JPH11330245A - 半導体装置のコンタクト形成方法 - Google Patents
半導体装置のコンタクト形成方法Info
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Abstract
のコンタクト形成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、第1物質層及び第2物質層が
順次に形成され、第2物質層上に第1オープニングを有
するフォトレジスト膜パターンが形成される。フォトレ
ジスト膜パターンをマスクとして第1物質層が露出され
る時まで第2物質層がエッチングされる。エッチングさ
れた第2物質層の両側壁にポリマーが形成されることに
より、相対的に小さい直径の第2オープニングが形成さ
れる。ポリマー及びフォトレジスト膜パターンをマスク
として第1物質層が斜めにエッチングされ第3オープニ
ングが形成される。第1物質層及びフォトレジスト膜パ
ターンをマスクとして半導体基板の一部が露出される時
まで層間絶縁膜が垂直にエッチングされて第4オープニ
ングが形成されることを特徴とする。
Description
タクト(contact)形成方法に係り、より具体的には半導
体メモリ装置のストレージノード(storage node)形成方
法に関するものである。
ンタクト形成方法を工程順に示した図である。図1を参
照すると、半導体メモリ装置のストレージノード形成方
法は、先ず半導体基板2にソース/ドレーン領域(図示
せず)及びゲート電極層(図示せず)を含むセルトラン
ジスタ(cell transistors)(図示せず)が形成される。
間絶縁膜4が形成される。層間絶縁膜4上にコンタクト
形成領域を定義してフォトレジスト膜パターン6が形成
される。フォトレジスト膜パターン6はオープニング
(opening)6aを有するように形成される。フォトレ
ジスト膜パターン6をマスクとして使用してソース/ド
レーン領域の一部が露出される時まで絶縁膜4がエッチ
ングされる。これにより、図2に示されたように、スト
レージノードと半導体基板2とを電気的に接続するため
のオープニング即ち、コンタクトホール(contact hol
e)4aが形成される。
工程で遂行される。しかし、フォトリソグラフィ(phot
olithography)工程の限界により、0.2μm以下の直
径を有するコンタクトホール形成はフォト工程だけでは
難しい。又、コンタクトホール4aが形成される層間絶
縁膜4の厚さが厚くなる場合、フォトレジスト膜の浸食
(erosion)によりフォトレジスト膜パターン6が有す
るオープニング6aよりコンタクトホール4aの上部直
径が付加的に大きくなる問題が発生される。これによ
り、ストレージノード形成のためのフォト工程時コンタ
クトホール4aとストレージノードとの間のオーバーラ
ップマージン(overlap margin)が縮む問題が発生され
る。
トレジスト膜パターンにより定義されたオープニングよ
り相対的に小さい直径のコンタクトホールが形成できる
半導体装置のコンタクト形成方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、コンタクトホールとコンタク
トノードとの間のオーバーラップマージンを増加させ得
る半導体装置のコンタクト形成方法を提供することにあ
る。
ための本発明によると、半導体装置のコンタクト形成方
法は、半導体基板上に絶縁層を形成する段階と、絶縁層
上に絶縁層とエッチング選択比を有する第1物質層及び
第2物質層を順次に形成する段階と、第2物質層上に第
1オープニングを有するフォトレジスト膜パターンを形
成する段階と、フォトレジスト膜パターンをマスクとし
て使用して第1物質層が露出される時まで第2物質層を
エッチングし、エッチングされた第2物質層の両側壁に
ポリマーを形成させてそれにより、第1オープニングよ
り相対的に小さい直径を有する第2オープニングを形成
する段階と、ポリマー及びフォトレジスト膜パターンを
マスクとして使用して第1物質層を異方性エッチング工
程で斜めにエッチング(slope etch)して第3オープニ
ングを形成し、その下部が第2オープニングより相対的
に小さい直径を有するように形成する段階と、第1物質
層及びフォトレジスト膜パターンをマスクとして使用し
て半導体基板の一部が露出される時まで絶縁層を異方性
エッチング工程で垂直にエッチング(vertical etch)
して第4オープニングを形成する段階とを含む。
