にレジスト層を塗布しこれ
にパターンニングを施し素子領域上部にレジスト
マスクで構成される、第1レジストパターン20
を形成する。 First, as shown in FIG. 2, an oxide film 2 and a nitride film 3, which will serve as a mask during selective oxidation, are sequentially deposited on a substrate 1, and then a resist layer is applied to the surface and patterned. A first resist pattern 20 composed of a resist mask on the upper part of the region
form.
次いで、2図に示すように、エツチング処理に
より、第1レジストパターン20が設けられてい
ない部分の窒化膜3を除去し、次いで、第1レジ
ストパターン20を除去する。 Next, as shown in FIG. 2, the portions of the nitride film 3 where the first resist pattern 20 is not provided are removed by etching, and then the first resist pattern 20 is removed.
次に、3図に示すように、レジストを用いて、
p型チヤネルストツパイオン注入用の第2レジス
トパターン21Aを形成し、パターン21A上か
ら、n型付純物5aの用いて、p型チヤネルスト
ツパイオンの注入を行う。 Next, as shown in Figure 3, using a resist,
A second resist pattern 21A for p-type channel stop ion implantation is formed, and p-type channel stop ions are implanted from above the pattern 21A using the n-type pure dopant 5a.
続いて、4図に示すように、第2レジストパタ
ーン21Aをエツチング除去した後、レジストを
用いてn型チヤネルストツパイオン注入用の第2
レジストパターン21Bを形成し、パターン21
B上から、p型不純物5bを用いて、p型チヤネ
ルストツパイオンの注入を行う。 Subsequently, as shown in FIG. 4, after removing the second resist pattern 21A by etching, the resist is used to form a second resist pattern for implanting n-type channel resist ions.
A resist pattern 21B is formed, and the pattern 21
From above B, p-type channel stop ions are implanted using p-type impurity 5b.
最後に、レジストパターン21B及び窒化膜3
を除去して、一連の工程を終える。 Finally, resist pattern 21B and nitride film 3
is removed to complete the series of steps.
次に、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成す
るための従来例について説明する。 Next, a conventional example for forming a contact hole in an interlayer insulating film will be described.
近年半導体装置の高機能化のために多層配線が
行われている。この多層配線構造では、導電層に
絶縁膜が介在配置され、この絶縁膜を層間絶縁膜
と称している。 In recent years, multilayer wiring has been used to improve the functionality of semiconductor devices. In this multilayer wiring structure, an insulating film is interposed between the conductive layers, and this insulating film is called an interlayer insulating film.
半導体装置の製造工程のうちコンタクトホール
を形成する工程では、第3図1の工程断面図に示
すように、シリコン基板1上に配線パターン又は
電極パターン30を形成し、これらパターン上に
層間絶縁膜としての絶縁膜31を形成する。次い
で、2図に示すように、層間絶縁膜31上にレジ
スト層を塗布し、これにパターンニングを施して
レジストパターン32を形成したのち、このレジ
ストパターンをマスクとして用いて層間絶縁膜3
1にエツチングを施しコンタクトホール33を形
成するようにしている。 In the process of forming a contact hole in the manufacturing process of a semiconductor device, as shown in the cross-sectional view of the process in FIG. An insulating film 31 is formed as an insulator. Next, as shown in FIG. 2, a resist layer is applied on the interlayer insulating film 31 and patterned to form a resist pattern 32. This resist pattern is then used as a mask to form a resist layer on the interlayer insulating film 31.
1 is etched to form a contact hole 33.
前記第2図に示す従来のC−MOSの製造方法
では、素子領域上の酸化膜2及び窒化膜3からな
る絶縁膜がチヤネルストツパイオン注入時のマス
クとなるために、第2図1に示す如く、絶縁膜と
しては十分な厚さを有する窒化膜3(Si3N4)/
酸化膜2(SiO2)の2層膜が用いられてきた。
In the conventional C-MOS manufacturing method shown in FIG. 2, the insulating film consisting of the oxide film 2 and the nitride film 3 on the element region serves as a mask during channel stop ion implantation. As shown in the figure, the nitride film 3 (Si 3 N 4 )/
A two-layer film of oxide film 2 (SiO 2 ) has been used.
しかしながら、Si3N4/SiO2の2層膜の場合、
SiO2を厚くすると選択酸化(LOCOS)を行つた
際のバーズピークが大きくなり、素子の微細化ひ
いては素子の高性能化には適さず、また、Si3N4
膜を厚く形成すると該膜の応力の為に、Si基板1
に欠陥が生じる等、半導体装置性能を劣化の課題
が生じていた。従つて、この従来例では、高性能
の半導体装置を実現する上で、Si3N4/SiO2の2
層膜の厚さの決定及び管理に多大の労力を費やし
ていた。 However, in the case of a two-layer film of Si 3 N 4 /SiO 2 ,
If SiO 2 is made thicker, the bird's peak will become larger when selective oxidation (LOCOS) is performed, making it unsuitable for device miniaturization and even higher device performance.
When the film is formed thickly, the stress of the film causes the Si substrate 1 to
There has been a problem of deterioration of semiconductor device performance, such as the occurrence of defects in semiconductor devices. Therefore, in this conventional example, in order to realize a high-performance semiconductor device, the Si 3 N 4 /SiO 2
A great deal of effort has been spent on determining and controlling the thickness of the layer.
