JPH11261059A - ポリメタルゲート電極の作製方法 - Google Patents
ポリメタルゲート電極の作製方法Info
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- JPH11261059A JPH11261059A JP5772098A JP5772098A JPH11261059A JP H11261059 A JPH11261059 A JP H11261059A JP 5772098 A JP5772098 A JP 5772098A JP 5772098 A JP5772098 A JP 5772098A JP H11261059 A JPH11261059 A JP H11261059A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- sin
- gate electrode
- resist
- polysilicon
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】金属汚染がなく、微細なポリメタルゲート電極
を高精度に作製する。 【解決手段】上からW/TiN/ポリシリコンからなる
積層膜上に反射防止膜を形成し、その上に成膜したSi
N上にレジストを塗布し、ゲート電極配線用のレジスト
パターニングを行い、ドライエッチングによりパタン転
写を行う。レジスト除去および洗浄の後、酸化膜あるい
は窒化膜を成膜して金属露出部を皮膜し、上記皮膜を異
方性エッチングし、ポリシリコンのエッチング加工を行
うことでポリメタルゲート電極を作製する。
を高精度に作製する。 【解決手段】上からW/TiN/ポリシリコンからなる
積層膜上に反射防止膜を形成し、その上に成膜したSi
N上にレジストを塗布し、ゲート電極配線用のレジスト
パターニングを行い、ドライエッチングによりパタン転
写を行う。レジスト除去および洗浄の後、酸化膜あるい
は窒化膜を成膜して金属露出部を皮膜し、上記皮膜を異
方性エッチングし、ポリシリコンのエッチング加工を行
うことでポリメタルゲート電極を作製する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速動作MOSト
ランジスタの作製におけるポリメタルゲート電極を形成
する方法に関するものであり、特に微細かつ、汚染のな
い高精度なポリメタルゲート電極作製方法に関する。
ランジスタの作製におけるポリメタルゲート電極を形成
する方法に関するものであり、特に微細かつ、汚染のな
い高精度なポリメタルゲート電極作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高速動作MOSトランジスタの作製では
より高速化を行うためにゲート寸法の精度を高めながら
微細化し、かつゲート材料の低抵抗化をはかっている。
低抵抗にするためにポリシリコンゲートからポリメタル
ゲートへと移行しつつあるが、これに伴い、新たな問題
がでてきた。
より高速化を行うためにゲート寸法の精度を高めながら
微細化し、かつゲート材料の低抵抗化をはかっている。
低抵抗にするためにポリシリコンゲートからポリメタル
ゲートへと移行しつつあるが、これに伴い、新たな問題
がでてきた。
【0003】第1の問題は、メタル層の適用による汚染
の問題である。従来法ではポリシリコンエッチング時に
メタル層のメタルが基板に再付着してしまう。ゲート膜
上であるため洗浄能力のあるフッ酸洗浄などを行うこと
ができずゲートが金属汚染されトランジスタの信頼性や
特性が十分でない。
の問題である。従来法ではポリシリコンエッチング時に
メタル層のメタルが基板に再付着してしまう。ゲート膜
上であるため洗浄能力のあるフッ酸洗浄などを行うこと
ができずゲートが金属汚染されトランジスタの信頼性や
特性が十分でない。
【0004】第2の問題は高精度加工の問題である。高
反射基板上でのリソグラフィには、反射基板段差による
ハレーション,基板段差による透明基板膜厚変動,レジ
スト膜厚変動によって起こる定在波,多重干渉などの問
題がある。この問題により、レジスト寸法は大きく変動
し、微細な加工を高精度で行うことは不可能となる。
反射基板上でのリソグラフィには、反射基板段差による
ハレーション,基板段差による透明基板膜厚変動,レジ
スト膜厚変動によって起こる定在波,多重干渉などの問
題がある。この問題により、レジスト寸法は大きく変動
し、微細な加工を高精度で行うことは不可能となる。
【0005】そこで、反射防止膜を用いてこれらの問題
の低減が行われている。反射防止膜の例としてはSiN
Oなどがある。WやAl等の金属上にSiNO、等の反
射防止膜を、レジスト/反射防止膜界面の反射光と、反
射防止膜/基板界面からの反射光とがお互いに逆位相の
関係になるように反射防止膜の膜厚を制御して反射光を
低減する。
の低減が行われている。反射防止膜の例としてはSiN
Oなどがある。WやAl等の金属上にSiNO、等の反
射防止膜を、レジスト/反射防止膜界面の反射光と、反
