JP3555319B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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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、さらに詳しくは、そのコンタクトホール形成に特徴を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、半導体基板と導電層、又は複数の導電層間を接続するための、層間絶縁膜のコンタクトホールもますます微細化してきている。この微細化されたコンタクトホールは、通常RIE等の異方性エッチングにより層間絶縁膜をエッチングして形成される。この異方性エッチングによるコンタクトホール形成の問題の一つは、層間絶縁膜と半導体基板とのエッチング速度比、所謂選択比が十分大きくないことである。通常、コンタクトホールを形成する領域の層間絶縁膜の膜厚は一定となっていない。従って、薄い層間絶縁膜のコンタクトホール形成部では、厚い層間絶縁膜領域のコンタクトホールが形成されるまでエッチングが継続し、半導体基板表面のエッチングが進んで、特性不良等が出て半導体集積回路の製造歩留を低下させる虞がある。
そこで、近年コンタクトホール形成領域における層間絶縁膜をほぼ一定とする方法として、絶縁膜によるゲート電極状の疑似電極パターンを形成し、その後層間絶縁膜を堆積し、更に層間絶縁膜のリフローを行い、その後にコンタクトホールを形成する方法が行われている。
【0003】
上記のようなコンタクトホール形成法をとる半導体装置の製造方法を図3および図4を参照して説明する。
なお、ここで図3、図4は、通常の高集積化した半導体装置における、MOSトランジスタが高密度に配置されている、例えばメモリーセルアレイ領域等のコンタクトホール形成部1と、MOSトランジスタが疎に配列された、例えばメモリー半導体装置の周辺回路部領域等におけるコンタクトホール形成部2とを示している。
【0004】
まず、図3(a)に示すように、素子分離領域のLOCOS酸化膜やウエル等(図示省略)が形成されている半導体基板11上に、ゲート酸化膜12、ドープされたポリシリコン膜13aとタングステンシリサイド(WSi2 )膜13bとから成るゲート電極13およびCVD酸化膜14とで構成されたゲート電極部3を形成する。その後、LDD(Lightly Doped Drain)層(図示省略)形成等を行い、更にその後CVD酸化膜を堆積し、RIE等の異方性エッチングによりCVD酸化膜をエッチバックし、ゲート電極部3側壁にサイドウォール酸化膜15を形成する。その後、ソース・ドレイン層(図示省略)形成等を行い、更にその後コンタクトホール形成のエッチング時の一時的エッチング阻止膜とするシリコン窒化膜16を堆積する。
【0005】
次に、図3(b)に示すように、CVD酸化膜17を堆積し、その後フォトレジストを塗布し、パターニングしてフォトレジストパターン18を形成する。
【0006】
次に、図3(c)に示すように、フォトレジスト18をマスクとして、CVD酸化膜17をエッチバックし、その後フォトレジスト18を除去する。このエッチバックにより、コンタクトホール形成部2に形成された、CVD酸化膜17によるパターンが前述した疑似電極パターン19である。
【0007】
次に、図3(d)に示すように、BPSG(Boro−Phospho Silicate Glass)膜による層間絶縁膜20を堆積し、その後熱処理を行って、BPSGによる層間絶縁膜20のリフローをさせる。ここで上記のBPSG膜はシリケートガラスにボロン(B)とリン(P)との不純物を所定量混入したもので、比較的低温の熱処理により軟化して流動する、所謂リフローが容易に起こる膜である。この熱処理後の層間絶縁膜20は、図3(d)に示す如く、層間絶縁膜20の下層の凹凸を大幅に緩和した形状となる。
その後、この層間絶縁膜20上にフォトレジスト21を塗布し、続いてコンタクトホール形成のためのパターニングを行い、開口22、23を形成する。
【0008】
次に、図3(e)に示すように、まずフォトレジスト21をマスクとしたRIE等によるエッチングをしてコンタクトホールの開口24、25を形成する。その後、この開口24、25部に埋め込みプラグ法等によって電極26を形成する。更にその後埋め込みプラグによる電極26と接続する配線27を形成する。
その後は、パッシベーション膜の堆積、パッドの窓明け等の製造工程を経て半導体装置が作製される。
【0009】
上記のようにして作製される半導体装置のコンタクトホール形成法においては、疑似電極パターン形成時のCVD酸化膜17がMOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1の残り、この状態でリフローが容易なBPSG膜による層間絶縁膜21を堆積し、その後RIE等でエッチングして、コンタクトホールを形成することになる。