その他、PSG/Si3N4/SiO2の3層の多層膜を
チヤネルストツパイオン注入用マスクとすること
もできるが、PSGの成膜、エツチング等の工程
が増えコスト上昇、歩留まり低下を来していた。 Alternatively, a three-layer multilayer film of PSG/Si 3 N 4 /SiO 2 can be used as a mask for channel stop ion implantation, but this increases the number of steps such as PSG film formation and etching, resulting in higher costs and lower yields. was.
また、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成す
るための第3図に示す従来例では次のような課題
が存在する。 Further, the conventional example shown in FIG. 3 for forming a contact hole in an interlayer insulating film has the following problems.
近年大規模集積回路の高集積化及び高速化に伴
い、スルーホール及びコンタクトホールの寸法の
微細化が促進され、そして層間絶縁膜の厚膜化が
促進されている。前記従来の方法で作成したコン
タクトホールではその深さが大きく、またコンタ
クトホールが微細であることも影響して、ホール
側壁への配線金属の付着性が悪く(配線層のカバ
レージが悪く)配線層の断線が起こるという問題
があつた。 In recent years, as large-scale integrated circuits have become more highly integrated and faster, the dimensions of through holes and contact holes have become smaller, and interlayer insulating films have become thicker. The contact hole created using the conventional method has a large depth, and due to the small size of the contact hole, the adhesion of the wiring metal to the side wall of the hole is poor (poor coverage of the wiring layer), and the wiring layer There was a problem with the wire breaking.
そこで、このような断線の問題に対して、エツ
チングを等方性と異方性の2段階に分け、テーパ
をつけたワイングラス状のコンタクトホールを形
成して前記断線を防止する従来例が存在する。し
かし、この従来例では特別のエツチング装置を必
要とし、ホール形成のための操作が複雑となる。 Therefore, in order to solve this problem of wire breakage, there is a conventional example in which the etching is divided into two stages, isotropic and anisotropic, and a tapered wine glass-shaped contact hole is formed to prevent the wire breakage. do. However, this conventional example requires a special etching device, and the operation for forming the hole is complicated.
また、コンタクトホールにテーパをつけるため
の他の従来例として、レジストにテーパをつけて
層間絶縁膜のエツチングを行う方法があるが、エ
ツチング中のレジストのテーパを精度良く制御す
るのは困難である。 Another conventional method for tapering a contact hole is to taper the resist and then etch the interlayer insulating film, but it is difficult to accurately control the taper of the resist during etching. .
以上述べた各種の従来例では、簡単な操作によ
り高性能、半導体装置を提供することが困難であ
ると云う課題があつた。 The various conventional examples described above have a problem in that it is difficult to provide high performance semiconductor devices with simple operation.
そこで、この発明は、レジストを複数用いるこ
とにより、高性能な半導体装置を簡単な操作によ
り製造可能な方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high-performance semiconductor device with simple operations by using a plurality of resists.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発
明は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、当該絶
縁膜上に、下層レジストパターンを形成する工程
と、下層レジストパターンに重合処理を施す工程
と、下層レジストパターン上に上層レジストパタ
ーンを形成する工程と、を備えてなることを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a lower resist pattern on the insulating film, and a polymerization treatment on the lower resist pattern. A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that it comprises a step of forming an upper resist pattern on a lower resist pattern.
また、前記目的を達成する請求項2記載の発明
は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、当該絶縁
膜上に、下層レジストパターンを形成する工程
と、下層レジストパターンに重合処理を施す工程
と、下層レジストパターン上に上層レジストパタ
ーンを形成する工程と、上層レジストパターン及
び下層レジストパターンをマスクとしてイオン注
入する工程と、上層レジストパターンのみを除去
し再度下層レジストパターン上に上層レジストパ
ターンを形成する工程と、を備えてなることを特
徴とする半導体装置の製造方法であり、同様に前
記目的を達成する請求項3記載の発明は、基板上
に絶縁膜を形成する工程と、当該絶縁膜上に孔を
有する下層レジストパターンを形成する工程と、
下層レジストパターンに重合処理を施す工程と、
下層レジストパターンに形成された前記孔に連続
し、該孔とは口径が異なる孔を有する上層レジス
トパターンを当該下層レジストパターン上に形成
する工程と、下層レジストパターンから上層レジ
ストパターンに渡つて形成された階段状の孔の形
状を前記絶縁膜のエツチング形状に転写して該絶
縁膜を開孔処理する工程と、を備えてなることを
特徴とする半導体装置の製造方法である。 Further, the invention according to claim 2 which achieves the above object includes a step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a lower resist pattern on the insulating film, and a step of performing a polymerization treatment on the lower resist pattern. , a step of forming an upper resist pattern on the lower resist pattern, a step of ion implantation using the upper resist pattern and the lower resist pattern as masks, and a step of removing only the upper resist pattern and forming an upper resist pattern again on the lower resist pattern. A method of manufacturing a semiconductor device, which also achieves the above object, comprises the steps of: forming an insulating film on a substrate; and forming an insulating film on a substrate. forming a lower resist pattern having holes thereon;
a step of subjecting the lower resist pattern to polymerization treatment;
forming an upper resist pattern on the lower resist pattern, which has a hole that is continuous with the hole formed in the lower resist pattern and has a diameter different from that of the hole; This method of manufacturing a semiconductor device is characterized by comprising the step of transferring the shape of the step-like hole formed on the insulating film to the etched shape of the insulating film and opening the insulating film.