射防止膜/基板界面からの反射光とがお互いに逆位相の
関係になるように反射防止膜の膜厚を制御して反射光を
低減する。
【0006】しかし、ポリメタルゲート加工における膜
構造では、高反射W上に形成された膜厚変動を伴うSi
N上のパターニングを行うため、単にSiN上の反射防
止膜を形成する方法ではSiNの膜厚変動に対し、十分
な裕度を維持することはできない。なお、ポリメタルゲ
ートの従来例としては特開昭61−152076号がある。
構造では、高反射W上に形成された膜厚変動を伴うSi
N上のパターニングを行うため、単にSiN上の反射防
止膜を形成する方法ではSiNの膜厚変動に対し、十分
な裕度を維持することはできない。なお、ポリメタルゲ
ートの従来例としては特開昭61−152076号がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ポリメタルゲートの採
用により低抵抗化は実現できても、反射防止技術が適確
に行われないと微細化,高精度化は達成されない。また
金属汚染があっては実用的なゲート電極作製方法とはな
らない。
用により低抵抗化は実現できても、反射防止技術が適確
に行われないと微細化,高精度化は達成されない。また
金属汚染があっては実用的なゲート電極作製方法とはな
らない。
【0008】本発明の目的は、寸法精度が高く、かつ金
属汚染のないポリメタルゲート電極作製方法を提供する
ことにある。
属汚染のないポリメタルゲート電極作製方法を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上からW/TiN/ポリ
シリコンからなる積層膜上に反射防止膜を形成する工
程、上記反射防止膜上にSiNを製膜する工程、上記S
iN上にレジストを塗布し、ゲート電極配線用のレジス
トパターニングを行う工程、SiN,反射防止膜,W,
TiNへドライエッチングにより転写を行う工程、レジ
スト除去後、フッ酸,硝酸混合液で洗浄する工程、酸化
膜あるいは窒化膜を成膜して金属露出部を皮膜する工
程、上記酸化膜あるいは窒化膜を異方性エッチングしポ
リシリコン面上の酸化膜あるいは窒化膜を除去する工
程、ポリシリコンのエッチング加工を行う工程を順次行
ってポリメタルゲート電極を作製することにより上記課
題は解決される。
シリコンからなる積層膜上に反射防止膜を形成する工
程、上記反射防止膜上にSiNを製膜する工程、上記S
iN上にレジストを塗布し、ゲート電極配線用のレジス
トパターニングを行う工程、SiN,反射防止膜,W,
TiNへドライエッチングにより転写を行う工程、レジ
スト除去後、フッ酸,硝酸混合液で洗浄する工程、酸化
膜あるいは窒化膜を成膜して金属露出部を皮膜する工
程、上記酸化膜あるいは窒化膜を異方性エッチングしポ
リシリコン面上の酸化膜あるいは窒化膜を除去する工
程、ポリシリコンのエッチング加工を行う工程を順次行
ってポリメタルゲート電極を作製することにより上記課
題は解決される。
【0010】SiNの膜厚変動に対し効果的に反射防止
効果を得るためにSiN/W界面に反射防止膜を形成す
る。反射防止膜はSiNxOyを主成分とし、Siの組成
比で消衰係数kが決定されるため十分な反射防止効果を
得られる。これにより、微細パタンを高精度で得ること
が可能となる。
効果を得るためにSiN/W界面に反射防止膜を形成す
る。反射防止膜はSiNxOyを主成分とし、Siの組成
比で消衰係数kが決定されるため十分な反射防止効果を
得られる。これにより、微細パタンを高精度で得ること
が可能となる。
【0011】反射防止膜は基板上に残ることになるが、
Nの組成比の高いSiNxOyを用いることにより、フッ
酸(1)/硝酸(400)(重量比)の混合液に対し、
十分な耐性を持っているため横からのエッチングを抑え
ることができる。金属膜はゲート酸化膜が露出する前に
酸化膜あるいは窒化膜で覆われ、またエッチングにより
発生する金属を含んだ付着物はゲート酸化膜が露出する
前に洗浄される。このため金属汚染を受けることがな
い。
Nの組成比の高いSiNxOyを用いることにより、フッ
酸(1)/硝酸(400)(重量比)の混合液に対し、
十分な耐性を持っているため横からのエッチングを抑え
ることができる。金属膜はゲート酸化膜が露出する前に
酸化膜あるいは窒化膜で覆われ、またエッチングにより
発生する金属を含んだ付着物はゲート酸化膜が露出する
前に洗浄される。このため金属汚染を受けることがな
い。
【0012】
【発明の実施の形態】(実施例1)以下、本発明の実施
例を工程図である図1を用いて説明する。図において、
1はSi基板、2はSiO2 膜、3はポリシコン膜、4
はTiN膜、5はW膜、6はSiNxOy反射防止膜、
7,9はSiNまたはLPCVD−HTO膜、8はレジ
スト膜である。
例を工程図である図1を用いて説明する。図において、
1はSi基板、2はSiO2 膜、3はポリシコン膜、4
はTiN膜、5はW膜、6はSiNxOy反射防止膜、
7,9はSiNまたはLPCVD−HTO膜、8はレジ
スト膜である。
【0013】図1(a)に示すようにポリメタルゲート
