JPS6119132A - 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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JPS6119132A
JPS6119132A JP13998784A JP13998784A JPS6119132A JP S6119132 A JPS6119132 A JP S6119132A JP 13998784 A JP13998784 A JP 13998784A JP 13998784 A JP13998784 A JP 13998784A JP S6119132 A JPS6119132 A JP S6119132A
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JP
Japan
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film
conductive film
etching
semiconductor device
resist pattern
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JP13998784A
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English (en)
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Yasuhiro Ito
康浩 伊藤
Yukimasa Yoshida
幸正 吉田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は半導体基板上の絶縁膜上に形成された金属膜を
プラズマエツチングにより加工する際に、下地絶縁膜の
酸素原子分離を防止できるようにした半導体装置の製造
方法に関するものである。
[発明の技術的背景とその問題点〕 近年、半導体素子の高集積化に伴い、高度の微線加工技
術が要求されるようになり、エツチング方法としては従
来の等方的な湿式エツチングに代り、異方的なエツチン
グが可能であるプラズマエツチング法が広く用いられる
ようになった。また、多層配線も多く用いられ、その層
間絶縁膜としてCVD−8i 02 ヤPSG (!、
D/硅化カラス)など、主として、5i02が用いられ
、また、金属配線にはAβ(アルミニウム)が主に用い
られている。
そこで、半導体装置の高集積化を図り、且つ、素子の高
信頼性を得るためには、SiO2膜上のAρ配線を制御
性良く加工形成できる技術が必要となる。
ところで、SiO2を主成分とする絶縁膜上の金属(こ
こではAQ>を制御性良く加工するためにプラズマエツ
チングを用いるが、下地絶縁膜に段差が生じる場合やエ
ツチングの均一性を考えると、通常、30〜50%程度
のオーバエツチングが必要である。しかし、オーバエツ
チング中には下地の5iO211がエツチングされるこ
とから、5102中の酸素原子が分離され、この分離さ
れた酸素原子により、レジストが著しく劣化(膜減り)
したり、あるいはAβにアンダーカットが生じて、寸法
の制御性が著しく低下してしまうと云う問題があった。
[発明の目的] 本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、絶縁膜上
の金属膜を制御性良くプラズマエツチング加工できるよ
うにした半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
[発明の概要] 本発明は上記目的を達成するため、半導体基板に形成さ
れた絶縁膜の表面に導電性膜を堆積して後、該導電性膜
上にレジストパターンを形成し、これをマスクに前記導
電性膜をプラズマエツチングして該導電性膜をパターニ
ングする半導体装置の製造工程において、前記絶縁膜上
に酸素原子を含まない絶縁物質の膜を形成し、その表面
に導電性膜を堆積して後、該導電性膜上にレジストパタ
ーンを形成し、これをマスクに前記導電性膜をプラズマ
エツチングして該導電性膜をパターニングすることを特
徴ととする。かかる本発明によれば、オーバエツチング
時に発生するレジストの劣化及びアンダーカットが、エ
ツチングされたSiO2膜より発生する酸素原子の影響
によるものであると云う事実に基づき、SiO2を主成
分とする絶縁膜上に酸素を含まない絶縁膜、例えば、3
i3N4を形成した上で、その表面に、加工するべき導
電性膜を形成して、この導電性膜をレジストをマスクに
プラズマエツチングするようにしたので、これにより酸
素原子の発生を防止して、レジストの劣化とアンダーカ
ットの発生を抑制することができる。
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
初めに本発明の製造工程で用いる配線用Aβ膜のエツチ
ングのためのプラズマエツチング装置の概要を第3図に
示す。すなわち、図に示す如くプラズマエツチング装置
は、容器40内に、対向する平板状の一対の電極41.
42を配設し、これらの電極のうち、下方の電極41を
アースし、上方の電極42は高周波電源43に接続する
とともに、電極41上にはウェハーを載置する。そして
、容器40内にエツチングガスを流通させ、電極41.