従って、MOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1のコンタクトホール形成部分の膜構成は、層間絶縁膜20/CVD酸化膜17/シリコン窒化膜16となり、MOSトランジスタが疎なコンタクトホール形成部2のコンタクトホール形成部分の膜構成は、層間絶縁膜20/シリコン窒化膜16となって、二つのコンタクトホール形成部分のエッチングする膜厚はほぼ等しいとしても、層間絶縁膜20とCVD酸化膜17ではエッチング速度がことなる為、これらコンタクトホールのエッチング時間をほぼ等しくするためのエッチング条件設定が非常に困難であり、より短時間でエッチングされるコンタクトホール部では半導体基板11表面がエッチングされてしまう。このようになると、作製された半導体装置の特性不良等による製造歩留の低下を起こす虞がある。
また、疑似電極パターンを形成した後にコンタクトホールを形成する上記の半導体装置の製法は、疑似電極パターンを形成しなでコンタクトホールを形成する半導体装置の製法に比べて製造工程が増加するという問題もある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した半導体装置の製造方法における問題点を解決することをその目的とする。即ち本発明の課題は、絶縁膜による疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法において、MOSトランジスタの密集した領域と疎な領域のコンタクトホールをほぼ同一時間でエッチングでき、しかも製造工程数増加のない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、上述の課題を解決するために提案するものであり、絶縁膜をパターニングして形成するゲート電極状の疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を用いる半導体装置の製造方法において、ゲート絶縁膜、ゲート電極およびゲート電極上絶縁膜で構成されるゲート電極部を形成する工程と、絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜をパターニングして、疑似電極パターンおよびゲート電極部の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜を堆積する工程と、層間絶縁膜をリフローさせる工程と、コンタクトホールを形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【0012】
本発明によれば、従来のサイドウォール絶縁膜形成時にゲート電極状の疑似電極パターンも同時に形成するため、疑似電極パターンを用いてコンタクトホール形成する半導体装置の製造工程数の増加がない。更に、MOSトランジスタが高密度に配置されている領域に形成するコンタクトホール形成部の膜構成と、疑似電極パターンを形成する、MOSトランジスタが疎に配置されている領域に形成するコンタクトホール形成部の膜構成とが同一な為、上記の二つのコンタクトホール形成部にコンタクトホールを形成するエッチング時間がほぼ等しくなり、従来のような一方のコンタクトホール部の半導体基板表面が大きくエッチングされて半導体装置の特性不良を起こし、半導体装置の製造歩留を低下させる虞がない。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術の説明で参照した図3および図4中の構成部分と同様の構成部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0014】
本実施例は半導体装置の製造方法に本発明を適用した例であり、これを図1および図2を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、素子分離領域のLOCOS酸化膜やウエル等(図示省略)が形成されている半導体基板11上に、ゲート酸化膜12、ドープされたポリシリコン膜13aとタングステンシリサイド(WSi2 )膜13bとから成るゲート電極13およびゲート電極上絶縁膜、例えばCVD酸化膜14とで構成されゲート電極部3を形成する。その後、LDD(Lightly Doped Drain)層(図示省略)形成等を行う。
【0015】
次に、絶縁膜、例えばCVD法によるCVD酸化膜51を、ゲート電極部3の高さとほぼ等しい膜厚で堆積する。その後フォトレジストを塗布し、続いてフォトレジストをパターニングして、コンタクトホール形成部2にフォトレジストパターン52を形成する。このフォトレジストパターン52の間隔は、後述するコンタクトホールの開口24幅より広くて、しかもコンタクトホール形成部1のゲート電極部3の間隔にほぼ等しい間隔とする。
【0016】
次に、フォトレジスト52をマスクとし、RIE等の異方性エッチング法によりCVD酸化膜51をエッチバックして、図1(b)に示すように、CVD酸化膜51によるゲート電極状の疑似電極パターン53やゲート電極部3の側壁にサイドウォール酸化膜54を形成する。その後、図示は省略するが、前述したLOCOS酸化膜とフォトレジストをマスクとしたイオン注入によるソース・ドレインのイオン注入層形成工程や注入イオンの活性化の熱処理工程等を行い、ソース・ドレイン層を形成する。