前記請求項1記載の製造方法によれば、下層レ
ジストパターンに重合処理が施されている為に、
例えば、下層レジストパターンは、重合処理が施
されていないレジストが可溶な溶媒に対して不溶
性となる特性、又は、下層レジストパターン上に
形成された上層レジストパターンの塗布、露光、
現象を行つても下層レジストパターンの変形が生
じない特性、等各種の特性を獲得できるようにな
る。よつて、これらの特性を半導体装置の製造に
利用すると簡単な操作により高性能な半導体装置
を製造することができる。
According to the manufacturing method according to claim 1, since the lower resist pattern is subjected to polymerization treatment,
For example, the lower resist pattern has the property of being insoluble in a solvent that is soluble in resist that has not been subjected to polymerization treatment, or the coating, exposure, and exposure of the upper resist pattern formed on the lower resist pattern.
It becomes possible to obtain various properties such as the property that the underlying resist pattern does not deform even when the phenomenon is performed. Therefore, if these characteristics are utilized in the manufacture of semiconductor devices, high performance semiconductor devices can be manufactured with simple operations.
即ち、請求項2記載の発明では、重合処理され
た下層レジストパターンは、重合処理が施されて
いない上層レジストパターンが可溶な溶媒に対し
て不溶性となる特性を利用している。従つて、エ
ツチングの際、下層レジストパターンはエツチン
グされることなくそのまま残つた状態で上層レジ
ストパターンのみの除去でき、次いで上層レジス
トパターンを再度塗布することができる。当該下
層レジストパターンは、イオン注入時のマスクと
なる為、酸化膜と窒素膜の2層からなる絶縁膜を
薄く形成することが出来る。その結果、素子を微
細化することが出来るとともに、基板に欠陥が生
じる等の半導体装置の性能劣化の恐れを無くし
て、下層・上層レジストパターンを設け、そして
下層レジストパターンを重合処理すると云う簡単
な操作により高性能な半導体装置を製造すること
ができる。 That is, the invention according to claim 2 utilizes the property that the polymerized lower resist pattern is insoluble in a solvent in which the unpolymerized upper resist pattern is soluble. Therefore, during etching, only the upper resist pattern can be removed while the lower resist pattern remains as it is without being etched, and then the upper resist pattern can be recoated. Since the lower resist pattern serves as a mask during ion implantation, it is possible to form a thin insulating film consisting of two layers, an oxide film and a nitrogen film. As a result, it is possible to miniaturize the device, eliminate the risk of deterioration in the performance of the semiconductor device such as defects on the substrate, and simply provide a lower and upper layer resist pattern and then polymerize the lower layer resist pattern. High performance semiconductor devices can be manufactured by this operation.
また、請求項3記載の発明では、上層レジスト
パターンの塗布、露光、現象を行つても重合され
た下層レジストパターンの変形が生じないと云う
特性を利用している。従つて、下層レジストパタ
ーンに形成された孔の口径に変形がなく、その結
果、下層レジストパターンから上層レジストパタ
ーンに渡つて階段状の孔を形状精度良く形成する
ことができる。そして、この階段状の孔を絶縁膜
に転写するだけで該絶縁膜に階段状のコンタクト
ホール及び/又はスルーホールを形成できる。よ
つて、階段状の孔を形成するための操作が簡単で
あり、形成された孔の形状精度も良好であること
により、下層・上層レジストパターンを設け下層
レジストパターンを重合処理すると云う簡単な操
作で配線パターンの断線を防止する上で形状精度
良好な階段状の孔を有する高性能な半導体装置を
製造することができる。 Further, the invention as claimed in claim 3 utilizes the property that the polymerized lower resist pattern does not deform even when the upper resist pattern is coated, exposed, and developed. Therefore, there is no deformation in the diameter of the hole formed in the lower resist pattern, and as a result, step-like holes can be formed with good shape accuracy from the lower resist pattern to the upper resist pattern. A stepped contact hole and/or a through hole can be formed in the insulating film by simply transferring the stepped hole to the insulating film. Therefore, the operation for forming step-like holes is easy, and the formed holes have good shape accuracy, so that the simple operation of forming lower and upper layer resist patterns and polymerizing the lower layer resist pattern is possible. Accordingly, it is possible to manufacture a high-performance semiconductor device having step-like holes with good shape accuracy while preventing disconnection of the wiring pattern.
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第1図はC−MOS集積回路の製造における、
素子領域形成〜チヤネルストツパイオン注入工程
を示す断面図である。 Figure 1 shows the steps in manufacturing a C-MOS integrated circuit.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process from forming an element region to implanting a channel stop ion.
先ず、第1図(1)の工程について説明する。 First, the process shown in FIG. 1(1) will be explained.
シリコン基板1上に、絶縁膜である、シリコン
酸化膜2、シリコン窒化膜3を形成する。 A silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3, which are insulating films, are formed on a silicon substrate 1.
