JPH10261711A - 微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細コンタクトホールにおけるエッチングマ
スクを、多結晶シリコンマスク間に熱酸化膜を挟んだ構
造となし、マスク寸法の縮小化を図り得る微細コンタク
トホールのエッチングマスクの形成方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１にゲート電極３及びソー
ス・ドレイン領域２を形成し、層間絶縁膜４を生成した
後、その上層にコンタクトエッチングのマスクとなる第
１の多結晶シリコン層５を生成する工程と、この多結晶
シリコン層５上にレジストをパターニングし、選択的に
第１の多結晶シリコン層５をエッチングする工程と、残
された第１の多結晶シリコン層５の側壁を含む全面に熱
酸化膜７を生成し、サイドウォール７Ａを形成する工程
と、前記エッチングされた第１の多結晶シリコン層部分
を第２の多結晶シリコン層８の生成により埋め込む工程
と、前記第１及び第２の多結晶シリコン層の段差をエッ
チバックにより平坦化し、前記サイドウォール７Ａの熱
酸化膜７が露出するまでエッチングする工程とを順に施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体デバイス構造において、ソ
ース・ドレインの拡散領域と上層の配線との導通をとる
ために形成されるコンタクトホールは、デバイスの縮小
化に伴い高アスペクト比化が進んでいる。コンタクトホ
ールの形成は、ホール底部がソース・ドレインの拡散領
域と接合するよう層間絶縁膜上にレジストのマスクパタ
ーンを形成し、ドライエッチングする方法が採られてい
るが、この時、ホール底部はゲート電極と接合してはな
らず、レジストのマスク寸法は、ゲート電極間隔よりも
小さく設定する必要がある。 従来のコンタクトホール
のエッチングマスクの形成には、層間絶縁膜上に塗布し
たレジストをｉ線もしくはＫｒＦ露光によりパターニン
グをする方法が用いられているが、特に近年はゲート電
極間隔の小ピッチ化が進み、マスク寸法の縮小化に対応
したリソグラフィ技術が要求されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のマスクの形成方法では、マスク寸法の縮小化に
限界があり、それにより微細コンタクトホールの形成が
できないという問題があった。例えば、１Ｇｂデバイス
のデザインルールでは、図４に示すように、ゲート電極
１０３の間隔が０．１５〜０．１８μｍに設定され、コ
ンタクトホール１０５はこの間隔内にゲート電極１０３
と接合しないよう形成しなければならない。なお、図４
において、１０１はシリコン基板、１０２はソース・ド
レイン領域、１０４は層間絶縁膜である。

【０００４】ところで、従来のリソグラフィ技術による
マスク形成方法では、パターニングの位置ずれや寸法の
バラツキがあるため、実際にはマスク寸法を、図４に示
すように、０．０５〜０．０６μｍ程度まで縮小し、バ
ラツキに対し余裕を持たせる必要がある。しかし、現状
のリソグラフィ技術において安定して形成できるマスク
寸法の実力値は、０．２〜０．３μｍ程度であるので、
要求されるスペックを満足するのは困難である。

【０００５】このように、従来のリソグラフィ技術によ
るマスク形成方法では、マスク寸法の縮小化に限界があ
り、ゲート電極間隔の小ピッチ化に対応した微細コンタ
クトホールの形成ができないという問題点があった。本
発明は、上記問題点を除去し、微細コンタクトホールに
おけるエッチングマスクを、多結晶シリコンマスク間に
熱酸化膜を挟んだ構造となし、マスク寸法の縮小化を図
り得る微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成
方法において、基板にゲート電極及びソース・ドレイン
領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層にコ
ンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シリコ
ン層を生成する工程と、この第１の多結晶シリコン層上
にレジストをパターニングし、選択的に第１の多結晶シ
リコン層をエッチングする工程と、残された第１の多結
晶シリコン層の側壁を含む全面に熱酸化膜を生成し、サ
イドウォールを形成する工程と、（ｄ）前記エッチング
された第１の多結晶シリコン層部分を第２の多結晶シリ
コン層の生成により埋め込む工程と、前記第１及び第２
多結晶シリコン層の段差をエッチバックにより平坦化
し、前記サイドウォールの熱酸化膜が露出するまでエッ
チングする工程とを順に施すようにしたものである。