電極を形成する際、SiNまたはLPCVD−HTO膜
7の膜厚変動に対し効果的に反射防止効果を得るために
W膜5上に反射防止膜6を形成した。反射防止膜上にS
iNまたはLPCVD−HTO7をデポし、この上にレ
ジストを塗布した。レジスト8のパターニング後、Si
NまたはLPCVD−HTO7,反射防止膜6,W膜
5,TiN膜4へ順次ドライエッチングにより転写を行
った(図1(b))。レジスト8はアッシャーにより容易
に除去できた。
電極を形成する際、SiNまたはLPCVD−HTO膜
7の膜厚変動に対し効果的に反射防止効果を得るために
W膜5上に反射防止膜6を形成した。反射防止膜上にS
iNまたはLPCVD−HTO7をデポし、この上にレ
ジストを塗布した。レジスト8のパターニング後、Si
NまたはLPCVD−HTO7,反射防止膜6,W膜
5,TiN膜4へ順次ドライエッチングにより転写を行
った(図1(b))。レジスト8はアッシャーにより容易
に除去できた。
【0014】この状態では、ポリシリコン3上はドライ
エッチングにより、金属汚染されているため、ポリシリ
コン3をわずかにウェットエッチし、金属汚染を取り除
いた(図1(c))。この際、フッ酸(1)/硝酸(40
0)(重量比)の混合液を用いた。
エッチングにより、金属汚染されているため、ポリシリ
コン3をわずかにウェットエッチし、金属汚染を取り除
いた(図1(c))。この際、フッ酸(1)/硝酸(40
0)(重量比)の混合液を用いた。
【0015】反射防止膜としてSiN0.49O0.81を用い
ることにより、反射防止膜のサイドエッチ量は十分に抑
えることができた。反射防止膜としてNの組成比が十分
大きいSiN0.78O0.55を用いると、反射防止膜のサイ
ドエッチ量は減り好ましい。
ることにより、反射防止膜のサイドエッチ量は十分に抑
えることができた。反射防止膜としてNの組成比が十分
大きいSiN0.78O0.55を用いると、反射防止膜のサイ
ドエッチ量は減り好ましい。
【0016】この洗浄により十分に金属汚染を除去し、
その後、数nmの厚さのLPCVD−HTOまたはSi
N9を形成して(図1(d))、異方性エッチングを行
い、金属露出部を皮膜した(図1(e))。続いてポリシ
リコン膜3の加工を行った(図1(f))。
その後、数nmの厚さのLPCVD−HTOまたはSi
N9を形成して(図1(d))、異方性エッチングを行
い、金属露出部を皮膜した(図1(e))。続いてポリシ
リコン膜3の加工を行った(図1(f))。
【0017】ポリシリコンまで一気にエッチングを行う
従来法ではゲート酸化膜が顔を出すため金属を含んだエ
ッチング付着物を洗浄効果の高いフッ酸等の洗浄でとる
ことができずにトランジスタ特性が劣化したが、上記実
施例のようにして作製したポリメタルゲート電極は低抵
抗でかつ高い寸法精度を持っていた。しかも金属汚染が
なく、信頼性の高いトランジスタとなった。
従来法ではゲート酸化膜が顔を出すため金属を含んだエ
ッチング付着物を洗浄効果の高いフッ酸等の洗浄でとる
ことができずにトランジスタ特性が劣化したが、上記実
施例のようにして作製したポリメタルゲート電極は低抵
抗でかつ高い寸法精度を持っていた。しかも金属汚染が
なく、信頼性の高いトランジスタとなった。
【0018】(実施例2)次に第2の実施例として、本
発明のポリメタルゲート電極作製方法を用いて半導体メ
モリ素子を作製した。図2は素子の製造の主な工程を示
す断面図である。ここでは代表的な製造工程のみを説明
したが、これ以外は通常の素子製造工程を用いた。ま
た、各工程の順番が前後しても本発明は適用できる。上
記素子製造工程におけるワード線73を作製する工程で
はほとんどの工程に本発明を適用した。
発明のポリメタルゲート電極作製方法を用いて半導体メ
モリ素子を作製した。図2は素子の製造の主な工程を示
す断面図である。ここでは代表的な製造工程のみを説明
したが、これ以外は通常の素子製造工程を用いた。ま
た、各工程の順番が前後しても本発明は適用できる。上
記素子製造工程におけるワード線73を作製する工程で
はほとんどの工程に本発明を適用した。
【0019】図2(a)に示すように、P型のSi半導
体71を基板に用い、その表面に公知の素子分離技術を
用い素子分離領域72を形成する。次に、実施例1に記
載した構造のワード線73(a)〜(e)を形成し、さら
に化学気相成長法を用いて例えば150nmのSiO2
を被着し、異方的に加工してワード線の側壁にSiOの
サイドスペーサ74を形成する。次に、通常の方法でn
拡散層75を形成する。次に図2(b)に示すように、
通常の工程を経て多結晶Siまたは高融点金属シリサイ
ド、あるいはこれらの積層膜などから成るデータ線76
を形成する。
体71を基板に用い、その表面に公知の素子分離技術を
用い素子分離領域72を形成する。次に、実施例1に記
載した構造のワード線73(a)〜(e)を形成し、さら
に化学気相成長法を用いて例えば150nmのSiO2
を被着し、異方的に加工してワード線の側壁にSiOの
サイドスペーサ74を形成する。次に、通常の方法でn
拡散層75を形成する。次に図2(b)に示すように、