次に、窒化膜3上に、レジストをスピンコート
法により塗布し、所定のマスクを使用して、露
光、現像を行う。このようにして、下層レジスト
パターン(素子領域)4aを形成する。 Next, a resist is applied onto the nitride film 3 by a spin coating method, and exposed and developed using a predetermined mask. In this way, the lower resist pattern (element region) 4a is formed.
本実施例では、この下層レジストパターン4a
としては、光重合性のノボラツク系レジスト(東
京応化工業製、OFPR8600「商品名」)を用いた。
次いで、下層レジストパターン4aに3200nm以
下、好ましくは220〜320nmの紫外光を照射し
て、下層レジストパターン4aに光重合を起こさ
せた。 In this embodiment, this lower resist pattern 4a
A photopolymerizable novolak resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., OFPR8600 (trade name)) was used.
Next, the lower resist pattern 4a was irradiated with ultraviolet light of 3200 nm or less, preferably 220 to 320 nm, to cause photopolymerization of the lower resist pattern 4a.
次に、2図に示すように、重合した下層レジス
トをマスクにして、窒化膜3のエツチング除去を
行う。 Next, as shown in FIG. 2, the nitride film 3 is removed by etching using the polymerized lower resist as a mask.
続いて、3図で示す工程に移行する。下層レジ
ストと同じレジストをスピンコート法により表面
に塗布し、所定のマスクを使用して、現像、露光
の処理を行うことにより、p型チヤネルストツパ
イオン注入用の上層レジストパターン4bを下層
レジストパターン4a上に形成する。この後、n
型不純物5aを用いて、p型チヤネルストツパイ
オンの注入を行う。この際、上層レジストパター
ン4b及び下層レジストパターン4aは、p型チ
ヤネルストツパイオン注入に対して、マスクとし
て作用する為に、上層レジストパターン4b及び
下層レジストパターン4aが形成されていない基
板1部分にp型チヤネルストツパイオンの注入が
行われる。次いで、アセトン等の有機溶媒を用い
で、上層レジストパターン4bを除去する。この
際、下層レジストパターン4aは、(2)の工程にお
いて重合処理が施されている為に、除去されるこ
となくそのまま存在する。これに対し、このよう
な重合処理が施されていない上層レジストパター
ン4bは、有機溶媒に対して可溶性である為に、
上層レジストパターン4bのみが除去される。 Subsequently, the process moves to the step shown in FIG. By applying the same resist as the lower layer resist to the surface by a spin coating method, and performing development and exposure using a predetermined mask, the upper layer resist pattern 4b for p-type channel strike ion implantation is changed to the lower layer resist pattern 4a. Form on top. After this, n
A p-type channel stop ion is implanted using the type impurity 5a. At this time, the upper resist pattern 4b and the lower resist pattern 4a act as a mask for the p-type channel strike ion implantation, so that the upper resist pattern 4b and the lower resist pattern 4a are not formed on the part of the substrate 1 where the upper resist pattern 4b and the lower resist pattern 4a are not formed. An implantation of the type channel stupion is performed. Next, the upper resist pattern 4b is removed using an organic solvent such as acetone. At this time, since the lower resist pattern 4a has been subjected to the polymerization treatment in step (2), it remains as it is without being removed. On the other hand, the upper resist pattern 4b, which has not been subjected to such polymerization treatment, is soluble in organic solvents.
Only the upper resist pattern 4b is removed.
次に4図の工程に移行し、上記(3)の工程で説明
したと同様の方法により、n型チヤネルストツパ
イオン注入用の上層レジストパターン4cを形成
する。次いで、p型不純物5bを用いてn型チヤ
ネルストツパイオン注入を行う。この際、上記(3)
の工程で説明したと同様に、下層レジストパター
ン4a及び上層レジストパターン4cがn型チヤ
ネルストツパイオン注入に対するマスクとして作
用する。 Next, proceeding to the step shown in FIG. 4, an upper resist pattern 4c for implanting n-type channel stop ions is formed by the same method as explained in step (3) above. Next, n-type channel stop ion implantation is performed using p-type impurity 5b. In this case, (3) above
Similarly to the process described in (2), the lower resist pattern 4a and the upper resist pattern 4c act as a mask for the n-type channel stop ion implantation.
次いで、n型チヤネルストツパイオン注入終了
後、アツシヤー、もしくは硫酸等の重合処理した
下層レジストパターン4aをも溶解可能な薬品を
用いて、レジスタパターン4a及び4cを同様に
除去して、一連の工程を終了する。 Next, after the n-type channel resist ion injection is completed, the resist patterns 4a and 4c are removed in the same manner using an asher or a chemical such as sulfuric acid that can also dissolve the polymerized lower resist pattern 4a, and the series of steps is repeated. finish.
第1図(3)から(4)の工程にかけて、上層レジスト
パターン4bを除去し、上層レジストパターン4
cを形成する際、下層レジストパターン4aは、
重合処理されている為にエツチングされること無
くそのまま存在し、チヤネルストツパイオン注入
時のマスクとして作用する。このように、下層レ
ジストパターンの形成後に、重合処理を行うこと
により、次いで形成される上層レジストパターン
に比べて、耐エツチング性を向させて、上層レジ
ストパターンのみの塗布、除去複数回行うことを
可能にしたのである。 Through the steps (3) to (4) in FIG. 1, the upper resist pattern 4b is removed, and the upper resist pattern 4
When forming c, the lower resist pattern 4a is
Because it is polymerized, it remains as it is without being etched, and acts as a mask when implanting channel stop ions. In this way, by performing a polymerization treatment after forming the lower resist pattern, the etching resistance is improved compared to the subsequently formed upper resist pattern, making it possible to apply and remove only the upper resist pattern multiple times. It made it possible.