【０００７】したがって、熱酸化膜の生成膜厚がそのま
まマスク寸法となるコンタクトホールのエッチングマス
クが形成され、熱酸化膜の膜厚を薄くすることでマスク
の微細化を図ることができる。 〔２〕微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成
方法において、基板にゲート電極及びソース・ドレイン
領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層にコ
ンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シリコ
ン層を生成する工程と、この第１の多結晶シリコン層上
に長方形パターンでかつ対の２辺が前記ゲート電極と平
行でソース・ドレイン領域と接合する位置にレイアウト
されたレジストをパターニングする工程と、このレジス
トマスクで前記第１の多結晶シリコン層をエッチングす
る工程と、残された第１の多結晶シリコン層の側壁を含
む全面に熱酸化膜を生成し、サイドウォールを形成する
工程と、前記エッチングされた第１の多結晶シリコン層
部分を第２の多結晶シリコン層の生成により埋め込む工
程と、前記第１及び第２の多結晶シリコンの段差をエッ
チバックにより平坦化し、前記サイドウォールの熱酸化
膜が露出するまでエッチングする工程と、これにより形
成された長方形パターンの多結晶シリコンマスクにおい
て、前記ゲート電極に対し、垂直な１対の辺を覆うよう
にレジストマスクをパターニングする工程とを順に施す
ようにしたものである。

【０００８】したがって、上記〔１〕において多結晶シ
リコンマスクパターンがゲート電極と接合するレイアウ
トになってることを回避することができる。 〔３〕微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成
方法において、基板にゲート電極及びソース・ドレイン
領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層にコ
ンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シリコ
ン層を生成する工程と、この第１の多結晶シリコン層上
にレジストをパターニングし、前記第１の多結晶シリコ
ン層をエッチングする工程と、残された第１の多結晶シ
リコン層の側壁を含む全面に熱酸化膜を生成する工程
と、前記層間絶縁膜上のサイドウォール以外の熱酸化膜
をサイドウォールエッチングにより除去する工程と、前
記第１の多結晶シリコン層の被エッチング部分を第２の
多結晶シリコン層の生成により埋め込む工程と、前記多
結晶シリコン層の段差を平坦化し、前記サイドウォール
の熱酸化膜が露出するまでエッチングする工程とを順に
施すようにしたものである。

【０００９】したがって、多結晶シリコンマスクが熱酸
化膜の膜厚分、層間絶縁膜上より高い位置に形成され、
左右非対称なマスク構造となるのを回避することができ
る。 〔４〕微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成
方法において、基板にゲート電極及びソース・ドレイン
領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層に窒
化膜を形成する工程と、この窒化膜上にコンタクトエッ
チングのマスクとなる第１の多結晶シリコン層を生成す
る工程と、その上にレジストをパターニングし、選択的
に前記第１の多結晶シリコン層をエッチングする工程
と、残された第１の多結晶シリコン層の側壁に熱酸化膜
を生成して、サイドウォールを形成する工程と、前記エ
ッチングされた第１の多結晶シリコン層部分を第２の多
結晶シリコン層の生成により埋め込む工程と、前記多結
晶シリコンの段差を平坦化し、前記サイドウォールの熱
酸化膜が露出するまでエッチングする工程と、前記第１
の多結晶シリコン層と第２の多結晶シリコン層間に挟ま
れる前記熱酸化膜のサイドウォールをウエットエッチン
グにより除去し、マスク開口部を形成する工程とを順に
施すようにしたものである。

【００１０】したがって、コンタクトホールエッチング
におけるエッチングアスペクト比を低減することがで
き、また、熱酸化膜のエッチング堆積による多結晶シリ
コンマスク形状及び寸法への影響を低減することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１実施例
では微細コンタクトホール形成のためのエッチングマス
クの構造及びその製造方法を示す。マスク材は、対Ｓｉ
Ｏ₂ 選択比の高い多結晶シリコンを用い、最小マスク寸
法は０．１μｍ以下を目標とする。

【００１２】図１は本発明の第１実施例を示す微細コン
タクトホールのエッチングマスクにより微細コンタクト
ホールを形成した断面図、図２乃至図３は本発明の第１
実施例を示す微細コンタクトホールのエッチングマスク
形成工程断面図である。最初に、微細コンタクトホール
のエッチングマスク形成方法について説明する。

