JPH1098101A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1098101A
JPH1098101A JP8252096A JP25209696A JPH1098101A JP H1098101 A JPH1098101 A JP H1098101A JP 8252096 A JP8252096 A JP 8252096A JP 25209696 A JP25209696 A JP 25209696A JP H1098101 A JPH1098101 A JP H1098101A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
side wall
forming
mask pattern
gate electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8252096A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuji Horio
卓司 堀尾
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique, which is a self-align contact forming technique using a mask pattern as an etching stopper, for manufacturing a desirable semiconductor device even when a space between adjacent gate electrodes is made smaller. SOLUTION: A gate-insulating film 15 and gate electrodes 17 are formed on a semiconductor substrate 11. A side wall film 23 is formed on the side wall of the gate electrode 17. A diffusion layer is formed on a semiconductor substrate, where the formation of the side wall film 23 has been completed. After the diffusion layer has been formed, the side wall film 23 is removed by a specified amount, so as to widen a space dimension between the adjacent gate electrodes. After the removal of a specified amount of the wide wall film 23 has been completed, a mask pattern 25 is formed on the semiconductor substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はコンタクトホール
の形成工程に特徴を有した半導体装置の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a feature in a step of forming a contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化を一層図れる製造
方法の一つとして、以下に図6を参照して説明する方法
がある。この方法では先ず、シリコン基板11に素子間
分離用絶縁膜13、ゲート絶縁膜15が形成され、さら
に、ゲート電極17とその上面に設けた絶縁膜19とか
らなる積層体21が形成される。次にこの積層体21の
両側のシリコン基板部分に不純物イオンが注入されて、
低不純物濃度の拡散層(図示せず)が形成される。次
に、この積層体21の側壁に絶縁性の側壁膜23が形成
される。次にシリコン基板11に再び不純物イオンが注
入されて高不純物濃度の拡散層(図示せず)が形成され
る。次に以下の特徴的な技術(ここでは「セルフアライ
ンコンタクト技術」と称する。)によりコンタクトホー
ルが形成される。すなわち、ゲート電極17上側および
隣り合うゲート電極17間のシリコン基板部分上にわた
って、後のコンタクトホールを形成する際のエッチング
手段に対する耐性が高いマスクパターン25として例え
ば窒化膜パターン25が形成される(図6(A))。図
6(A)においてP部分が集積回路中の他のトランジス
タに至っているゲート電極構造部分すなわち隣り合うゲ
ート電極であり、27は熱酸化膜である。次にこの試料
上に層間絶縁膜29として例えばBPSG膜29が形成
される。次にこの層間絶縁膜29上にコンタクトホール
形成用のレジストパターン31が形成される(図6
(B))。そして、先ず第1ステップでBPSG/窒化
膜選択性の高い条件で窒化膜パターン25をストッパー
にしてBPSG膜29がエッチングされる(図6
(C))。第2ステップとして窒化膜とSiO2 のエッ
チング速度差が小さくかつSiのエッチング速度の小さ
い条件でコンタクトホール底部の窒化膜25と熱酸化膜
27が除去されてコンタクトホール(図示を省略)が形
成される。この後、例えばストレージノード等の任意の
構成成分が形成される。この方法では、コンタクトホー
ルの一部をゲート電極上に重ならせることが出来る。そ
のためその分だけ隣接するゲート電極間距離を小さくで
きるので、半導体装置の高集積化が図れた。
2. Description of the Related Art As one of manufacturing methods for further increasing the degree of integration of a semiconductor device, there is a method described below with reference to FIG. In this method, first, an inter-element isolation insulating film 13 and a gate insulating film 15 are formed on a silicon substrate 11, and a stacked body 21 including a gate electrode 17 and an insulating film 19 provided on the upper surface thereof is formed. Next, impurity ions are implanted into the silicon substrate portions on both sides of the laminate 21,
A diffusion layer (not shown) having a low impurity concentration is formed. Next, an insulating sidewall film 23 is formed on the sidewall of the stacked body 21. Next, impurity ions are implanted into silicon substrate 11 again to form a diffusion layer (not shown) having a high impurity concentration. Next, a contact hole is formed by the following characteristic technique (herein referred to as "self-aligned contact technique"). That is, for example, a nitride film pattern 25 is formed as a mask pattern 25 having high resistance to etching means when forming a later contact hole over the gate electrode 17 and over the silicon substrate portion between the adjacent gate electrodes 17. 6 (A)). In FIG. 6A, a P portion is a gate electrode structure portion reaching another transistor in the integrated circuit, that is, an adjacent gate electrode, and 27 is a thermal oxide film. Next, for example, a BPSG film 29 is formed as an interlayer insulating film 29 on the sample. Next, a resist pattern 31 for forming a contact hole is formed on interlayer insulating film 29 (FIG. 6).
(B)). Then, in the first step, the BPSG film 29 is etched using the nitride film pattern 25 as a stopper under the condition of high BPSG / nitride film selectivity (FIG. 6).
(C)). As a second step, the nitride film 25 and the thermal oxide film 27 at the bottom of the contact hole are removed under the condition that the etching rate difference between the nitride film and SiO 2 is small and the etching rate of Si is small, and a contact hole (not shown) is formed. You. Thereafter, arbitrary components such as a storage node are formed. According to this method, a part of the contact hole can be overlapped on the gate electrode. Therefore, the distance between the adjacent gate electrodes can be reduced by that much, so that high integration of the semiconductor device can be achieved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、隣り合うゲート電極の間隔が半導体
装置の高集積化に伴い一層狭まった場合、以下の様な理
由でコンタクトホールの形成が困難になる。
However, according to the above-mentioned prior art, when the distance between adjacent gate electrodes is further reduced due to the higher integration of the semiconductor device, it is difficult to form a contact hole for the following reasons. become.