これに対し、前記第2図で説明した従来の半導
体装置の製造方法によれば、下層レジストパター
ンに重合処理が施されていないため、第2図2に
示すように、下層レジストパターン4aがエツチ
ング除去される。従つて、酸化膜2及び/叉は窒
化膜3は、チヤネルストツパイオン注入時のマス
クとなるために、この酸化膜、窒素膜3を厚く形
成しなければならない。これ対して、本実施例方
法によれば、下層レジストマスク4aはエツチン
グ液に対して、不溶性である為に、酸化膜2、窒
化膜3を薄く形成することが可能となり、素子の
微細化を達成でき、基板1に欠陥が生じる等の、
半導体装置の性能劣化を課題を回避することがで
きる。また、絶縁膜として、3層以上の多層膜を
用いる必要が無いため、製造コストの上昇及び歩
止まりの低下を生ずること無く半導体装置を製造
することが可能になる。 On the other hand, according to the conventional semiconductor device manufacturing method explained in FIG. removed. Therefore, since the oxide film 2 and/or the nitride film 3 serve as a mask during channel stop ion implantation, the oxide film and/or the nitride film 3 must be formed thick. On the other hand, according to the method of this embodiment, since the lower resist mask 4a is insoluble in the etching solution, it is possible to form the oxide film 2 and the nitride film 3 thinly, which facilitates miniaturization of the device. This can be achieved, and defects may occur on the substrate 1, etc.
The problem of performance deterioration of semiconductor devices can be avoided. Furthermore, since there is no need to use a multilayer film of three or more layers as an insulating film, it is possible to manufacture semiconductor devices without increasing manufacturing costs or decreasing yield.
尚、前記第1図に示す実施例では、第1図2の
工程において、下層レジストパターン4aの重合
処理を下層レジストパターン形成直後に行つた
が、この重合処理を窒化膜3のみをエツチンズ除
去した後に行うことも可能である。 In the embodiment shown in FIG. 1, the polymerization treatment of the lower resist pattern 4a was performed immediately after the formation of the lower resist pattern in the process shown in FIG. It is also possible to do this later.
次に第2の実施例について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
第4図は層間絶縁膜に配線パターンの断線の生
い難い階段状のコンタクトホールを形成する工程
を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the step of forming a step-like contact hole in an interlayer insulating film that is unlikely to cause disconnection of the wiring pattern.
先ず(1)の工程について説明すると、シリコン基
板1表面に通常のパターニング技術を用いて電極
パターン30を形成する。この電極パターンはア
ルミニウム配線又は他結晶シリコン配線により形
成できる。次いで、これらの電極パターン及びシ
リコン基板1を下地層としてその上側の例えばシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜を積層形成するこの
絶縁膜が上部配線と間の層間絶縁膜31となる。 First, to explain step (1), an electrode pattern 30 is formed on the surface of the silicon substrate 1 using a normal patterning technique. This electrode pattern can be formed by aluminum wiring or other crystalline silicon wiring. Next, using these electrode patterns and the silicon substrate 1 as a base layer, an insulating film made of, for example, a silicon oxide film is formed on top of the base layer, and this insulating film becomes an interlayer insulating film 31 between the upper wiring and the upper wiring.
次いで(2)の工程に移行し、層間絶縁膜41上に
前記第2図で説明した同様のレジスト(光重合性
のノボラツク系レジスト、東京応化工業社製、
OFPR8600「商品名」)をスピンコート法により塗
布し、露光、現像を行いコンタクトホール50の
下端寸法を決める下層レジストパターン4aを形
成する。この下層レジストパターン4aには、前
記層間絶縁膜31にコンタクトホールを形成する
ための第1の孔40が形成されている。そして、
この下層レジストパターン4aに320nm以下の
紫外光を照射して下層レジストを重合させた。 Next, the process moves to step (2), and a resist similar to that described in FIG.
OFPR8600 (trade name)) is applied by spin coating, exposed and developed to form a lower resist pattern 4a that determines the lower end dimension of the contact hole 50. A first hole 40 for forming a contact hole in the interlayer insulating film 31 is formed in the lower resist pattern 4a. and,
This lower resist pattern 4a was irradiated with ultraviolet light of 320 nm or less to polymerize the lower resist.
(3)の工程では、下層レジストと同じレジストを
塗布し、前記下層レジストパターンと同一のマス
クを用いて露光、現像を行い、上層レジストパタ
ーン4bを形成する。すると、この上層レジスト
パターンには、コンタクトホールを形成するため
の第2の孔41が前記第1の孔42に連続して形
成される。上層レジストパターン4bを形成する
際、露光強度を強くするオーバー露光にすると、
先に形成した孔40よりも口径の大きな孔41を
形成することができるため、下層レジストパター
ン4aから上層レジストパターン4bにかけて前
記第1の孔40と第2の孔41とが相まつて階段
状のコンタクトホール形成用孔43が形成され
る。 In step (3), the same resist as the lower layer resist is applied, and exposure and development are performed using the same mask as the lower layer resist pattern to form the upper layer resist pattern 4b. Then, in this upper layer resist pattern, a second hole 41 for forming a contact hole is formed in succession to the first hole 42 . When forming the upper resist pattern 4b, if overexposure is used to increase the exposure intensity,
Since a hole 41 having a larger diameter than the previously formed hole 40 can be formed, the first hole 40 and the second hole 41 are combined into a stepped shape from the lower resist pattern 4a to the upper resist pattern 4b. A contact hole forming hole 43 is formed.