【００１３】（１）まず、図２（ａ）に示すように、シ
リコン基板１にソース・ドレイン領域２及びゲート電極
３を形成した後、層間絶縁膜４（例えば、２μｍ）を生
成する。 （２）その後、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜４
上にコンタクトホールエッチングのマスクとなる第１の
多結晶シリコン層５を生成する。この第１の多結晶シリ
コン層５の膜厚はコンタクトホールの形成において層間
絶縁膜４をエッチングする際、マスクとなる多結晶シリ
コンが残膜として残るだけの膜厚〔例えば、層間絶縁膜
が２μｍ相当であるとき、対多結晶シリコンエッチング
選択比（層間絶縁膜エッチングレート／多結晶シリコン
エッチングレート）が２０である場合、最低１０００Å
以上必要〕を生成する。

【００１４】（３）次に、図２（ｃ）に示すように、マ
スク加工のため第１の多結晶シリコン層５上にレジスト
をパターニングする。このレジストパターン６は第１の
多結晶シリコン層５の被エッチング部の外周がソース・
ドレイン領域内に位置するようレイアウトし、このレジ
ストパターン６をマスクとして、第１の多結晶シリコン
層５をエッチングする。

【００１５】（４）その後、図３（ａ）に示すように、
熱ＳｉＯ₂ 膜７を生成する。この熱ＳｉＯ₂ 膜７の膜厚
は必要マスク寸法に相当する膜厚（例えば、目標マスク
寸法が０．０５〜０．０６μｍの場合、０．０５〜０．
０６μｍ）を生成する。 （５）次に、図３（ｂ）に示すように、少なくともエッ
チングされた第１の多結晶シリコン層５部分を再び第２
の多結晶シリコン層８の生成により埋める。

【００１６】（６）次に、図３（ｃ）に示すように、第
１の多結晶シリコン層５と第２の多結晶シリコン層８間
の段差をエッチバックにより平坦化する。このエッチバ
ック量は第１の多結晶シリコン層５の側壁にサイドウォ
ール７Ａとして形成されている熱ＳｉＯ₂ 膜７が露出す
るまで行う。このようにして、得られた微細コンタクト
ホールのエッチングマスクによって、図１に示すよう
な、微細コンタクトホール９を形成することができる。

【００１７】上記したように、この実施例で形成される
マスク構造は、熱ＳｉＯ₂ 膜７が第１の多結晶シリコン
層５と第２の多結晶シリコン層８の間にスリット状に挟
まれたものとなり、コンタクトホールエッチングでは第
１の多結晶シリコン層５と第２の多結晶シリコン層８部
分がエッチングマスク、その間に挟まれた極薄い熱Ｓｉ
Ｏ₂ 膜７がマスクの開口部分となる。

【００１８】このように、第１実施例によれば、微細コ
ンタクトホールにおけるエッチングマスクは、多結晶シ
リコンマスク間に熱ＳｉＯ₂ 膜を挟んだ構造となるため
に、熱ＳｉＯ₂ 膜の生成膜厚でマスクの寸法制御が可能
となる。よって、熱ＳｉＯ₂ 膜の生成膜厚を薄くすれ
ば、それだけマスク寸法の縮小化が可能となる。

【００１９】現状での熱ＳｉＯ₂ 膜における薄膜生成技
術では、５０Åまで安定して生成することができるた
め、マスク寸法としては０．００５μｍまでの縮小が可
能である。これにより、例えば、１Ｇｂデバイスデザイ
ンルールでの０．１５〜０．１８μｍのゲート電極間隔
においても、ゲート電極と接合せずにソース・ドレイン
領域と接合する微細コンタクトホールのエッチングマス
クの形成が可能となる。

【００２０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図５は本発明の第２実施例を示すＤＲＡＭデバイス
のセルへの微細コンタクトホール形成工程図である。こ
の実施例では、ＤＲＡＭデバイスのセルの微細コンタク
トホール形成方法について説明する。