通常の工程を経て多結晶Siまたは高融点金属シリサイ
ド、あるいはこれらの積層膜などから成るデータ線76
を形成する。
【0020】次に図2(c)に示すように、通常の工程
を経て多結晶Siからなる蓄積電極78を形成する。そ
の後、Ta2O5,Si3N4,SiO2 ,強誘電体、ある
いはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ用絶縁膜
79を形成する。ひきつづき多結晶Si,高融点金属,
高融点金属シリサイド、あるいはAl,Cu等の低抵抗
な導体を被着しプレート電極80を形成する。
を経て多結晶Siからなる蓄積電極78を形成する。そ
の後、Ta2O5,Si3N4,SiO2 ,強誘電体、ある
いはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ用絶縁膜
79を形成する。ひきつづき多結晶Si,高融点金属,
高融点金属シリサイド、あるいはAl,Cu等の低抵抗
な導体を被着しプレート電極80を形成する。
【0021】次に図2(d)に示すように、通常の工程
を経て配線81を形成する。次に通常の配線層形成工程
やパッシベーション工程を経てメモリ素子を作製した。
を経て配線81を形成する。次に通常の配線層形成工程
やパッシベーション工程を経てメモリ素子を作製した。
【0022】次に、本発明のポリメタルゲート電極作製
方法を用いて形成したパタンについて説明する。図3は
製造したメモリ素子を構成する代表的なパタンのメモリ
部のパタン配置を示す。
方法を用いて形成したパタンについて説明する。図3は
製造したメモリ素子を構成する代表的なパタンのメモリ
部のパタン配置を示す。
【0023】図3(a)は作製した第1の素子のパタン
の一例を示す。82がワード線,83がデータ線,84
がアクティブ領域,85が蓄積電極,86が電極取り出
し孔のパタンである。ワード線82を作製する工程にお
いて本発明を用いた。
の一例を示す。82がワード線,83がデータ線,84
がアクティブ領域,85が蓄積電極,86が電極取り出
し孔のパタンである。ワード線82を作製する工程にお
いて本発明を用いた。
【0024】また、図3(b)は作製した第2の素子の
パタンの一例を示す。87がワード線,88がデータ
線,89がアクティブ領域,90が蓄積電極,91が電
極取り出し孔のパタンである。この例においても、ワー
ド線87を作製する工程に本発明を用いた。
パタンの一例を示す。87がワード線,88がデータ
線,89がアクティブ領域,90が蓄積電極,91が電
極取り出し孔のパタンである。この例においても、ワー
ド線87を作製する工程に本発明を用いた。
【0025】本発明を用いて作製した素子の特性は、従
来法を用いて作製した素子の特性と比較すると特性が良
好であった。具体的にはワード線の線幅のばらつきが小
さいことから、データの読み出しスピードが速く特性が
安定していた。また、金属汚染も防止できるため素子の
良品取得歩留まりも向上した。
来法を用いて作製した素子の特性と比較すると特性が良
好であった。具体的にはワード線の線幅のばらつきが小
さいことから、データの読み出しスピードが速く特性が
安定していた。また、金属汚染も防止できるため素子の
良品取得歩留まりも向上した。
【0026】本実施例ではメモリLSIについて示した
が、ロジックLSIのゲートでも動作速度の安定および
向上がはかれ、良品歩留まりも向上した。その最大の理
由はゲート寸法制御性の向上である。
が、ロジックLSIのゲートでも動作速度の安定および
向上がはかれ、良品歩留まりも向上した。その最大の理
由はゲート寸法制御性の向上である。
【0027】
【発明の効果】本方法により、金属汚染がなく、微細な
ポリメタルゲート電極を高精度に作製できるようになっ
た。これにより高速動作を行う信頼性の高いトランジス
タを得ることができた。
ポリメタルゲート電極を高精度に作製できるようになっ
た。これにより高速動作を行う信頼性の高いトランジス
タを得ることができた。
【図1】本発明の第1の実施例を示す工程図。
【図2】本発明の半導体素子の製造方法を示す断面図。
【図3】本発明の半導体素子を構成する主なパタンの平
面図。
面図。
1…Si基板、2…SiO2 、3…ポリシリコン、4…
TiN、5…W、6…SiNxOy(反射防止膜)、7…
SiNまたはLPCVD−HTO、8…レジスト、9…
LPCVD−HTOまたはSiN、72…素子分離領
域、73(a−e),82,87…ワード線、76,8
3,88…データ線、78,85,90…蓄積電極、8
0…プレート電極。
TiN、5…W、6…SiNxOy(反射防止膜)、7…
SiNまたはLPCVD−HTO、8…レジスト、9…
LPCVD−HTOまたはSiN、72…素子分離領
域、73(a−e),82,87…ワード線、76,8
3,88…データ線、78,85,90…蓄積電極、8
0…プレート電極。
Claims (2)
- 【請求項1】上からW/TiN/ポリシリコンからなる
積層膜上に反射防止膜を形成する工程、上記反射防止膜