【0017】
次に、図1(c)に示すように、コンタクトホール形成のエッチング時の一時的エッチング阻止膜とするシリコン窒化膜16を堆積し、続いてBPSG膜による層間絶縁膜20を堆積し、その後熱処理を行って、BPSGによる層間絶縁膜20をリフローさせる。図示は省略するが、このリフローの熱処理により、層間絶縁膜20の堆積直後にゲート電極部3や疑似電極パターン53部に盛り上がって堆積されていた層間絶縁膜20が周囲に流動して、MOSトランジスタが密集しているコンタクトホール形成部1のゲート電極部3間の層間絶縁膜20の膜厚d1 やMOSトランジスタが疎なコンタクトホール形成部2の疑似電極パターン53間の層間絶縁膜20の膜厚d2 は平坦部分の層間絶縁膜20の膜厚d0 より厚くなる。ここで、例えばゲート電極部3の高さと疑似電極パターン53の高さがほぼ等しく、しかもゲート電極部3間と疑似電極パターン53間がほぼ等しい場合は、膜厚d2 は膜厚d1 とほぼ等しくなる。
【0018】
次に、図2(d)に示すように、層間絶縁膜20上にフォトレジスト21を塗布し、続いてコンタクトホール形成のためのパターニングを行い、開口22、23を形成する。
【0019】
次に、例えばマグネトロン型RIE装置を用い、フォトレジスト21をマスクとして、層間絶縁膜20とシリコン窒化膜16とをエッチングし、コンタクトホールの開口24、25を形成する。なお、このコンタクトホールのエッチング条件は、例えば下記のようなものである。
第1ステップの層間絶縁膜20のRIE条件
C4 F8 ガス流量 : 10 sccm
COガス流量 : 80 sccm
Arガス流量 : 200 sccm
圧力 : 3.0 Pa
高周波パワー : 1.5 KW
第2ステップのシリコン窒化膜16のRIE条件
CHF3 ガス流量 : 10 sccm
CF4 ガス流量 : 10 sccm
O2 ガス流量 : 5 sccm
Arガス流量 : 60 sccm
圧力 : 2.7 Pa
高周波パワー : 1 KW
【0020】
次に、例えばスパッタリング等によるTi/TiN膜と、埋め込みプラグ法等により形成されるW膜とから成る電極26を開口24、25部に形成する。その後電極26と接続する配線27を形成する。
その後は、パッシベーション膜の堆積、パッドの窓明け等の製造工程を経て半導体装置が作製される。
【0021】
上記の疑似電極パターン53を用いたコンタクトホール形成法による半導体装置の製法においては、MOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1の膜構成とMOSトランジスタの疎なコンタクトホール形成部2の膜構成とが同じで、しかも膜厚がほぼ等しいので、上記の二つのコンタクトホール形成がほぼ同一エッチング時間で出来るため、コンタクトホール部の半導体基板11表面を殆どエッチングすることなくコンタクトホールの形成が可能となる。また、ゲート電極部3側壁のサイドウォール酸化膜54を形成するためのCVD酸化膜51を疑似電極パターン53形成にも使用するため、疑似電極パターンを用いないコンタクトホール形成法による半導体装置の製造工程数と同じ製造工程数にて半導体装置の製造ができる。
【0022】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
例えば、本実施例では、疑似電極パターンやサイドウォール酸化膜とする絶縁膜としてCVD法等によるCVD酸化膜を用いて説明したが、この絶縁膜としては、CVD法によるシリコンナイトライド膜やシリコンオキシナイトライド膜でもよい。
また、本実施例では、層間絶縁膜としてBPSGを用いて説明したが、この層間絶縁膜としてはPSG(Phospho−Silicate Glass)等でもよい。
更に、本実施例では、層間絶縁膜等のエッチング装置としてマグネトロン型RIE装置を用いて説明したが、平行平板型RIE装置やECRエッチング装置等でもよい。
その他、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス装置やプロセス条件は適宜変更が可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を用いる半導体装置の製造方法は、MOSトランジスタの密集した領域と疎な領域とのコンタクトホールを、ほぼ同一エッチング時間で形成出来るため、コンタクトホール部の半導体基板表面をほとんどエッチングせず、従って半導体装置の特性不良を起こす虞がなくなり、半導体装置の製造歩留が向上する。