【0004】図7(A)に示したように、隣り合うゲー
ト電極の近接する端同士の間隔dが狭まるに従い、隣り
合うゲート電極間の開き寸法(実際は近接する側壁膜2
3同士の間隔)W1 が狭くなる。開き寸法W1 が狭い
程、エッチングストッパとして用いる窒化膜パターン2
5は、隣り合うゲート電極間に厚い膜厚で埋め込まれて
しまう。するとコンタクトホール形成のためのエッチン
グ工程中の第1ステップでこの窒化膜パターン25をス
トッパーにBPSG膜29をエッチングすると、底部に
厚い窒化膜が残ってしまう(図7(B))。そのため次
の第2ステップでは、上記底部の窒化膜25と熱酸化膜
27とを完全に除去するために時間の長いエッチングを
施す必要が生じる。その結果、ゲート電極17の上部の
絶縁膜19もエッチングされてしまうので、ゲート電極
17の肩部17aが露出する(図7(C))。肩部17
aが露出された状態のコンタクトホ−ル内にストレージ
ノードを形成すると、それはゲート電極17とショート
してしまう。
As shown in FIG. 7A, as the distance d between adjacent ends of adjacent gate electrodes is reduced, the opening size between adjacent gate electrodes (actually, the width of the adjacent side wall film 2 is reduced).
3 interval between) W 1 becomes narrow. The smaller the opening dimension W 1 , the smaller the nitride film pattern 2 used as an etching stopper
5 is buried in a thick film between adjacent gate electrodes. Then, when the BPSG film 29 is etched using the nitride film pattern 25 as a stopper in a first step in an etching process for forming a contact hole, a thick nitride film remains at the bottom (FIG. 7B). Therefore, in the next second step, it is necessary to perform etching for a long time to completely remove the nitride film 25 and the thermal oxide film 27 at the bottom. As a result, the insulating film 19 on the gate electrode 17 is also etched, so that the shoulder 17a of the gate electrode 17 is exposed (FIG. 7C). Shoulder 17
If a storage node is formed in the contact hole where a is exposed, it short-circuits with the gate electrode 17.

【0005】上記問題の対策として窒化膜パターン25
の膜厚を薄く設定することで、ゲート電極間に窒化膜パ
ターン25が埋め込まれる程度を小さくする方法も考え
られる。しかし窒化膜パターン25の膜厚を薄くする
と、コンタクトホール形成のためのエッチング工程にお
ける第1ステップで、より高い選択比が要求されるか
ら、高価なエッチング装置が必要となる。また、高選択
比エッチングではプラズマ反応生成物の発生量も多く装
置保守頻度が増すためプロセス安定性を低下させてしま
う。
As a countermeasure against the above problem, the nitride film pattern 25
It is also conceivable to reduce the extent to which the nitride film pattern 25 is buried between the gate electrodes by setting the film thickness to be small. However, when the thickness of the nitride film pattern 25 is reduced, a higher selectivity is required in the first step of the etching process for forming the contact hole, and an expensive etching apparatus is required. In addition, in the case of etching with high selectivity, the amount of plasma reaction products generated is large and the frequency of maintenance of the apparatus is increased, so that the process stability is reduced.

【0006】隣り合うゲート電極間の間隔が狭くなった
場合でもセルフアラインコンタクト技術の適用が可能な
方法が望まれる。
There is a demand for a method that can apply the self-aligned contact technique even when the distance between adjacent gate electrodes becomes narrow.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこでこの発明によれ
ば、ゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極の側壁
に絶縁性の側壁膜を形成する工程と、前記側壁膜の形成
後に、前記ゲート電極上側および隣り合うゲート電極間
の半導体基板部分上にわたって後のコンタクトホールを
形成する際のエッチング手段に対する耐性が高いマスク
パターンを形成する工程と、該マスクパターンの形成が
済んだ半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、該
層間絶縁膜に前記コンタクトホールをその一部が前記ゲ
ート電極上に重なることを許容する方法により形成する
工程と、該形成したコンタクトホール内の前記マスクパ
ターン部分を除去する工程とを含む半導体装置の製造方
法において、前記マスクパターンを形成する工程の前
に、隣り合うゲート電極間の開き寸法を広げるために前
記側壁膜を所定量除去する工程を、具えたことを特徴と
する。ただし側壁膜を所定量除去する工程は、側壁膜を
全て除去する工程の場合であっても良い。
Therefore, according to the present invention, there is provided a step of forming a gate electrode, a step of forming an insulating side wall film on a side wall of the gate electrode, and a step of forming the gate electrode after forming the side wall film. Forming a mask pattern having high resistance to etching means when forming a contact hole later over the semiconductor substrate portion above the electrode and between adjacent gate electrodes; and forming an interlayer on the semiconductor substrate on which the mask pattern has been formed. Forming an insulating film, forming the contact hole in the interlayer insulating film by a method that allows a part of the contact hole to overlap the gate electrode, and forming the mask pattern portion in the formed contact hole. Removing the adjacent gate electrodes before the step of forming the mask pattern. Removing a predetermined amount of said side wall film to broaden the size opening between, characterized in that comprises. However, the step of removing a predetermined amount of the sidewall film may be a step of removing the entire sidewall film.