42間に、高周波電流を与えてプラズマを発生させ、エ
ツチングを行うようしたものである。
実施例 先ず、半導体基板11に、その素子領域を島状分離する
厚いフィールド酸化1112、素子領域の表面のゲート
絶縁膜13、ゲート絶縁膜13上のゲート電極14、そ
の他ソース、ドレイン領域15゜16などを形成し、次
にこの半導体基板11上に熱酸化により3000人のシ
リコン酸化m <s +02膜)17を層間絶縁膜とし
て形成し、次に、この81021117上にCVD法に
よりシリコン窒化膜(S i:+ N4 Ilり 18
を500人堆積した(第1図(a)図示)。つづいて、
全面にレジストを塗布し写真蝕剣法によりパターニング
して形成したレジストパターンを用いて5iaN+I1
18およびl1間絶縁![117をエツチングし、ソー
ス。
ドレイン領域に通ずるコンタクトホール19を開口した
。次に、全面にスパッタ法によりAn膜20を800O
A堆積した後、このAβ膜20上にポジ形フォトレジス
トを塗布して、これを写真蝕刻法によりパターニングし
、レジストパターン21を形成したく第1図(b)図示
)。
次いで、レジストパターン21をマスクにAβ膜20を
プラズマエツチングした。ARR2O3エツチングには
第3図に示す如く、容器40内の対向する平板状の一対
の電極41.42のうち、アースされた下方の電極41
上に半導体基板11を載置し、そして、容器40内にエ
ツチングガスを流通させ、電極41.42間に、高周波
電流を与えてプラズマを発生させて、エツチングを行う
ようにした。エツチング条件は次の通りである。
プラズマエツチング装置に供給するエツチングガスはC
Cβ4を用い、このCCβ4の流量を2008CCmと
し、また、電極間に印加する高周波電力は500w、エ
ツチング圧力は350mt。
rrとした。
これにより、Aρ膜20はパターニングされ、レジスト
パターン21の開口部のへ2膜20は除去された。この
とき、A℃膜20WA厚のバラツキにより除去すべき部
分のへβ膜20が残るのを防ぐため、約30%のオーバ
エツチングを行った。
その際、5iaN+l118の露出面も僅かにエツチン
グされた。これにより、コンタクトホール19を介して
ソース・ドレイン領域15.16に接続される配線22
がパターニング形成された(第1図(C)図示)。
尚、この時の八2のエツチングレートは700人/mi
nであり、オーバエツチング中の5i3N4WA17の
エツチング量はわずか200人であった。従って、50
0人の3i3N+膜17はオーバエツチング後において
も300人も残り、下地の8+02躾17はこの5ia
N41[118の保護されてエツチングされなかった。
比較例 先ず、半導体基板11に、その素子領域を島状分離する
厚いフィールド酸化膜12、素子領域の表面のゲート絶
縁膜13、ゲート絶縁膜13上のゲート電極14、その
他ソース、ドレイン領域15.16などを形成し、次に
この半導体基板11上に熱酸化により3500人のシリ
コン酸化膜(Si0211)17を層間絶縁膜として形
成した(第2図(a)図示)。つづいて、全面にレジス
トを塗布し写真蝕刻法によりパターニングして形成した
レジストパターンを用いて層間絶縁膜17をエツチング
し、ソース、ドレイン領域に通ずるコンタクトホール1
9を開口した。次に、全面にスパッタ法によりAfil
l#20を8000人堆積した後、このへβN1120
上にポジ形フォトレジストを塗布して、これを写真蝕刻
法によりパターニングし、レジストパターン21を形成
したく第2図(1))図示)。
次いで、レジストパターン21をマスクにAλ膜20を
実施例と同様のプラズマエツチング装置を用いて同様な
条件でプラズマエツチングした。
これにより、A2膜20はパターニングされ、レジスト
パターン21の開口部のAj211120は除去された
。これにより、コンタクトホール19を介してソース・
ドレイン領域15.16に接続される配線22をパター
ニング形成した。このとき、へβ膜20のバラツキによ
り除去すべき部分のA℃膜20が残るのを防ぐため、オ
ーバエツチングするが、その際、@間絶縁II(Si0
211)17の露出面も僅かにエツチングされた(第2
図(C)図示)。
尚、この比較例に用いたプラズマエツチング条件は実施
例と同じである。
すなわち、比較例は従来構造の半導体装置の製造方法で
、第1図構造に対し、S+3N418を除いた構造を持
っており、8i02膜17上にAa膜20を形成しであ
る。
しかして、本実施例及び比較例について、それらの製造
工程におけるプラズマエッチング工程際し、A℃膜20
のエツチング中とオーバエツチング中でのレジストパタ
ーン21のエツチング量を調べるため、ジャストエッチ
前後でエツチングが終了するようエツチング時間を変え
てみた。なお、レジストパターン21のエツチング量は
タリステップ(段差針)で測定し、断面の形状は走査型
電子顕微鏡(SEM)で観察した。
第4図はその結果を示す特性図であり、実施例をA1比
較例をBで示した。すなわち、図はプラズマエツチング
装置でエツチングした時のレジストパターン21の膜減
り量とエツチング時間の関係を示す図であり、矢印Jで
示した位置がAn膜20のジャストエツチング時間であ
る。図かられかるように、従来構造を持つ比較例日では