導体装置のコンタクト形成方法は、第4オープニング形
成後、フォトレジスト膜パターン、ポリマー、そして第
2物質層を除去する段階と、第4オープニング及び第3
オープニングを含んで第1物質層上に導電層を形成する
段階と、導電層及び第1物質層をパターニングして半導
体基板と電気的に接続されるコンタクトノードを形成す
る段階とを付加的に含められる。
る新たな半導体装置のコンタクト形成方法は、エッチン
グされたシリコン窒化膜の両側壁にポリマーを形成させ
て第1オープニングより相対的に小さい直径を有する第
2オープニングが形成される。ポリシリコン層が斜めに
エッチングされて第3オープニングが形成される。層間
絶縁膜が垂直にエッチングされて第4オープニングが形
成される。このような半導体装置の製造方法により、層
間絶縁膜上にポリシリコン膜及びシリコン窒化膜を順次
に形成した後、コンタクト形成領域を定義してシリコン
窒化膜をポリマー発生条件でエッチングし、ポリシリコ
ン膜を斜めにエッチングすることにより、フォトレジス
ト膜パターンにより定義されたオープニングより相対的
に小さい直径のコンタクトホールが形成でき、従って、
コンタクトホールとコンタクトノードとの間のオーバー
ラップマージンを増加させ得る。
発明の実施形態を詳細に説明する。図3乃至図6は、本
発明の実施形態による半導体装置のコンタクト形成方法
を工程順に示した図である。図3を参照すると、本発明
の実施形態による半導体メモリ装置のストレージノード
形成方法は先ず、半導体基板100にソース/ドレーン
領域(図示せず)及びゲート電極層(図示せず)を含む
セルトランジスタ(図示せず)が形成される。
に例えば、酸化膜等として層間絶縁膜(inter−layer d
ielectric)102が形成される。層間絶縁膜102上
に層間絶縁膜102とエッチング選択比を有する第1物
質層104と第2物質層106が順次に形成される。
のような導電膜として形成し、第2物質層は例えば、シ
リコン窒化膜のような絶縁膜として形成される。この
際、シリコン窒化膜106は例えば、SiONとしてポ
リシリコン膜104に対する反射防止膜(anti−reflec
tive layer)の機能を有する。又、シリコン窒化膜10
6は本発明において、後続エッチング工程でポリマー1
07を発生させてオープニングの大きさを減らす機能を
有する。
300nm厚さ範囲内で形成し、シリコン窒化膜106
は、約20nm−100nm厚さ範囲内で形成される。
シリコン窒化膜106上にコンタクト形成領域を定義し
てフォトレジスト膜パターン108が形成される。フォ
トレジスト膜パターン108は、第1オープニング10
8aを有するように形成される。
108をマスクとして使用してシリコン窒化膜106が
エッチングされる。この際、シリコン窒化膜106のエ
ッチングは乾式エッチング工程で遂行され、エッチング
されたシリコン窒化膜106の両側壁にポリマー107
が形成される条件で遂行される。ポリマー107はシリ
コン窒化膜106(SiON)をCHF3を含むエッチ
ングガスを使用してエッチングすることにより形成され
る。
ニング108aより相対的に小さい直径を有する第2オ
ープニング107aが形成される。この際、ポリマー1
07は又ポリマー107がよく付着されることに知られ
たフォトレジスト膜パターン108の第1オープニング
108aの両側壁にも形成できる。
ーン108をマスクとして使用してポリシリコン膜10
4が異方性エッチング工程で斜めにエッチングされる。
これにより、第3オープニング104aが形成される。
ポリシリコン膜104の斜めエッチングはポリシリコ
ン膜をエッチングするためのエッチングガスの組成比を
変化させ、エッチング装備のRFパワー等を調節するこ
とにより可能である。第3オープニング104aは、そ
の下部が第2オープニング107aより相対的に小さい
直径を有するように形成される。
レジスト膜パターン108をマスクとして使用して半導
体基板100の一部即ち、ソース/ドレーン領域の一部
が露出される時まで層間絶縁膜102がエッチングされ
る。層間絶縁膜102は異方性エッチング工程で垂直に
エッチングされる。これにより、図5に示されたよう
に、第4オープニング102a即ち、セルトランジスタ
のソース/ドレーン領域とストレージノードとを電気的
に連結するためのコンタクトホール102aが形成され
る。
ジスト膜パターン108、ポリマー107、そしてシリ
コン窒化膜106が除去される。第4オープニング10
2a及び第3オープニング104aを完全に充填するよ