【００２１】まず、図６の比較例に示すように、シリコ
ン基板２００のアクティブ領域２０１にクロスするよう
に、ゲート電極２０２が形成されており、それらのゲー
ト電極２０２の間隔は、前記したように、０．１５μｍ
〜０．１８μｍとなり、そこに第１実施例に示したよう
な環状の微細コンタクトホール２０３を形成すると、ゲ
ート電極２０２と接合してしまうことから注意する必要
がある。

【００２２】そこで、この第２実施例では、それを回避
するために、以下のようなＤＲＡＭデバイスのセルの微
細コンタクトホール形成を行う。 （１）まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板１
０にソース・ドレイン領域１１、ゲート電極１２を有す
るＤＲＡＭデバイスのセル上部から見たビットラインコ
ンタクトホール１３及びキャパシタコンタクトホール１
４を有している。

【００２３】（２）そこで、図５（ｂ）に示すように、
対となる２辺１５Ａがゲート電極１２と平行であり、か
つビットラインホール１３もしくはキャパシタコンタク
トホール１４（ここでは、キャパシタコンタクトホール
１４に接続するホールを形成する）を通る位置（ソース
・ドレイン領域と接合可能な位置）に長方形のホール１
５が形成されるように、前記した第１の多結晶シリコン
層エッチングのレジストパターン１６を長方形にする。

【００２４】（３）次に、図５（ｃ）に示すように、熱
酸化膜１７を形成した後、前記したように、第２の多結
晶シリコン層エッチングのレジストパターン１８で熱酸
化膜１７を挟むように形成する。 （４）次に、図５（ｄ）に示すように、キャパシタコン
タクトホール１４との微細コンタクトホールを形成する
部分２０を除いて、対になったレジストパターン１９を
形成する。すると、ＤＲＡＭデバイスのセルのキャパシ
タコンタクトホール１４への微細コンタクトホール形成
のためのマスクを得ることができる。

【００２５】このようなマスクを用いて、微細コンタク
トホールを形成すると、コンタクトホールの形成による
ゲート電極とソース・ドレイン領域との接触による短絡
もなく、ソース・ドレイン領域に確実に接続を行うこと
ができる。なお、第１の多結晶シリコン層のパターニン
グは、１Ｇｂデバイスのデザインルールにおいてビット
ラインコンタクト間隔で１．２〜１．４４μｍ、キャパ
シタコンタクト間隔で０．６〜０．７２μｍとなるの
で、ｉ線露光技術で十分可能である。

【００２６】このように、第２実施例によれば、図６に
示す比較例において、多結晶シリコンマスクパターンが
ゲート電極と接合するレイアウトとなってしまうという
問題が、第１の多結晶シリコンマスクパターンのレイア
ウト変更により解決され、その結果、ソース・ドレイン
領域と直接コンタクトがとれる多結晶シリコンマスクの
形成が可能となる。

【００２７】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図７は本発明の第３実施例を示す微細コンタクトホ
ールのエッチングマスク形成要部工程断面図である。な
お、第１実施例と同じ部分については、同じ符号を付し
てそれらの説明は省略する。 （１）この実施例では、図７（ａ）に示すように、第１
実施例の熱ＳｉＯ₂ 膜７を生成〔図３（ａ）参照〕す
る。

【００２８】（２）次に、図７（ｂ）に示すように、そ
の熱ＳｉＯ₂ 膜７をサイドウォールエッチングして、第
１の多結晶シリコン層５の側壁部に熱ＳｉＯ₂ 膜７のサ
イドウォール７Ａを形成する。 （３）次に、図７（ｃ）に示すように、エッチングされ
た第１の多結晶シリコン層５の領域に、熱ＳｉＯ₂ 膜７
のサイドウォール７Ａを挟むように、第２の多結晶シリ
コン層８′を形成する。

【００２９】このように、第３実施例によれば、第１の
多結晶シリコン層５−熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール
７Ａ−第２の多結晶シリコン層８′からなる左右対称な
マスク構造を得ることができる。なお、第１実施例にお
いては、熱ＳｉＯ₂ 膜７は第１の多結晶シリコン層５の
側壁部だけでなく、露出した層間絶縁膜４上にも生成さ
れるため、後にこの部分を埋め込む第２の多結晶シリコ
ン層８は、この熱ＳｉＯ₂ 膜７の膜厚分、第１の多結晶
シリコン層５／層間絶縁膜４の界面よりも高い位置に生
成される。このためエッチバック後〔図３（ｃ）参
照〕、形成される多結晶シリコンマスクは、第１の多結
晶シリコン層５側と第２の多結晶シリコン層８側で形成
される高さが違う左右非対称なマスク構造となる。