また、疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を製造工程に取り入れても、サイドウォール絶縁膜とする絶縁膜を疑似電極パターンとする絶縁膜にも使用するために半導体装置の製造工程数の増加がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した実施例の工程の前半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(a)はゲート電極部を形成し、CVD酸化膜を堆積し、CVD酸化膜上にフォトレジストパターンを形成した状態、(b)は疑似電極パターンやサイドウォール酸化膜をを形成した状態、(c)は層間絶縁膜を堆積した状態である。
【図2】本発明を適用した実施例の工程の後半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(d)は層間絶縁膜上のフォトレジストをパターニングした状態、(e)はコンタクトホール形成し、電極と配線を形成した状態である。
【図3】従来例の工程の前半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(a)はゲート電極部を形成し、シリコン窒化膜を堆積した状態、(b)はCVD酸化膜を堆積し、CVD酸化膜上にフォトレジストパターンを形成した状態、(c)は疑似電極パターンを形成した状態である。
【図4】従来例の工程の後半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(d)は層間絶縁膜上のフォトレジストをパターニングした状態、(e)はコンタクトホール形成し、電極と配線を形成した状態である。
【符号の説明】
1,2…コンタクトホール形成部、3…ゲート電極部、11…半導体基板、12…ゲート酸化膜、13…ゲート電極、13a…ポリシリコン膜、13b…タングステンシリサイド膜、14,17,51…CVD酸化膜、15…サイドウォール酸化膜、16…シリコン窒化膜、18,52…フォトレジストパターン、19,52…疑似電極パターン、20…層間絶縁膜、21…フォトレジスト、22,23,24,25…開口、26…電極、27…配線
【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、さらに詳しくは、そのコンタクトホール形成に特徴を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化に伴い、半導体基板と導電層、又は複数の導電層間を接続するための、層間絶縁膜のコンタクトホールもますます微細化してきている。この微細化されたコンタクトホールは、通常RIE等の異方性エッチングにより層間絶縁膜をエッチングして形成される。この異方性エッチングによるコンタクトホール形成の問題の一つは、層間絶縁膜と半導体基板とのエッチング速度比、所謂選択比が十分大きくないことである。通常、コンタクトホールを形成する領域の層間絶縁膜の膜厚は一定となっていない。従って、薄い層間絶縁膜のコンタクトホール形成部では、厚い層間絶縁膜領域のコンタクトホールが形成されるまでエッチングが継続し、半導体基板表面のエッチングが進んで、特性不良等が出て半導体集積回路の製造歩留を低下させる虞がある。
そこで、近年コンタクトホール形成領域における層間絶縁膜をほぼ一定とする方法として、絶縁膜によるゲート電極状の疑似電極パターンを形成し、その後層間絶縁膜を堆積し、更に層間絶縁膜のリフローを行い、その後にコンタクトホールを形成する方法が行われている。
【0003】
上記のようなコンタクトホール形成法をとる半導体装置の製造方法を図3および図4を参照して説明する。
なお、ここで図3、図4は、通常の高集積化した半導体装置における、MOSトランジスタが高密度に配置されている、例えばメモリーセルアレイ領域等のコンタクトホール形成部1と、MOSトランジスタが疎に配列された、例えばメモリー半導体装置の周辺回路部領域等におけるコンタクトホール形成部2とを示している。
【0004】
まず、図3(a)に示すように、素子分離領域のLOCOS酸化膜やウエル等(図示省略)が形成されている半導体基板11上に、ゲート酸化膜12、ドープされたポリシリコン膜13aとタングステンシリサイド(WSi2 )膜13bとから成るゲート電極13およびCVD酸化膜14とで構成されたゲート電極部3を形成する。その後、LDD(Lightly Doped Drain)層(図示省略)形成等を行い、更にその後CVD酸化膜を堆積し、RIE等の異方性エッチングによりCVD酸化膜をエッチバックし、ゲート電極部3側壁にサイドウォール酸化膜15を形成する。その後、ソース・ドレイン層(図示省略)形成等を行い、更にその後コンタクトホール形成のエッチング時の一時的エッチング阻止膜とするシリコン窒化膜16を堆積する。
【0005】
次に、図3(b)に示すように、CVD酸化膜17を堆積し、その後フォトレジストを塗布し、パターニングしてフォトレジストパターン18を形成する。
【0006】
次に、図3(c)に示すように、フォトレジスト18をマスクとして、CVD酸化膜17をエッチバックし、その後フォトレジスト18を除去する。このエッチバックにより、コンタクトホール形成部2に形成された、CVD酸化膜17によるパターンが前述した疑似電極パターン19である。