【0008】なおこの発明の実施に当たり、マスクパタ
ーンを形成する工程の前に、ゲート電極上面に絶縁膜を
形成する工程を設けるのが良い。
In practicing the present invention, it is preferable to provide a step of forming an insulating film on the upper surface of the gate electrode before the step of forming a mask pattern.

【0009】この発明によれば、側壁膜を所定量除去す
ることで隣り合うゲート電極間の開き寸法を広げる。し
たがって、隣り合うゲート電極間隔自体は小さいまま
で、ゲート電極間の開き寸法を広げられる。そしてこの
ような状態のウエハ上に、マスクパターンは形成され
る。そのため、側壁膜を所定量除去しない場合に比べ
て、隣り合うゲート電極間にマスクパターンが埋め込ま
れる程度は、少なくなる。
According to the present invention, the opening dimension between adjacent gate electrodes is increased by removing a predetermined amount of the side wall film. Therefore, the opening size between the gate electrodes can be widened while the interval between the adjacent gate electrodes remains small. Then, a mask pattern is formed on the wafer in such a state. Therefore, the extent to which the mask pattern is buried between the adjacent gate electrodes is reduced as compared with the case where the predetermined amount of the sidewall film is not removed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
半導体装置の製造方法の実施の形態について説明する。
しかしながら、この説明で用いる各図はこの発明を理解
出来る程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を
概略的に示してあるにすぎない。また、各図において図
7と同様な構成成分については図7で用いた記号と同一
の記号を付しその説明を省略することもある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
However, the drawings used in this description merely schematically show the dimensions, shapes and arrangements of the components so that the present invention can be understood. In each figure, the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same symbols as those used in FIG. 7, and the description thereof may be omitted.

【0011】1.第1の実施の形態 まず図1〜図3の製造工程図を参照して第1の実施の形
態について説明する。なおこの製造工程図は主な工程で
の試料をゲート長方向に沿って切った断面図(ただし切
り口に着目した断面図)で示したものである。
1. First Embodiment First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. Note that this manufacturing process diagram is a cross-sectional view (a cross-sectional view focusing on a cut) obtained by cutting the sample in the main process along the gate length direction.

【0012】先ず、図1(A)に示すように、シリコン
基板11上に公知の方法により素子分離用絶縁膜13を
形成し、さらにゲート絶縁膜15を形成する。ゲート絶
縁膜15の形成が済んだこのシリコン基板上に、次に、
ゲート電極形成用薄膜として例えばポリシリコン膜およ
びCVD酸化膜(いずれも図示せず)をこの順に形成す
る。次に、これらポリシリコン膜およびCVD酸化膜を
ゲート電極の形状にパターニングする。これにより、ゲ
ート電極17およびその上に残存する上面絶縁膜19か
らなる積層体21を得る。積層体21の形成が済んだシ
リコン基板に、LDD構造を得るための低不純物濃度層
(図示せず)を形成するために、不純物イオンを注入す
る。次に、このシリコン基板上に、側壁膜形成用の絶縁
膜として例えばCVD酸化膜を形成し(図示せず)、そ
の後、このCVD酸化膜を例えば異方性エッチングによ
り除去して積層体21の側壁に側壁膜23を形成する。
次に、シリコン基板11の露出部分に熱酸化により酸化
膜27を形成する。次に、高不純物濃度層(図示せず)
を形成するために、この試料に不純物イオンを注入す
る。このようにして図1(A)に示す構造体が得られ
る。ただし、ここでは隣り合うゲート電極の間隔dは高
集積化のために狭い寸法となっているものとする。その
ため、この図1(A)に示した構造体においては、隣り
合うゲート電極間の開き寸法W1 は狭い寸法になってい
る。ここで、狭い寸法W1 とは、後に形成するマスクパ
ターン25が隣り合うゲート電極間に厚い膜厚に埋め込
まれてしまうような寸法である。具体的にいえば、隣り
合うゲート電極間の開き寸法W1 が例えば200nmで
あったとする。この程度の開き寸法W1 である場合、次
の工程で膜厚100nm程度のマスクパターン25を形
成するとゲート間はマスクパターン25により埋め込ま
れてしまう。
First, as shown in FIG. 1A, an isolation insulating film 13 is formed on a silicon substrate 11 by a known method, and further a gate insulating film 15 is formed. Next, on the silicon substrate on which the gate insulating film 15 has been formed,
For example, a polysilicon film and a CVD oxide film (both not shown) are formed in this order as a thin film for forming a gate electrode. Next, the polysilicon film and the CVD oxide film are patterned into a shape of a gate electrode. Thus, a stacked body 21 including the gate electrode 17 and the upper surface insulating film 19 remaining thereon is obtained. In order to form a low impurity concentration layer (not shown) for obtaining an LDD structure, impurity ions are implanted into the silicon substrate on which the stacked body 21 has been formed. Next, on the silicon substrate, for example, a CVD oxide film is formed as an insulating film for forming a side wall film (not shown), and thereafter, the CVD oxide film is removed by, for example, anisotropic etching to form the stacked body 21. A sidewall film 23 is formed on the sidewall.
Next, an oxide film 27 is formed on the exposed portion of the silicon substrate 11 by thermal oxidation. Next, a high impurity concentration layer (not shown)
Is formed, impurity ions are implanted into the sample. Thus, the structure shown in FIG. 1A is obtained. However, here, it is assumed that the distance d between the adjacent gate electrodes has a small dimension for high integration. Therefore, in the structure shown in this FIG. 1 (A), the dimension W 1 open between the adjacent gate electrodes is in a narrow size. Here, the narrow dimension W 1, is dimensioned so that the mask pattern 25 will be embedded in the thick film between the gate electrodes adjacent to be formed later. Specifically, the dimension W 1 open between the adjacent gate electrodes was 200nm, for example. If the dimension W 1 of opening of the degree, to form a mask pattern 25 having a thickness of about 100nm in the next step gate it is thus embedded by the mask pattern 25.