【００３０】このような構造であっても、通常のマスク
としては、問題はないが、より微細なマスクの形成を指
向する場合には問題が生じる。例えば、マスク寸法を
０．１μｍ以上に設定する場合、熱ＳｉＯ₂ 膜７の生成
膜厚も１０００Å以上となり、左右のマスク間段差とし
ては無視できない。このようなマスク構造のコンタクト
ホールエッチングにおいて発生する問題としては、仕上
がりエッチング形状が左右非対称となること、また第２
の多結晶シリコン層側マスクの熱ＳｉＯ₂ 膜がサイドエ
ッチングし、コンタクトホール寸法が大きくなってしま
うこと等が考えられる。また、別の問題として多結晶シ
リコンマスク除去後においても熱ＳｉＯ₂ 膜が層間絶縁
膜に対して段差となるので、例えば、配線材料の埋め込
みでカバレッジが低下したり、また上層配線のパターニ
ングにおいても、この段差によりノッチ等の問題を引き
起こすこと等が考えられる。

【００３１】上記した第３実施例では、このような問題
を悉く解決することができ、精度の高い、極微細な微細
コンタクトホールのエッチングマスクを形成することが
できる。次に、本発明の第４実施例について説明する。
図８は本発明の第４実施例を示す微細コンタクトホール
のエッチングマスクの形成断面図である。なお、第１実
施例と同じ部分については、同じ符号を付してそれらの
説明は省略する。

【００３２】この実施例では、前記したような第１の多
結晶シリコン層５と熱酸化膜７のサイドエッチング７Ａ
と層間絶縁膜４上の熱酸化膜７を有する左右非対称の微
細コンタクトホールのエッチングマスクにおいて、多結
晶シリコン層の全面をＣＭＰ（化学的機械的研削）によ
り研磨してエッチングするようにして、マスクの膜厚の
均一化を図るようにしている。

【００３３】すなわち、この第４実施例では、第２の多
結晶シリコン層８との段差の平坦化をエッチバックでな
く、ＣＭＰを用いて行うものとする。ＣＭＰで膜を研磨
してエッチングするため、図８に示すように、第１の多
結晶シリコン層５及び第２の多結晶シリコン層８が略同
じ膜厚となるような平坦化が可能となる。ところで、マ
スク構造において、第１実施例で示したように、第２の
多結晶シリコン層側のマスクは多結晶シリコン単層構造
となっているのに対し、第１の多結晶シリコン層側のマ
スクは第２の多結晶シリコン層／熱ＳｉＯ₂ 膜／第２の
多結晶シリコン層といった、熱ＳｉＯ₂ 膜を挟むサンド
イッチ構造となっている。

【００３４】したがって、この被エッチング膜の構造差
からドライエッチングによるエッチバックでは、第１の
多結晶シリコン層側のマスクでは、エッチング途中で熱
ＳｉＯ₂ 膜が露出して、エッチング選択比（多結晶シリ
コンエッチングレート／ＳｉＯ₂ エッチングレート＞
１）の関係から、多結晶シリコン層のエッチングの進行
が低下もしくはストップしてしまう。

【００３５】この間も、図９に示すように、第２の多結
晶シリコン層８″側のエッチングは進行するため、エッ
チバック後に形成されるマスクは、第１の多結晶シリコ
ン層５側と第２の多結晶シリコン層８″側で膜厚の異な
る極端に非対称な構造となる恐れがある。高アスペクト
コンタクトホールのエッチングでは、ホール径の縮小化
に伴い、μローディング効果によりエッチングレートが
低下する一方で、ホール深さは深くなるため、シリコン
基板（ソース・ドレイン領域）に到達するまでのトータ
ルのエッチング時間は増加する。