【0007】
次に、図3(d)に示すように、BPSG(Boro−Phospho Silicate Glass)膜による層間絶縁膜20を堆積し、その後熱処理を行って、BPSGによる層間絶縁膜20のリフローをさせる。ここで上記のBPSG膜はシリケートガラスにボロン(B)とリン(P)との不純物を所定量混入したもので、比較的低温の熱処理により軟化して流動する、所謂リフローが容易に起こる膜である。この熱処理後の層間絶縁膜20は、図3(d)に示す如く、層間絶縁膜20の下層の凹凸を大幅に緩和した形状となる。
その後、この層間絶縁膜20上にフォトレジスト21を塗布し、続いてコンタクトホール形成のためのパターニングを行い、開口22、23を形成する。
【0008】
次に、図3(e)に示すように、まずフォトレジスト21をマスクとしたRIE等によるエッチングをしてコンタクトホールの開口24、25を形成する。その後、この開口24、25部に埋め込みプラグ法等によって電極26を形成する。更にその後埋め込みプラグによる電極26と接続する配線27を形成する。
その後は、パッシベーション膜の堆積、パッドの窓明け等の製造工程を経て半導体装置が作製される。
【0009】
上記のようにして作製される半導体装置のコンタクトホール形成法においては、疑似電極パターン形成時のCVD酸化膜17がMOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1の残り、この状態でリフローが容易なBPSG膜による層間絶縁膜21を堆積し、その後RIE等でエッチングして、コンタクトホールを形成することになる。
従って、MOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1のコンタクトホール形成部分の膜構成は、層間絶縁膜20/CVD酸化膜17/シリコン窒化膜16となり、MOSトランジスタが疎なコンタクトホール形成部2のコンタクトホール形成部分の膜構成は、層間絶縁膜20/シリコン窒化膜16となって、二つのコンタクトホール形成部分のエッチングする膜厚はほぼ等しいとしても、層間絶縁膜20とCVD酸化膜17ではエッチング速度がことなる為、これらコンタクトホールのエッチング時間をほぼ等しくするためのエッチング条件設定が非常に困難であり、より短時間でエッチングされるコンタクトホール部では半導体基板11表面がエッチングされてしまう。このようになると、作製された半導体装置の特性不良等による製造歩留の低下を起こす虞がある。
また、疑似電極パターンを形成した後にコンタクトホールを形成する上記の半導体装置の製法は、疑似電極パターンを形成しなでコンタクトホールを形成する半導体装置の製法に比べて製造工程が増加するという問題もある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した半導体装置の製造方法における問題点を解決することをその目的とする。即ち本発明の課題は、絶縁膜による疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法において、MOSトランジスタの密集した領域と疎な領域のコンタクトホールをほぼ同一時間でエッチングでき、しかも製造工程数増加のない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、上述の課題を解決するために提案するものであり、絶縁膜をパターニングして形成するゲート電極状の疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を用いる半導体装置の製造方法において、ゲート絶縁膜、ゲート電極およびゲート電極上絶縁膜で構成されるゲート電極部を形成する工程と、絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜をパターニングして、疑似電極パターンおよびゲート電極部の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜を堆積する工程と、層間絶縁膜をリフローさせる工程と、コンタクトホールを形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【0012】
本発明によれば、従来のサイドウォール絶縁膜形成時にゲート電極状の疑似電極パターンも同時に形成するため、疑似電極パターンを用いてコンタクトホール形成する半導体装置の製造工程数の増加がない。更に、MOSトランジスタが高密度に配置されている領域に形成するコンタクトホール形成部の膜構成と、疑似電極パターンを形成する、MOSトランジスタが疎に配置されている領域に形成するコンタクトホール形成部の膜構成とが同一な為、上記の二つのコンタクトホール形成部にコンタクトホールを形成するエッチング時間がほぼ等しくなり、従来のような一方のコンタクトホール部の半導体基板表面が大きくエッチングされて半導体装置の特性不良を起こし、半導体装置の製造歩留を低下させる虞がない。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術の説明で参照した図3および図4中の構成部分と同様の構成部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0014】