【0013】そこで、隣り合うゲート電極間の開き寸法
を広げるために、側壁膜23を所定量除去する。これを
例えば濃度1%(容積%)以下の弗酸水溶液(以下、弗
酸と略称する。)を用いて例えばCVD酸化膜の膜厚で
いって60nm相当エッチングする。このことにより隣
り合うゲート電極間の開き寸法をW2 (W1 <W2 )ま
でこの場合では320nmまで広げることができる(図
1(B))。なお濃度1%以下の弗酸を用いることして
いるのは、この濃度であると素子間分離用絶縁膜(熱酸
化膜)13の膜減量Δt(図1(B)参照)に対して側
壁膜23(CVD酸化膜)を6倍程度の速度でエッチン
グできるからである。したがって側壁膜23を60nm
エッチングする際に素子間分離用絶縁膜12の膜減量Δ
tは10nm程度で済むのでデバイス特性に対する影響
は無視できる。このような選択的なエッチングは、少な
くとも0.3%濃度の弗酸についてまで可能なことをこ
の出願に係る発明者は確認している。しかし、もう少し
濃度が薄い弗酸、例えば0.1%程度のものまで、使用
出来ると考える。
Therefore, in order to widen the opening dimension between adjacent gate electrodes, a predetermined amount of the sidewall film 23 is removed. This is etched using, for example, an aqueous solution of hydrofluoric acid having a concentration of 1% (volume%) or less (hereinafter abbreviated as hydrofluoric acid) to a thickness of, for example, a CVD oxide film of 60 nm. As a result, the opening size between the adjacent gate electrodes can be increased to W 2 (W 1 <W 2 ), in this case, to 320 nm (FIG. 1B). The reason why hydrofluoric acid having a concentration of 1% or less is used is that the concentration of the hydrofluoric acid is less than the film thickness Δt of the inter-element isolation insulating film (thermal oxide film) 13 (see FIG. 1B). 23 (CVD oxide film) can be etched at about six times the speed. Therefore, the side wall film 23 is
Film thickness Δ of insulating film 12 for element isolation during etching
Since t can be as small as about 10 nm, the influence on the device characteristics can be ignored. The inventor of the present application has confirmed that such selective etching is possible for at least 0.3% hydrofluoric acid. However, it is considered that hydrofluoric acid with a slightly lower concentration, for example, about 0.1% can be used.

【0014】次に、このウエハの、少なくともコンタク
トホール形成予定領域に対応する部分上に、後のコンタ
クトホールを形成する際のエッチング手段に対する耐性
が高いマスクパターン25を形成する。ここではマスク
パターンとして膜厚が例えば100nmの窒化膜パター
ン25を公知の技術で形成する。前工程で側壁膜23を
60nm相当エッチングしているため、隣り合うゲート
電極間の開き寸法は拡張された寸法W2 すなわち320
nm程度になっているから、この窒化膜パターン25が
隣り合うゲート電極間の部分で厚くなることは生じない
(図1(C))。そのため、その後は従来のセルフアラ
インコンタクト技術を適用してのコンタクトホール形成
が行なえる。これについて簡単に説明する。
Next, a mask pattern 25 having high resistance to etching means for forming a contact hole later is formed on at least a portion of the wafer corresponding to a region where a contact hole is to be formed. Here, a nitride film pattern 25 having a thickness of, for example, 100 nm is formed by a known technique as a mask pattern. Since the sidewall film 23 is etched by a thickness of 60 nm in the previous step, the opening dimension between the adjacent gate electrodes is increased to the expanded dimension W 2, that is, 320.
Since the thickness is on the order of nm, the nitride film pattern 25 does not increase in thickness between the adjacent gate electrodes (FIG. 1C). Therefore, thereafter, a contact hole can be formed by applying the conventional self-aligned contact technology. This will be described briefly.