【００３６】多結晶シリコンマスクは、そのような長時
間におよぶエッチング時間中なくならないよう、厳密に
初期膜厚を設定をする必要があるが、上記したような左
右の膜厚の違うマスクでは、その設定及び管理が難しい
という問題が発生する。上記した第４実施例では、この
ような問題を悉く解決することが可能であり、精度及び
信頼性の高い微細コンタクトホールのエッチングマスク
を形成することができる。

【００３７】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。図１０乃至図１１は本発明の第５実施例を示す微細
コンタクトホールのエッチングマスクの形成工程断面図
である。なお、第１実施例と同じ部分については、同じ
符号を付してそれらの説明は省略する。 （１）まず、まず、図１０（ａ）に示すように、シリコ
ン基板１にソース・ドレイン領域２及びゲート電極３を
形成した後、層間絶縁膜４を生成する。その後、層間絶
縁膜４上に窒化膜２１を形成し、その上にコンタクトホ
ールエッチングのマスクとなる第１の多結晶シリコン層
５を生成する。

【００３８】（２）次に、図１０（ｂ）に示すように、
マスク加工のため第１の多結晶シリコン層５にレジスト
をパターニングする。このレジストパターン６は第１の
多結晶シリコン層５の被エッチング部の外周がソース・
ドレイン領域内に位置するようレイアウトし、このレジ
ストパターン６をマスクとして第１の多結晶シリコン層
５をエッチングする。その場合、窒化膜２１が露出する
まで、第１の多結晶シリコン層５をエッチングする。つ
まり、窒化膜２１が第１の多結晶シリコン層５のエッチ
ングのストッパー膜となる。

【００３９】（３）その後、図１０（ｃ）に示すよう
に、全面に熱ＳｉＯ₂ 膜７を生成する。この熱ＳｉＯ₂
膜７の膜厚は必要マスク寸法に相当する膜厚（例えば、
目標マスク寸法が０．０５〜０．０６μｍの場合、０．
０５〜０．０６μｍ）を生成する。 （４）次に、図１１（ａ）に示すように、その熱ＳｉＯ
₂ 膜７をサイドウォールエッチングして、第１の多結晶
シリコン層５の側壁部にのみ熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウ
ォール７Ａを形成する。この場合も、窒化膜２１が露出
するまで、第１の熱ＳｉＯ₂ 膜７をエッチングする。つ
まり、窒化膜２１が熱ＳｉＯ₂ 膜７のエッチングのスト
ッパー膜となる。

【００４０】（５）次に、図１１（ｂ）に示すように、
エッチングされた第１の多結晶シリコン層５の領域に、
熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール７Ａを挟むように、第
２の多結晶シリコン層８′を形成する。 （６）次に、図１１（ｃ）に示すように、マスク開口部
にスリット状にある熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール７
Ａをコンタクトホールエッチング前にウエットエッチン
グによって除去し、開口部２２を形成する。

【００４１】その理由は以下の通りである。第１実施例
でのマスク構造（図１参照）において、コンタクトホー
ルエッチングでエッチングする膜は、層間絶縁膜４とマ
スク開口部の熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール７Ａとな
る。したがって、その熱ＳｉＯ₂ 膜７が存在するため
に、エッチングにおける実質的なアスペクト比は高くな
る。つまり、アスペクト比は、（ｂ＋ｃ）／ａとなり、
より高いエッチング特性が必要となるが、この第５実施
例のように、深さｂの熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール
７Ａをコンタクトホールエッチング前にエッチングによ
り除去すると、アスペクト比はｃ／ａとなり、アスペク
ト比を低くすることができ、その分、エッチングを確実
に行うことができる。

【００４２】また、別の問題として、熱ＳｉＯ₂ 膜７の
エッチング中の堆積が多結晶シリコン層５の側壁に付着
し、マスク形状及び寸法を変化させ、コンタクトホール
の仕上がりに影響を与えてしまうことが懸念されるが、
このような問題も、コンタクトホールエッチング前に、
エッチングにより熱ＳｉＯ₂ 膜７のサイドウォール７Ａ
を除去することにより解決することができる。

【００４３】このように、第５実施例によれば、多結晶
シリコンマスク開口部の熱ＳｉＯ₂膜を、コンタクトホ
ールエッチング前にウエットエッチングで除去しておく
ことにより、コンタクトホールエッチングに与える影響
を低減することができる。しかも、このウエットエッチ
ングで層間絶縁膜がエッチングされないようにするため
に、ストッパーとなる薄い窒化膜を層間絶縁膜上に形成
しておくため何らの問題も生じることはない。