ジャストエツチング時間前後で傾きが増大し、レジスト
のエツチングレートが増大していることを示しており、
これにより、明らかに酸素原子が影響していることがわ
かる。一方、Aで示す本発明方法ではA2膜20のジャ
ストエツチング後でも、レジストの劣化及び断面形状の
異状は見られなかった。
従って、SiO2膜上にA2膜を形成して、このA℃膜
をプラズマエツチングによりパターニングし、A℃配線
等を形成する場合において、3io2躾上に保護膜とし
てSi3N4膜を形成し、この3i3N41上にA℃膜
を形成して、これをレジストパターンをマスクにプラズ
マエツチングすれば、5102膜のエツチングを防止で
きて、該S+02膜の酸素原子分離を防止でき、これに
よって、レジストパターンの膜減りとアンダーカットの
発生を防止できるのでへβ膜のパターニングを制御性良
く、目的の寸法となるように行うことができる。従って
、高品質の半導体装置が得られる。
尚、5iQ2膜の保護膜である513N4膜の膜厚はプ
ラズマエツチング加工時のオーバエツチングによる躾減
り置部上とする必要がある他、保i!膜は酸素原子を含
まない耐熱性のある絶縁材であればSI3N4膜以外の
ものを用いることもできる。上記実施例では配線等の導
電膜にへ2膜を用いていたが、これはアルミニウム合金
もしくは多結晶シリコンまたは高融点金属または高融点
金属のシリサイドなどでも良い。
半導体基板上のSiO2膜は熱シリコン酸化膜の他、C
VDシリコン酸化躾またはリン添加硅化ガラスまたはボ
ロン添加硅化ガラスを利用することができる。
[発明の効果] 以上、詳述したように本発明によれば、導電膜パターニ
ング用のレジストパターンの膜減りとアンダーカットの
抑制を図ることができ、従って、導電膜を制御性良くパ
ターニングすることができるので、高品質の半導体装置
が得られるなどの特徴を有する半導体装置の製造方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)は本発明の実施例を示す製造工程
図、第2図(a)〜(C)は比較例の製造工程図、第3
図はプラズマエツチングに用いたプラズマエツチング装
置の概略的な構造を示す図、IN4図はこれら第1図、
第2図の各サンプルのプラズマエツチングによるエツチ
ング時間とレジストパターンの膜減り量との関係を示す
図である。 11・・・半導体基板、12・・・フィールド酸化膜、
13・・・グ〜ト絶縁膜、14・・・ゲート電極、17
・・・シリコン酸化II(SiO2膜上)、18・・・
シリコン窟化膜(Si3N4膜)、20・・・A℃膜、
21・・・レジストパターン、22・・・へβ配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1vi!J 第2図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に形成された酸化シリコンを主成分と
    する絶縁膜の表面に導電性膜を堆積して後、該導電性膜
    上にレジストパターンを形成し、これをマスクに前記導
    電性膜をプラズマエッチングして該導電性膜をパターニ
    ングする半導体装置の製造工程において、前記絶縁膜上
    に酸素原子を含まない絶縁物質の膜を形成し、その表面
    に導電性膜を堆積して後、該導電性膜上にレジストパタ
    ーンを形成し、これをマスクに前記導電性膜をプラズマ
    エッチングして該導電性膜をパターニングすることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)酸素原子を含まない絶縁物質の膜厚はプラズマエ
    ッチング加工時のオーバエッチングによる膜減り量以上
    とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. (3)酸素原子を含まない絶縁物質の膜はシリコン窒化
    膜であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置の製造方法。
  4. (4)導電性膜はアルミニウムまたはアルミニウム合金
    もしくは多結晶シリコンまたは高融点金属または高融点
    金属のシリサイドのいずれか一つであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)絶縁膜は熱シリコン酸化膜またはCVDシリコン
    酸化膜またはリン添加硅化ガラスまたはボロン添加硅化
    ガラスのいずれか一つであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265713U (ja) * 1988-11-07 1990-05-17
JPH0461327A (ja) * 1990-06-29 1992-02-27 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
KR100256137B1 (ko) * 1996-03-26 2000-05-15 아사무라 타카싯 반도체장치및그제조방법

Cited By (3)

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