【0015】マスクパターンとしての窒化膜パターン2
5の形成が済んだウエハ上に、層間絶縁膜として例えば
BPSG(Boro-Phosph Silicate glass)膜29を所定
の膜厚で形成する。次に、このBPSG膜を高温フロー
処理により平坦化する。その後、このBPSG膜29上
にコンタクトホール形成用のレジストパターン31を形
成する(図2(A))。次に、コンタクトホールを形成
するための第1のステップとして、BPSG/窒化膜選
択性の高い条件で窒化膜パターン25をストッパーにし
てBPSG膜29をエッチングする(図2(B))。次
いで第2ステップとして窒化膜とSiO2 のエッチング
速度差が小さくかつSiのエッチング速度の小さい条件
でコンタクトホール底部の窒化膜25と熱酸化膜27と
をエッチングしてコンタクトホール33を形成する(図
2(C))。
A nitride film pattern 2 as a mask pattern
A BPSG (Boro-Phosph Silicate glass) film 29 having a predetermined thickness, for example, is formed as an interlayer insulating film on the wafer on which the film 5 is formed. Next, the BPSG film is flattened by high-temperature flow processing. Thereafter, a resist pattern 31 for forming a contact hole is formed on the BPSG film 29 (FIG. 2A). Next, as a first step for forming a contact hole, the BPSG film 29 is etched using the nitride film pattern 25 as a stopper under conditions of high BPSG / nitride film selectivity (FIG. 2B). Next, as a second step, the contact hole 33 is formed by etching the nitride film 25 and the thermal oxide film 27 at the bottom of the contact hole under the condition that the etching rate difference between the nitride film and SiO 2 is small and the etching rate of Si is small (FIG. 2 (C)).

【0016】次に、レジストパターン31を除去後、例
えばストレージノードとなる例えばポリシリコン膜のパ
ターン35を公知の成膜技術、リソグラフィ技術および
エッチング技術により形成する(図3(A))。次に、
キャパシタ用誘電体膜37を形成し(図3(B))、そ
の後、ストレージノード35の対向電極となるセルプレ
ート39を公知の方法で形成する。これによりキャパシ
タセルが形成される。ただし、コンタクトホール形成後
に形成する構造はキャパシタセルに限られず、他の希望
する構造とできる。
Next, after removing the resist pattern 31, a pattern 35 of, eg, a polysilicon film serving as a storage node, for example, is formed by a known film forming technique, lithography technique, and etching technique (FIG. 3A). next,
A capacitor dielectric film 37 is formed (FIG. 3B), and then a cell plate 39 serving as a counter electrode of the storage node 35 is formed by a known method. Thereby, a capacitor cell is formed. However, the structure formed after the formation of the contact hole is not limited to the capacitor cell, but may be any other desired structure.

【0017】なお、図1(A)を参照して説明したプロ
セスにおいてシリコン基板に注入された不純物イオン
は、その後の好適な工程において活性化されてソース・
ドレイン用の拡散層(図示せず)を生じさせる。この発
明の製造方法により形成された半導体装置は、図6を用
いて説明した従来方法で製造した半導体装置と比べた場
合、ソース・ドレイン用の拡散層のうちの高不純物濃度
となった部分と、コンタクトホール底部との重なり具合
に違いが出てくる。すなわち、この発明では不純物イオ
ン注入後に側壁膜を除去しているので、側壁膜を除去し
た分だけコンタクトホール底部の平面積が大きくなる。
そのため、図4に示したように、コンタクトホール33
の底部は拡散層41のうちの高不純物濃度となった部分
41aに、より多く重なるようになる。しかも場合によ
っては、コンタクトホール底部の平面内に、拡散層41
のうちの高不純物濃度部分41aが含まれてしまう場合
(図4(B)参照)も生じる。換言すれば、コンタクト
ホール底部の平面積の方が拡散層のうちの高不純物濃度
となった部分の平面積よりも大きくなる場合も生じる。
後の第2の実施の形態で製造される半導体装置はそのよ
うな例となる。
The impurity ions implanted into the silicon substrate in the process described with reference to FIG.
A diffusion layer (not shown) for the drain is generated. The semiconductor device formed by the manufacturing method of the present invention is different from the semiconductor device manufactured by the conventional method described with reference to FIG. In this case, the degree of overlap with the bottom of the contact hole is different. That is, in the present invention, since the sidewall film is removed after the impurity ions are implanted, the plane area of the bottom of the contact hole is increased by the removal of the sidewall film.
Therefore, as shown in FIG.
Is more overlapped with the high impurity concentration portion 41a of the diffusion layer 41. Further, in some cases, the diffusion layer 41 is provided in the plane at the bottom of the contact hole.
In some cases (see FIG. 4B). In other words, the plane area at the bottom of the contact hole may be larger than the plane area of the high impurity concentration portion of the diffusion layer.
The semiconductor device manufactured in the second embodiment described later is such an example.

【0018】2.第2の実施の形態 次に、第2の実施の形態について図5を参照して説明す
る。ここで図5は第2の実施の形態の説明のための要部
工程図である。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a main part process diagram for explaining the second embodiment.