【００４４】このように、第５実施例において、マスク
開口部の熱ＳｉＯ₂ 膜をウエットエッチングで除去する
ことにより、コンタクトホールエッチングにおけるエッ
チングアスペクト比を低減できる。また、熱ＳｉＯ₂ 膜
のエッチング堆積による多結晶シリコンマスク形状及び
寸法への影響を低減することができる。なお、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に
基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範
囲から排除するものではない。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 〔１〕請求項１記載の発明によれば、微細コンタクトホ
ールにおけるエッチングマスクは、多結晶シリコンマス
ク間に熱ＳｉＯ₂ 膜を挟んだ構造となるため、熱ＳｉＯ
₂ 膜の生成膜厚を薄くすることにより、それだけマスク
寸法の縮小化が可能となる。

【００４６】また、熱ＳｉＯ₂ 膜の生成膜厚でマスクの
寸法制御が可能となる。因みに、現状での熱ＳｉＯ₂ 膜
における薄膜生成技術では５０Åまで安定して生成でき
るため、マスク寸法としては、０．００５μｍまでの縮
小化が可能である。 〔２〕請求項２記載の発明によれば、上記〔１〕におい
て多結晶シリコンマスクパターンがゲート電極と接合す
ることはなくなり、信頼性の高い微細コンタクトホール
を得ることができる。

【００４７】〔３〕請求項３記載の発明によれば、層間
絶縁膜上に生成された熱ＳｉＯ₂ 膜をサイドウォールエ
ッチングすることにより、第１の多結晶シリコン側壁に
サイドウォールが形成され、段差となる第２の多結晶シ
リコン層下部の熱ＳｉＯ₂ 膜はエッチングされ除去され
ることになり、左右対称なマスク構造を得ることができ
る。

【００４８】〔４〕請求項４記載の発明によれば、マス
ク開口部の熱ＳｉＯ₂ 膜をウエットエッチングで除去す
ることにりより、コンタクトホールエッチングにおける
エッチングアスペクト比を低減できる。また、熱ＳｉＯ
₂ 膜のエッチング堆積による多結晶シリコンマスク形状
及び寸法への影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す微細コンタクトホー
ルのエッチングマスクにより微細コンタクトホールを形
成した断面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す微細コンタクトホー
ルのエッチングマスク形成工程断面図（その１）であ
る。

【図３】本発明の第１実施例を示す微細コンタクトホー
ルのエッチングマスク形成工程断面図（その２）であ
る。

【図４】１Ｇｂデバイスのデザインルールによる微細コ
ンタクトホールの断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示すＤＲＡＭデバイスの
セルへの微細コンタクトホール形成工程図である。

【図６】比較例を示すＤＲＡＭデバイスのセルへの微細
コンタクトホールの平面図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す微細コンタクトホー
ルのエッチングマスク形成要部工程断面図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す微細コンタクトホー
ルのエッチングマスクの形成断面図である。