下層レジストパターン4a上に上層レジストパ
ターン4bを形成する際、下層レジストパターン
には重合処理が施してあるため、上層レジストパ
ターンの塗布、露光、現像を行つても下層レジス
トパターンに変形が生じることを避けることがで
きる。この結果、下層レジストパターンに形成さ
れた第1の孔40の変形がなく、前記コンタクト
ホール形成用孔43を形状精度良く階段状に形成
することができる。 When forming the upper resist pattern 4b on the lower resist pattern 4a, since the lower resist pattern has been subjected to a polymerization treatment, it is important to avoid deformation of the lower resist pattern even when the upper resist pattern is coated, exposed, and developed. It can be avoided. As a result, the first hole 40 formed in the lower resist pattern is not deformed, and the contact hole forming hole 43 can be formed in a stepped shape with high precision.
一方、下層レジストパターン4aに重合処理が
施されていないと上層レジストパターン4bの塗
布、露光、現像の際の溶液、光の副作用により下
層レジストパターンが変形し、よつてこの下層レ
ジストパターンに形成されている孔40の形状も
変形することになる。このような孔の変形が発生
すると層間絶縁膜31に転写されたコンタクトホ
ール50の形状精度が低下し、配線パターンの破
断を防止する上で形状精度良好な階段状コンタク
トホールを形成するのが困難となる。 On the other hand, if the lower resist pattern 4a is not subjected to polymerization treatment, the lower resist pattern will be deformed due to the side effects of the solution and light during coating, exposure, and development of the upper resist pattern 4b, and as a result, the lower resist pattern will be formed. The shape of the hole 40 is also deformed. When such hole deformation occurs, the shape accuracy of the contact hole 50 transferred to the interlayer insulating film 31 decreases, making it difficult to form a stepped contact hole with good shape precision in order to prevent the wiring pattern from breaking. becomes.
次いで(4)の工程に移行すると、CHF3又はC2F6
等のエツチングガスを原料として用いてドライエ
ツチング(例えば、反応性イオンエツチング)を
行う。この際、上層−下層レジスト層及び層間絶
縁膜のエツチングに対する選択比を適宜設計する
とコンタクトホール形成用孔43の形状が層間絶
縁膜のエツチング形状に転写されるようになる。 Next, when moving to step (4), CHF 3 or C 2 F 6
Dry etching (for example, reactive ion etching) is performed using an etching gas such as etching gas as a raw material. At this time, if the etching selectivity between the upper and lower resist layers and the interlayer insulating film is appropriately designed, the shape of the contact hole forming hole 43 will be transferred to the etched shape of the interlayer insulating film.
前記選択比はエツチングガス中にO2ガスを添
加することによつて設計することができる。O2
濃度を高くするとレジストのエツチング速度が層
間絶縁膜と比較して増加する。層間絶縁膜のエツ
チング速度に対してレジストのエツチング速度が
大きいか、又はその逆であるとレジストに形成さ
れたコンタクトホール形成用孔の形状が層間絶縁
膜のエツチング形状に精度良く転写されない。 The selection ratio can be designed by adding O 2 gas to the etching gas. O2
Increasing the concentration increases the etching rate of the resist compared to the interlayer dielectric. If the etching rate of the resist is higher than the etching rate of the interlayer insulating film, or vice versa, the shape of the contact hole forming hole formed in the resist will not be accurately transferred to the etched shape of the interlayer insulating film.
(4)の工程において、下層レジストパターン4a
の上端に形成されたフランジ44により、上層レ
ジストパターン4bに形成された口径の大きい第
2の孔41を通過し基板1に対して鉛直方向に照
射されるイオンがブロツクされるため、エツチン
グの前半では、下層レジストパターン4aに形成
された第1の孔40の口径に相当する小径部のホ
ール51が前記層間絶縁膜31に形成される。そ
してこのままエツチングを続行すると前記フラン
ジ部44下の下層レジストパターンがエツチング
され下層レジストパターンの孔40が上層レジス
トパターンの孔41と口径が同じくなるまで、下
層レジストパターンがエツチングされる。下層レ
ジストパターンの孔40が上層レジストパターン
の孔41と同じくなるまでエツチングされた時点
から、前記小径部のホール51の口径が拡張され
るエツチングが層間絶縁膜31について行われ、
このエツチングがなされた部分に大径部のホール
52が形成される。 In the step (4), the lower resist pattern 4a
The flange 44 formed at the upper end blocks the ions passing through the second hole 41 with a large diameter formed in the upper resist pattern 4b and irradiating the substrate 1 in the vertical direction. Then, a hole 51 having a small diameter corresponding to the diameter of the first hole 40 formed in the lower resist pattern 4a is formed in the interlayer insulating film 31. If etching is continued as it is, the lower resist pattern below the flange portion 44 will be etched until the hole 40 in the lower resist pattern has the same diameter as the hole 41 in the upper resist pattern. From the point at which the holes 40 in the lower resist pattern are etched until they become the same as the holes 41 in the upper resist pattern, etching is performed on the interlayer insulating film 31 to enlarge the diameter of the hole 51 in the small diameter portion;
A large diameter hole 52 is formed in this etched portion.