本実施例は半導体装置の製造方法に本発明を適用した例であり、これを図1および図2を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、素子分離領域のLOCOS酸化膜やウエル等(図示省略)が形成されている半導体基板11上に、ゲート酸化膜12、ドープされたポリシリコン膜13aとタングステンシリサイド(WSi2 )膜13bとから成るゲート電極13およびゲート電極上絶縁膜、例えばCVD酸化膜14とで構成されゲート電極部3を形成する。その後、LDD(Lightly Doped Drain)層(図示省略)形成等を行う。
【0015】
次に、絶縁膜、例えばCVD法によるCVD酸化膜51を、ゲート電極部3の高さとほぼ等しい膜厚で堆積する。その後フォトレジストを塗布し、続いてフォトレジストをパターニングして、コンタクトホール形成部2にフォトレジストパターン52を形成する。このフォトレジストパターン52の間隔は、後述するコンタクトホールの開口24幅より広くて、しかもコンタクトホール形成部1のゲート電極部3の間隔にほぼ等しい間隔とする。
【0016】
次に、フォトレジスト52をマスクとし、RIE等の異方性エッチング法によりCVD酸化膜51をエッチバックして、図1(b)に示すように、CVD酸化膜51によるゲート電極状の疑似電極パターン53やゲート電極部3の側壁にサイドウォール酸化膜54を形成する。その後、図示は省略するが、前述したLOCOS酸化膜とフォトレジストをマスクとしたイオン注入によるソース・ドレインのイオン注入層形成工程や注入イオンの活性化の熱処理工程等を行い、ソース・ドレイン層を形成する。
【0017】
次に、図1(c)に示すように、コンタクトホール形成のエッチング時の一時的エッチング阻止膜とするシリコン窒化膜16を堆積し、続いてBPSG膜による層間絶縁膜20を堆積し、その後熱処理を行って、BPSGによる層間絶縁膜20をリフローさせる。図示は省略するが、このリフローの熱処理により、層間絶縁膜20の堆積直後にゲート電極部3や疑似電極パターン53部に盛り上がって堆積されていた層間絶縁膜20が周囲に流動して、MOSトランジスタが密集しているコンタクトホール形成部1のゲート電極部3間の層間絶縁膜20の膜厚d1 やMOSトランジスタが疎なコンタクトホール形成部2の疑似電極パターン53間の層間絶縁膜20の膜厚d2 は平坦部分の層間絶縁膜20の膜厚d0 より厚くなる。ここで、例えばゲート電極部3の高さと疑似電極パターン53の高さがほぼ等しく、しかもゲート電極部3間と疑似電極パターン53間がほぼ等しい場合は、膜厚d2 は膜厚d1 とほぼ等しくなる。
【0018】
次に、図2(d)に示すように、層間絶縁膜20上にフォトレジスト21を塗布し、続いてコンタクトホール形成のためのパターニングを行い、開口22、23を形成する。
【0019】
次に、例えばマグネトロン型RIE装置を用い、フォトレジスト21をマスクとして、層間絶縁膜20とシリコン窒化膜16とをエッチングし、コンタクトホールの開口24、25を形成する。なお、このコンタクトホールのエッチング条件は、例えば下記のようなものである。
第1ステップの層間絶縁膜20のRIE条件
C4 F8 ガス流量 : 10 sccm
COガス流量 : 80 sccm
Arガス流量 : 200 sccm
圧力 : 3.0 Pa
高周波パワー : 1.5 KW
第2ステップのシリコン窒化膜16のRIE条件
CHF3 ガス流量 : 10 sccm
CF4 ガス流量 : 10 sccm
O2 ガス流量 : 5 sccm
Arガス流量 : 60 sccm
圧力 : 2.7 Pa
高周波パワー : 1 KW
【0020】
次に、例えばスパッタリング等によるTi/TiN膜と、埋め込みプラグ法等により形成されるW膜とから成る電極26を開口24、25部に形成する。その後電極26と接続する配線27を形成する。
その後は、パッシベーション膜の堆積、パッドの窓明け等の製造工程を経て半導体装置が作製される。
【0021】
上記の疑似電極パターン53を用いたコンタクトホール形成法による半導体装置の製法においては、MOSトランジスタの密集したコンタクトホール形成部1の膜構成とMOSトランジスタの疎なコンタクトホール形成部2の膜構成とが同じで、しかも膜厚がほぼ等しいので、上記の二つのコンタクトホール形成がほぼ同一エッチング時間で出来るため、コンタクトホール部の半導体基板11表面を殆どエッチングすることなくコンタクトホールの形成が可能となる。また、ゲート電極部3側壁のサイドウォール酸化膜54を形成するためのCVD酸化膜51を疑似電極パターン53形成にも使用するため、疑似電極パターンを用いないコンタクトホール形成法による半導体装置の製造工程数と同じ製造工程数にて半導体装置の製造ができる。