【図９】比較例を示す微細コンタクトホールの断面図で
ある。

【図１０】本発明の第５実施例を示す微細コンタクトホ
ールのエッチングマスクの形成工程断面図（その１）で
ある。

【図１１】本発明の第５実施例を示す微細コンタクトホ
ールのエッチングマスクの形成工程断面図（その２）で
ある。

【符号の説明】

１，１０ シリコン基板 ２，１１ ソース・ドレイン領域 ３，１２ ゲート電極 ４ 層間絶縁膜 ５ 第１の多結晶シリコン層 ６，１６，１８，１９ レジストパターン ７ 熱ＳｉＯ₂ 膜 ７Ａ サイドウォール ８，８′ 第２の多結晶シリコン層 ９ 微細コンタクトホール １３ ビットラインコンタクトホール １４ キャパシタコンタクトホール １５ 長方形のホール ２０ 微細コンタクトホールを形成する部分 ２１ 窒化膜 ２２ 開口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）基板にゲート電極及びソース・ドレ
   イン領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層
   にコンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シ
   リコン層を生成する工程と、（ｂ）該第１の多結晶シリ
   コン層上にレジストをパターニングし、選択的に第１の
   多結晶シリコン層をエッチングする工程と、（ｃ）残さ
   れた第１の多結晶シリコン層の側壁を含む全面に熱酸化
   膜を生成し、サイドウォールを形成する工程と、（ｄ）
   前記エッチングされた第１の多結晶シリコン層部分を第
   ２の多結晶シリコン層の生成により埋め込む工程と、
   （ｅ）前記第１及び第２多結晶シリコン層の段差をエッ
   チバックにより平坦化し、前記サイドウォールの熱酸化
   膜が露出するまでエッチングする工程とを順に施すこと
   を特徴とする微細コンタクトホールのエッチングマスク
   の形成方法。
2. 【請求項２】（ａ）基板にゲート電極及びソース・ドレ
   イン領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層
   にコンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シ
   リコン層を生成する工程と、（ｂ）該第１の多結晶シリ
   コン層上に長方形パターンでかつ対の２辺が前記ゲート
   電極と平行でソース・ドレイン領域と接合する位置にレ
   イアウトされたレジストをパターニングする工程と、
   （ｃ）該レジストマスクで前記第１の多結晶シリコン層
   をエッチングする工程と、（ｄ）残された第１の多結晶
   シリコン層の側壁を含む全面に熱酸化膜を生成し、サイ
   ドウォールを形成する工程と、（ｅ）前記エッチングさ
   れた第１の多結晶シリコン層部分を第２の多結晶シリコ
   ン層の生成により埋め込む工程と、（ｆ）前記第１及び
   第２の多結晶シリコンの段差をエッチバックにより平坦
   化し、前記サイドウォールの熱酸化膜が露出するまでエ
   ッチングする工程と、（ｇ）これにより形成された長方
   形パターンの多結晶シリコンマスクにおいて、前記ゲー
   ト電極に対し、垂直な１対の辺を覆うようにレジストマ
   スクをパターニングする工程とを順に施すことを特徴と
   する微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成方
   法。
3. 【請求項３】（ａ）基板にゲート電極及びソース・ドレ
   イン領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層
   にコンタクトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シ
   リコン層を生成する工程と、（ｂ）該第１の多結晶シリ
   コン層上にレジストをパターニングし、前記第１の多結
   晶シリコン層をエッチングする工程と、（ｃ）残された
   第１の多結晶シリコン層の側壁を含む全面に熱酸化膜を
   生成する工程と、（ｄ）前記層間絶縁膜上のサイドウォ
   ール以外の熱酸化膜をサイドウォールエッチングにより
   除去する工程と、（ｅ）前記第１の多結晶シリコン層の
   被エッチング部分を第２の多結晶シリコン層の生成によ
   り埋め込む工程と、（ｆ）前記多結晶シリコン層の段差
   を平坦化し、前記サイドウォールの熱酸化膜が露出する
   までエッチングする工程とを順に施すことを特徴とする
   微細コンタクトホールのエッチングマスクの形成方法。
4. 【請求項４】（ａ）基板にゲート電極及びソース・ドレ
   イン領域を形成し、層間絶縁膜を生成した後、その上層
   に窒化膜を形成する工程と、（ｂ）該窒化膜上にコンタ
   クトエッチングのマスクとなる第１の多結晶シリコン層
   を生成する工程と、（ｃ）その上にレジストをパターニ
   ングし、選択的に前記第１の多結晶シリコン層をエッチ
   ングする工程と、（ｄ）残された第１の多結晶シリコン
   層の側壁に熱酸化膜を生成して、サイドウォールを形成
   する工程と、（ｅ）前記エッチングされた第１の多結晶
   シリコン層部分を第２の多結晶シリコン層の生成により
   埋め込む工程と、（ｆ）前記多結晶シリコンの段差を平
   坦化し、前記サイドウォールの熱酸化膜が露出するまで
   エッチングする工程と、（ｇ）前記第１の多結晶シリコ
   ン層と第２の多結晶シリコン層間に挟まれる前記熱酸化
   膜のサイドウォールをウエットエッチングにより除去
   し、マスク開口部を形成する工程とを順に施すことを特
   徴とする微細コンタクトホールのエッチングマスクの形
   成方法。