この際、層間絶縁膜31のエツチング速度を予
め測定しておくことにより、大径部のホールの形
成深さを適当なところで停止して、階段状に形成
されたコンタクトホール形成用孔43の形状を層
間絶縁膜をエツチング形状に転写してなる階段状
のコンタクトホール50を形成することができ
る。 At this time, by measuring the etching rate of the interlayer insulating film 31 in advance, the formation depth of the hole in the large diameter portion is stopped at an appropriate point, and the shape of the contact hole formation hole 43 formed in a stepwise manner is A stepped contact hole 50 can be formed by transferring the interlayer insulating film into an etched shape.
尚、コンタクトホール50の大径部52の形成
深さは前記のようにエツチング時間のコントロー
ルにより適宜設計することが可能である。エツチ
ング時間が予め予定された所定値を越えると大径
部52の形成深さが電極パターン40にまで到達
してしまいコンタクトホール50を階段状に形成
することができなくなるので、エツチング時間の
管理が必要となる。 The depth of the large diameter portion 52 of the contact hole 50 can be appropriately designed by controlling the etching time as described above. If the etching time exceeds a predetermined value, the formation depth of the large diameter portion 52 will reach the electrode pattern 40, making it impossible to form the contact hole 50 in a stepwise manner, making it difficult to manage the etching time. It becomes necessary.
この後、(5)の工程では、前記第1図の(4)の工程
と同様の、アツシヤーもしくは重合処理した下層
レジストパターンをも溶解可能の薬品を用いて上
層・下層レジストパターンをエツチングする。こ
の後、コンタクトホール50内及び層間絶縁膜3
1上に所望の配線パターンを形成する。前記コン
タクトホールは階段状になつているために配線層
のカバレージが良好で、配線パターンの断線のお
それがない高性能な半導体装置を簡単な操作によ
り製造することができる。 Thereafter, in step (5), the upper and lower resist patterns are etched using a chemical that can also dissolve the asshered or polymerized lower resist pattern, similar to the step (4) in FIG. After this, inside the contact hole 50 and the interlayer insulating film 3
A desired wiring pattern is formed on 1. Since the contact hole has a step-like shape, the coverage of the wiring layer is good, and a high-performance semiconductor device without fear of disconnection of the wiring pattern can be manufactured by simple operations.
前記各実施例では、重合処理用のレジストとし
てノボラツク系レジストを用いたが、ノボラツク
系レジストに限らず、重合処理の有無により、除
去性に差が生じるレジストであれは、他のものを
使用することができる。 In each of the above examples, a novolac type resist was used as a resist for polymerization treatment, but not only a novolac type resist, but other resists may be used if the removability differs depending on the presence or absence of polymerization treatment. be able to.
また、前記各実施例では、下層レジストマスク
の重合を、紫外線を照射することにより行つた
が、これに限らず、熱処理により重合を行う等、
他の重合手段を用いることもできる。 Further, in each of the above examples, the lower resist mask was polymerized by irradiating it with ultraviolet rays, but the present invention is not limited to this, and polymerization can be performed by heat treatment, etc.
Other means of polymerization can also be used.
また、前記第2図に示した実施例では、C−
MOS集積回路の製造の場合について説明したが、
これに限定されることなく、本発明をpチヤネ
ル、nチヤネルMOS集積回路、バイポーラ集積
回路等各種半導体装置の製造を適用することも出
来る。 Furthermore, in the embodiment shown in FIG.
I explained the case of manufacturing MOS integrated circuits, but
Without being limited thereto, the present invention can also be applied to the manufacture of various semiconductor devices such as p-channel, n-channel MOS integrated circuits, and bipolar integrated circuits.
また、第4図に記載の実施例では、上層レジス
トパターンの孔の口径を下層レジストパターンの
それよりも大きく形成したが、これとは反対に上
層レジストパターンの孔を口径を下層レジストパ
ターンの孔の口径よりも小さく形成することがで
きる。 In addition, in the example shown in FIG. 4, the diameter of the hole in the upper resist pattern was formed larger than that in the lower resist pattern. can be formed smaller than the caliber of the
以上説明したように請求項1記載の発明によれ
ば、下層レジストパターンに重合処理が施されて
いる結果、例えば、下層レジストパターンはエツ
チング液に対して不溶性となる特性又は下層レジ
ストパターンが変形しない特性等を与えることが
できる。
As explained above, according to the invention of claim 1, as a result of the polymerization treatment applied to the lower resist pattern, for example, the lower resist pattern has a property that it becomes insoluble in an etching solution, or the lower resist pattern does not deform. Characteristics etc. can be given.