上にSiNを製膜する工程、上記SiN上にレジストを
塗布し、ゲート電極配線用のレジストパターニングを行
う工程、SiN,反射防止膜,W,TiN層にドライエ
ッチングにより転写を行う工程、レジスト除去後、フッ
酸,硝酸混合液で洗浄する工程、酸化膜あるいは窒化膜
を成膜して金属露出部を皮膜する工程、上記酸化膜ある
いは窒化膜を異方性エッチングしポリシリコン面上の酸
化膜あるいは窒化膜を除去する工程、ポリシリコンのエ
ッチング加工を行う工程とからなることを特徴とするポ
リメタルゲート電極の作製方法。 - 【請求項2】請求項1における反射防止膜がSiNxOy
膜であることを特徴とするポリメタルゲートの作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5772098A JPH11261059A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | ポリメタルゲート電極の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5772098A JPH11261059A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | ポリメタルゲート電極の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261059A true JPH11261059A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13063792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5772098A Pending JPH11261059A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | ポリメタルゲート電極の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11261059A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100390815B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2003-07-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 게이트전극 형성 방법 |
| US6593219B2 (en) | 2000-08-02 | 2003-07-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating electrode structure and method for fabricating semiconductor device |
| KR100402239B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2003-10-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 금속 게이트 형성방법 |
| US6828242B2 (en) | 2001-08-23 | 2004-12-07 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
| US6838327B2 (en) | 2002-03-11 | 2005-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having insulating film with N—H bond |
| US6879043B2 (en) | 2000-10-30 | 2005-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode structure and method for fabricating the same |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP5772098A patent/JPH11261059A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7224034B2 (en) | 2001-08-23 | 2007-05-29 | Elpida Memory, Inc. | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
| US7417291B2 (en) | 2001-08-23 | 2008-08-26 | Elpida Memory, Inc. | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
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