【0019】上述の第1の実施の形態では側壁膜23を
ゲート長方向に沿って一部除去する例を説明した。しか
し、側壁膜23を形成した後のゲート電極間の開き寸法
をさらに広くしたい場合や、ゲート電極間隔dが第1の
実施の場合よりもさらに狭くて側壁膜23を形成した後
のゲート電極間の開き寸法W1 が第1の実施の形態の場
合より狭くなってしまう場合は、側壁膜23を全部除去
して上記開き寸法を拡張するようにする(図5(A),
(B))。具体的には、隣り合うゲート電極間の開き寸
法W1 が例えば100nm以下であったとする。このよ
うに開き寸法W1 が狭い場合、次の工程でマスクパター
ン25として窒化膜パターン25を例えば50nm程度
の薄い膜厚で形成したとしてもゲート間は窒化膜パター
ン25によって埋め込まれてしまう。また窒化膜パター
ン25の膜厚が薄すぎては既に課題の項にて説明したよ
うな問題が生じるので、窒化膜パターン25の膜厚はあ
る程度の厚さ、これに限られないが少なくとも100n
m程度の膜厚としたい。
In the above-described first embodiment, an example has been described in which the side wall film 23 is partially removed along the gate length direction. However, when it is desired to further increase the opening size between the gate electrodes after the sidewall film 23 is formed, or when the distance d between the gate electrodes is smaller than that in the first embodiment, the gap between the gate electrodes after the sidewall film 23 is formed. In the case where the opening dimension W 1 becomes narrower than in the first embodiment, the opening dimension is expanded by removing the entire side wall film 23 (FIG. 5A,
(B)). Specifically, the dimension W 1 open between the adjacent gate electrodes were for example 100nm or less. In this case as opening size W 1 is narrow, the inter also gates as to form a nitride film pattern 25 as a mask pattern 25 for example with a thin film thickness of about 50nm in the next step will be embedded by the nitride film pattern 25. Further, if the thickness of the nitride film pattern 25 is too small, the problem described in the section of the problem already occurs. Therefore, the thickness of the nitride film pattern 25 is a certain thickness, but is not limited to at least 100 n.
I want to have a film thickness of about m.

【0020】そこで、この第2の実施の形態では、側壁
膜23を完全に除去する(図5(B))。これは例えば
第1の実施の形態で用いた濃度1%以下の弗酸を用いか
つエッチング時間を長くすることで行なう。これにより
ゲート電極間の開き寸法を側壁膜23の2倍程度に拡張
することができる。すなわちこの場合は、開き寸法は隣
り合うゲート電極の間隔dまで拡張される。このときC
VD酸化膜の上記弗酸に対するエッチング速度は熱酸化
膜のエッチング速度の約6倍程度あるため、CVD酸化
膜で構成してある側壁膜23の厚さが150nmの場
合、素子間分離用絶縁膜13の膜減量Δtは25nm程
度になるが、シリコン基板11上の熱酸化膜13,27
の初期値を大きく設定しておけばデバイス特性に対する
影響は抑制できる。
Therefore, in the second embodiment, the side wall film 23 is completely removed (FIG. 5B). This is performed, for example, by using hydrofluoric acid having a concentration of 1% or less used in the first embodiment and extending the etching time. As a result, the opening size between the gate electrodes can be extended to about twice that of the side wall film 23. That is, in this case, the opening dimension is extended to the distance d between the adjacent gate electrodes. Then C
Since the etching rate of the VD oxide film with respect to the hydrofluoric acid is about six times the etching rate of the thermal oxide film, when the thickness of the sidewall film 23 made of the CVD oxide film is 150 nm, the insulating film for element isolation is used. 13 is about 25 nm, but the thermal oxide films 13 and 27 on the silicon substrate 11
If the initial value of is set large, the influence on the device characteristics can be suppressed.

【0021】なお、この第2の実施の形態の場合は側壁
膜23の除去量が多いから、側壁膜23の除去工程にお
いて上面絶縁膜19が除去される程度も多くなる。した
がって、上面絶縁膜19は、それをCVD酸化膜で構成
する場合なら第1の実施の形態より厚い膜厚のものとす
るのが良い。或は、上面絶縁膜19を、ポリシリコンゲ
ート17の表面を熱酸化した熱酸化膜で構成するのも良
い。熱酸化膜で上面酸化膜を構成した場合は、CVD酸
化膜で構成した場合に比べ、側壁膜23の除去工程で用
いる弗酸に対する耐性が高い上面絶縁膜となるからであ
る。
In the case of the second embodiment, since the amount of removal of the side wall film 23 is large, the degree of removal of the upper surface insulating film 19 in the step of removing the side wall film 23 also increases. Therefore, if the upper insulating film 19 is formed of a CVD oxide film, it is preferable that the upper insulating film 19 has a larger thickness than that of the first embodiment. Alternatively, the upper insulating film 19 may be formed of a thermal oxide film obtained by thermally oxidizing the surface of the polysilicon gate 17. This is because, when the upper oxide film is formed by the thermal oxide film, the upper oxide film has higher resistance to hydrofluoric acid used in the step of removing the side wall film 23 than when the upper oxide film is formed by the CVD oxide film.

【0022】次に、マスクパターン25として膜厚が例
えば100nmの窒化膜パターン25を形成する。前工
程で側壁膜23を完全除去しているためゲート間の開き
寸法W2 は300nm以上程度確保されているので、窒
化膜パターン25が隣り合うゲート電極間の部分で厚く
なることは生じない(図5(C))。
Next, a nitride film pattern 25 having a thickness of, for example, 100 nm is formed as the mask pattern 25. Since previous dimension W 2 opened between gate for completely removing the side wall film 23 in the step is secured to or higher than 300 nm, does not occur that the thicker part of the gate electrode nitride film pattern 25 are adjacent to each other ( (FIG. 5 (C)).