そして、請求項2記載の発明は、下層レジスト
パターンに重合処理を施して下層レジストパター
ンがエツチング液に対して不溶性となる特性を利
用し、イオン注入の際のマスクとなる絶縁膜を薄
く形成することにより、簡単な操作により高性能
な半導体装置を製造する方法を提供することがで
きる。 According to the second aspect of the invention, a polymerization process is applied to the lower resist pattern to make the lower resist pattern insoluble in an etching solution, thereby forming a thin insulating film to serve as a mask during ion implantation. Accordingly, it is possible to provide a method for manufacturing a high-performance semiconductor device with simple operations.
さらに請求項3記載の発明は、下層レジストパ
ターンに重合処理を施して下層レジストパターン
が変形しない特性を利用し、簡単な装置により配
線パターンを断線を防止する上で形状精度良好な
階段状のコンタクトホールを有する高性能な半導
体装置を製造する方法を提供することができる。 Furthermore, the invention as claimed in claim 3 utilizes the property that the lower resist pattern is not deformed by performing a polymerization process on the lower resist pattern, and forms a stepped contact with good shape accuracy in preventing wiring patterns from being disconnected using a simple device. A method for manufacturing a high-performance semiconductor device having holes can be provided.
第1図は、本発明の第1の実施例に係わる半導
体装置の製造工程を示す断面図、第2図、第3図
は、従来技術に係わる半導体装置の製造工程を示
す断面図、第4図は本発明の第2の実施例に係わ
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図中、1は基板、2は酸化膜、3は窒化膜、4
aは下層レジストマスク、4b,4cは上層レジ
ストマスク、40は第1の孔(下層レジストパタ
ーンに形成された孔)、41は第2の孔(上層レ
ジストパターンに形成された孔)、43はコンタ
クトホール形成用孔、50はコンタクトホール、
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the manufacturing process of a semiconductor device according to the prior art, and FIG. The figure is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a substrate, 2 is an oxide film, 3 is a nitride film, and 4
a is a lower resist mask, 4b and 4c are upper resist masks, 40 is a first hole (a hole formed in the lower resist pattern), 41 is a second hole (a hole formed in an upper resist pattern), and 43 is a A hole for forming a contact hole, 50 is a contact hole,
It is.
Claims (1)
膜上に、下層レジストパターンを形成する工程
と、下層レジストパターンに重合処理を施す工程
と、下層レジストパターン上に上層レジストパタ
ーンを形成する工程と、を備えてなることを特徴
とする半導体の製造方法。 2 基板上に絶縁膜を形成する工程と、当該絶縁
膜上に、下層レジストパターンを形成する工程
と、下層レジストパターンに重合処理を施す工程
と、下層レジストパターン上に上層レジストパタ
ーンを形成する工程と、上層レジストパターン及
び下層レジストパターンをマスクとしてイオン注
入する工程と、上層レジストパターンのみを除去
し再度下層レジストパターン上に上層レジストパ
ターンを形成する工程と、を備えてなることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 3 基板上に絶縁膜を形成する工程と、当該絶縁
膜上に孔を有する下層レジストパターンを形成す
る工程と、下層レジストパターンに重合処理を施
す工程と、下層レジストパターンに形成された前
記孔に連続し、該孔とは口径が異なる孔を有する
上層レジストパターンを当該下層レジストパター
ン上に形成する工程と、下層レジストパターンか
ら上層レジストパターンに渡つて形成された階段
状の孔の形状を前記絶縁膜のエツチング形状に転
写して該絶縁膜を開孔処理する工程と、を備えて
なることを特徴とする半導体装置の製造方法。[Claims] 1. A step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a lower resist pattern on the insulating film, a step of performing a polymerization treatment on the lower resist pattern, and a step of forming an upper resist pattern on the lower resist pattern. A method for manufacturing a semiconductor, comprising the steps of forming a resist pattern. 2. A step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a lower resist pattern on the insulating film, a step of performing polymerization treatment on the lower resist pattern, and a step of forming an upper resist pattern on the lower resist pattern. , a step of implanting ions using the upper resist pattern and the lower resist pattern as masks, and a step of removing only the upper resist pattern and forming an upper resist pattern again on the lower resist pattern. Method of manufacturing the device. 3. A step of forming an insulating film on a substrate, a step of forming a lower resist pattern having holes on the insulating film, a step of performing a polymerization treatment on the lower resist pattern, and a step of forming an insulating film on the hole formed in the lower resist pattern. A step of forming an upper resist pattern having a continuous hole having a diameter different from that of the hole on the lower resist pattern, and insulating the shape of the stepped hole formed from the lower resist pattern to the upper resist pattern. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of transferring the etched shape of the film and opening holes in the insulating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1242600A JPH02168612A (en) | 1988-09-19 | 1989-09-19 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-234521 | 1988-09-19 | ||
| JP23452188 | 1988-09-19 | ||
| JP1242600A JPH02168612A (en) | 1988-09-19 | 1989-09-19 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168612A JPH02168612A (en) | 1990-06-28 |
| JPH0557730B2 true JPH0557730B2 (en) | 1993-08-24 |
Family
ID=16972328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1242600A Granted JPH02168612A (en) | 1988-09-19 | 1989-09-19 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168612A (en) |
Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935446A (en) * | 1982-08-23 | 1984-02-27 | Seiko Epson Corp | Manufacture of semiconductor devide |
| JPS62133722A (en) * | 1985-12-05 | 1987-06-16 | Ricoh Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP1242600A patent/JPH02168612A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02168612A (en) | 1990-06-28 |
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