【0022】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
例えば、本実施例では、疑似電極パターンやサイドウォール酸化膜とする絶縁膜としてCVD法等によるCVD酸化膜を用いて説明したが、この絶縁膜としては、CVD法によるシリコンナイトライド膜やシリコンオキシナイトライド膜でもよい。
また、本実施例では、層間絶縁膜としてBPSGを用いて説明したが、この層間絶縁膜としてはPSG(Phospho−Silicate Glass)等でもよい。
更に、本実施例では、層間絶縁膜等のエッチング装置としてマグネトロン型RIE装置を用いて説明したが、平行平板型RIE装置やECRエッチング装置等でもよい。
その他、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス装置やプロセス条件は適宜変更が可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を用いる半導体装置の製造方法は、MOSトランジスタの密集した領域と疎な領域とのコンタクトホールを、ほぼ同一エッチング時間で形成出来るため、コンタクトホール部の半導体基板表面をほとんどエッチングせず、従って半導体装置の特性不良を起こす虞がなくなり、半導体装置の製造歩留が向上する。
また、疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を製造工程に取り入れても、サイドウォール絶縁膜とする絶縁膜を疑似電極パターンとする絶縁膜にも使用するために半導体装置の製造工程数の増加がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した実施例の工程の前半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(a)はゲート電極部を形成し、CVD酸化膜を堆積し、CVD酸化膜上にフォトレジストパターンを形成した状態、(b)は疑似電極パターンやサイドウォール酸化膜をを形成した状態、(c)は層間絶縁膜を堆積した状態である。
【図2】本発明を適用した実施例の工程の後半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(d)は層間絶縁膜上のフォトレジストをパターニングした状態、(e)はコンタクトホール形成し、電極と配線を形成した状態である。
【図3】従来例の工程の前半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(a)はゲート電極部を形成し、シリコン窒化膜を堆積した状態、(b)はCVD酸化膜を堆積し、CVD酸化膜上にフォトレジストパターンを形成した状態、(c)は疑似電極パターンを形成した状態である。
【図4】従来例の工程の後半を工程順に説明するための、半導体装置の概略断面図で、(d)は層間絶縁膜上のフォトレジストをパターニングした状態、(e)はコンタクトホール形成し、電極と配線を形成した状態である。
【符号の説明】
1,2…コンタクトホール形成部、3…ゲート電極部、11…半導体基板、12…ゲート酸化膜、13…ゲート電極、13a…ポリシリコン膜、13b…タングステンシリサイド膜、14,17,51…CVD酸化膜、15…サイドウォール酸化膜、16…シリコン窒化膜、18,52…フォトレジストパターン、19,52…疑似電極パターン、20…層間絶縁膜、21…フォトレジスト、22,23,24,25…開口、26…電極、27…配線
Claims (3)
- 絶縁膜をパターニングして形成するゲート電極状の疑似電極パターンを利用したコンタクトホール形成法を用いる半導体装置の製造方法において、
ゲート絶縁膜、ゲート電極およびゲート電極上絶縁膜で構成されるゲート電極部を形成する工程と、
絶縁膜を堆積する工程と、
前記絶縁膜をパターニングして、前記疑似電極パターンおよび前記ゲート電極部の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
層間絶縁膜を堆積する工程と、
前記層間絶縁膜をリフローさせる工程と、
コンタクトホールを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記疑似電極パターンおよび前記サイドウォール絶縁膜とした前記絶縁膜の膜厚を前記ゲート電極部の高さと略等しくしたことを特徴とする、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記コンタクトホールに隣接して形成される前記疑似電極パターンの間隔を、MOSトランジスタが高密度に配置された領域の前記ゲート電極部の間隔と略等しくしたことを特徴とする、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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