【0023】その後は、第1の実施の形態と同様な手順
で層間絶縁膜29、レジストパターン31を形成し、さ
らにコンタクトホール33の形成、ストレージノード3
5等の形成を行なえば良い。
Thereafter, an interlayer insulating film 29 and a resist pattern 31 are formed in the same procedure as in the first embodiment, a contact hole 33 is formed, and a storage node 3 is formed.
5 and the like may be formed.

【0024】この第2の実施の形態の場合は、窒化膜パ
ターン25のエッチングが済むと、積層体21の側壁に
は窒化膜が残存する(図示せず)。積層体21の側壁に
残存したこの窒化膜は、ゲート電極17とストレージノ
ードとの電気的な絶縁を図るための絶縁膜になる。
In the case of the second embodiment, after the etching of the nitride film pattern 25 is completed, the nitride film remains on the side walls of the stacked body 21 (not shown). This nitride film remaining on the side wall of the stacked body 21 becomes an insulating film for electrically insulating the gate electrode 17 from the storage node.

【0025】上記の第1、第2の何れの実施の形態の場
合も側壁膜23をエッチングするという簡単な処理でゲ
ート電極間の開き寸法を拡張することができる。そのた
め、隣り合うゲート電極間の間隔が高集積化に伴い狭く
されても、マスクパターン25がゲート電極間に厚く埋
め込まれることを簡単に抑制出来る。したがって、ゲー
ト電極間隔が半導体装置の高集積化に伴い狭くなって
も、その製造にセルフアラインコンタクト技術を適用で
きる。
In each of the first and second embodiments, the opening between the gate electrodes can be expanded by a simple process of etching the side wall film 23. Therefore, even if the interval between adjacent gate electrodes is reduced with the increase in integration, it is possible to easily suppress the mask pattern 25 from being buried between the gate electrodes thickly. Therefore, even if the distance between the gate electrodes becomes narrower due to the higher integration of the semiconductor device, the self-aligned contact technique can be applied to the manufacture thereof.

【0026】上述においてはこの発明の半導体装置の製
造方法の実施の形態について説明したが、この発明は上
述の実施の形態に限られない。
Although the embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment.

【0027】上述においてはゲート電極間の開き寸法を
拡張するための側壁膜23のエッチングを所定濃度の弗
酸により行なう例を説明したが、弗酸の代わりに、アン
モニアと過酸化水素水と水との混合液を用いても良い。
In the above description, an example has been described in which the side wall film 23 is etched with a predetermined concentration of hydrofluoric acid in order to extend the opening dimension between the gate electrodes, but instead of hydrofluoric acid, ammonia, hydrogen peroxide and water are used. May be used.

【0028】また、上述の実施の形態では側壁膜23を
CVD酸化膜により形成する例を説明したが、側壁膜2
3の構成材料は熱酸化膜に対して選択的に除去可能な材
料であれば他の好適な材料でも良い。
In the above-described embodiment, the example in which the side wall film 23 is formed by the CVD oxide film has been described.
The constituent material 3 may be any other suitable material as long as it can be selectively removed from the thermal oxide film.

【0029】また、上述においては側壁膜はLDD構造
を得るために形成する例を考えたが、側壁膜はこのため
のものに限られない。半導体装置の製造工程においてゲ
ート電極の側壁に形成されてしまう側壁膜に対し、この
発明は広く適用できる。
In the above description, an example is considered in which the side wall film is formed to obtain an LDD structure, but the side wall film is not limited to this. The present invention can be widely applied to a sidewall film formed on a sidewall of a gate electrode in a manufacturing process of a semiconductor device.

【0030】また、上述の実施の形態ではゲート電極を
ポリシリコン膜で構成した例を説明したが、ゲート電極
は高融点金属からなるもの、またはシリサイドからなる
もの、またはポリサイドからなるものなど任意好適な構
成とできる。またマスクパターンの形成材料は窒化膜に
限られず、選択エッチングが可能な材料であれば他のも
のでも良い。ただし、第2の実施の形態の場合はマスク
パターン形成材は絶縁性も具えたものとする。
In the above-described embodiment, an example in which the gate electrode is formed of a polysilicon film has been described. However, the gate electrode may be formed of a refractory metal, silicide, or polycide. Configuration. The material for forming the mask pattern is not limited to the nitride film, but may be any other material that can be selectively etched. However, in the case of the second embodiment, it is assumed that the mask pattern forming material also has insulating properties.