うにポリシリコン膜104上にストレージノード形成用
導電膜例えば、ポリシリコン膜が形成される。ストレー
ジノード形成用導電膜及びその下部のポリシリコン膜1
04が同時にパターニング(patterning)されるように
エッチングされることにより、ストレージノード110
が形成される。
成のため使用されたポリシリコン膜104がストレージ
ノード110の一部として使用できる。本発明は、DR
AMセルキャパシタの製造だけでなく、一般にコンタク
トホールの上部にランディングパッド(landing pad)
を製造する半導体工程に応用できる。
リコン膜及びシリコン窒化膜を順次に形成した後、コン
タクト形成領域を定義してシリコン窒化膜をポリマー発
生条件でエッチングし、ポリシリコン膜を斜めにエッチ
ングすることにより、フォトレジスト膜パターンにより
定義されたオープニングより相対的に小さい直径のコン
タクトホールが形成でき、従ってコンタクトホールとコ
ンタクトノードとの間のオーバーラップマージンを増加
させ得る。
程順で示した図である。
程順で示した図である。
クト形成方法を工程順で示した図である。
クト形成方法を工程順で示した図である。
クト形成方法を工程順で示した図である。
クト形成方法を工程順で示した図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板上に絶縁層を形成する段階
と、 前記絶縁層上に絶縁層とエッチング選択比を有する第1
物質層及び第2物質層を順次に形成する段階と、 前記第2物質層上に第1オープニングを有するフォトレ
ジスト膜パターンを形成する段階と、 前記フォトレジスト膜パターンをマスクとして使用して
前記第1物質層が露出される時まで第2物質層をエッチ
ングし、エッチングされた第2物質層の両側壁にポリマ
ーを形成させて、これにより、前記第1オープニングよ
り相対的に小さい直径を有する第2オープニングを形成
する段階と、 前記ポリマー及びフォトレジスト膜パターンをマスクと
して使用して前記第1物質層を異方性エッチング工程で
斜めにエッチングして第3オープニングを形成し、その
下部が前記第2オープニングより相対的に小さい直径を
有するように形成する段階と、 前記第1物質層及びフォトレジスト膜パターンをマスク
として使用して前記半導体基板の一部が露出される時ま
で前記絶縁層を異方性エッチング工程で垂直にエッチン
グして第4オープニングを形成する段階とを含むことを
特徴とする半導体装置のコンタクト形成方法。 - 【請求項2】 前記第1物質層は導電膜であり、前記第
2物質層は、絶縁膜であることを特徴とする請求項1に
記載の半導体装置のコンタクト形成方法。 - 【請求項3】 前記第1物質層は、ポリシリコンとして
形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置のコンタクト形成方法。 - 【請求項4】 前記第1物質層は、 約100nm−3
00nm範囲内で形成されることを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置のコンタクト形成方法。 - 【請求項5】 前記第2物質層は、シリコン窒化膜とし
て形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置のコンタクト形成方法。 - 【請求項6】 前記シリコン窒化膜は、 SiONであ
ることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置のコン
タクト形成方法。 - 【請求項7】 前記第2物質層は、約20nm−100
nm範囲内で形成されることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置のコンタクト形成方法。 - 【請求項8】 前記半導体装置のコンタクト形成方法
は、前記第4オープニング形成後、前記フォトレジスト
膜パターン、ポリマー、そして第2物質層を除去する段
階と、 前記第4オープニング及び第3オープニングを含む第1
物質層上に導電層を形成する段階と、 前記導電層及び第1物質層をパターニングして半導体基
板と電気的に接続されるコンタクトノードを形成する段
階とを付加的に含むことを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置のコンタクト形成方法。
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