【0031】[0031]

【発明の効果】上述した説明から明らかなようにこの発
明によれば、ゲート電極の側壁に絶縁膜を形成し終えた
後に半導体基板上に後のコンタクトホールを形成する際
のエッチング手段に対する耐性が高いマスクパターンを
形成する工程と、該マスクパターンの形成が済んだ半導
体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜
に前記コンタクトホールをその一部が前記ゲート電極上
に重なることを許容する方法(セルフアラインコンタク
ト法)により形成する工程と、該形成したコンタクトホ
ール内の前記マスクパターン部分を除去する工程とを含
む半導体装置の製造方法において、マスクパターンを形
成する工程の前に、隣り合うゲート電極間の開き寸法を
広げるために前記側壁膜を所定量(全部除去の場合も含
む)除去する工程を、具える。そのため、隣り合うゲー
ト電極間隔は小さいままで、ゲート電極間の開き寸法を
容易に広げられる。そのため、側壁膜を所定量除去しな
い場合に比べて、隣り合うゲート電極間にマスクパター
ンが埋め込まれる程度は、少なくなる。したがって、マ
スクパターンを用いたセルフアラインコンタクト技術
を、よりゲート電極間隔が狭い半導体装置の製造に対し
適用出来る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the resistance to the etching means when a later contact hole is formed on the semiconductor substrate after the formation of the insulating film on the side wall of the gate electrode is completed. A step of forming a high mask pattern, a step of forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the mask pattern has been formed, and that the contact hole partially overlaps the gate electrode in the interlayer insulating film. Forming a mask pattern by a method (self-aligned contact method) and removing the mask pattern portion in the formed contact hole. Removing a predetermined amount of the side wall film (including the case of completely removing the sidewall film) so as to widen an opening dimension between adjacent gate electrodes. , Comprising. Therefore, the size of the opening between the gate electrodes can be easily widened while keeping the distance between the adjacent gate electrodes small. Therefore, the extent to which the mask pattern is buried between the adjacent gate electrodes is reduced as compared with the case where the predetermined amount of the sidewall film is not removed. Therefore, the self-aligned contact technique using a mask pattern can be applied to the manufacture of a semiconductor device having a smaller gate electrode interval.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態の製造方法を説明するための
製造工程図である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram for explaining a manufacturing method according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態の製造方法を説明するための
図1に続く製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment, following FIG. 1;

【図3】第1の実施の形態の製造方法を説明するための
図2に続く製造工程図である。
FIG. 3 is a manufacturing step diagram for explaining the manufacturing method according to the first embodiment, following FIG. 2;

【図4】(A)および(B)は、この発明の製造方法で
製造された半導体装置の特徴的な構造部分を説明する図
である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating characteristic structural portions of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【図5】第2の実施の形態の製造方法を説明するための
要部工程図である。
FIG. 5 is a main part process view for describing the manufacturing method of the second embodiment.

【図6】従来技術の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【図7】課題を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:シリコン基板 13:素子間分離用絶縁膜 15:ゲート絶縁膜 17:ゲート電極 19:上面絶縁膜 21:積層体 23:側壁膜 25:マスクパターン 27:熱酸化膜 29:層間絶縁膜 31:コンタクトホール形成用レジストパターン 33:コンタクトホール 35:ストレージノード 37:キャパシタ用誘電体膜 39:セルプレート 41:拡散層 41a:拡散層のうちの高不純物濃度部分 11: Silicon substrate 13: Insulating film for element isolation 15: Gate insulating film 17: Gate electrode 19: Upper surface insulating film 21: Stack 23: Side wall film 25: Mask pattern 27: Thermal oxide film 29: Interlayer insulating film 31: Contact hole forming resist pattern 33: Contact hole 35: Storage node 37: Dielectric film for capacitor 39: Cell plate 41: Diffusion layer 41a: High impurity concentration portion of diffusion layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート電極を形成する工程と、該ゲート
電極の側壁に絶縁性の側壁膜を形成する工程と、前記側
壁膜の形成後に、前記ゲート電極上側および隣り合うゲ
ート電極間の半導体基板部分上にわたって後のコンタク
トホールを形成する際のエッチング手段に対する耐性が
高いマスクパターンを形成する工程と、該マスクパター
ンの形成が済んだ半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程と、該層間絶縁膜に前記コンタクトホールをその一
部が前記ゲート電極上に重なることを許容する方法によ
り形成する工程と、該形成したコンタクトホール内の前
記マスクパターン部分を除去する工程とを含む半導体装
置の製造方法において、 前記マスクパターンを形成する工程の前に、隣り合うゲ
ート電極間の開き寸法を広げるために前記側壁膜を所定
量除去する工程を具えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法(ただし、側壁膜を全て除去する場合があって
も良い。)。
A step of forming a gate electrode, a step of forming an insulating side wall film on a side wall of the gate electrode, and a step of forming a semiconductor substrate on the gate electrode and between adjacent gate electrodes after forming the side wall film. Forming a mask pattern having high resistance to etching means when forming a later contact hole over the portion; forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the mask pattern has been formed; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a contact hole in a film by a method allowing a part of the contact hole to overlap the gate electrode; and removing the mask pattern portion in the formed contact hole. In the method, before the step of forming the mask pattern, the side wall film is formed in order to increase an opening dimension between adjacent gate electrodes. The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises the steps of a predetermined amount is removed (although there may be a case to remove any side wall film.).
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記側壁膜の除去工程において前記側壁膜をすべて除去
し、 前記マスクパターンを絶縁性を有した材料で形成し、 前記コンタクトホール内の前記マスクパターン部分を除
去する際は前記ゲート電極側壁に該マスクパターンの一
部を残存させそれを側壁絶縁膜として用いることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of removing the side wall film, the entire side wall film is removed, and the mask pattern is formed of a material having an insulating property. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a portion of the mask pattern on a side wall of the gate electrode when removing the mask pattern portion;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100486120B1 (en) * 2002-12-23 2005-04-29 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming of mos transistor

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