JP2000091265A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JP2000091265A
JP2000091265A JP10269063A JP26906398A JP2000091265A JP 2000091265 A JP2000091265 A JP 2000091265A JP 10269063 A JP10269063 A JP 10269063A JP 26906398 A JP26906398 A JP 26906398A JP 2000091265 A JP2000091265 A JP 2000091265A
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Japan
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oxide film
semiconductor device
side wall
film
nitride film
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JP10269063A
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English (en)
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Kazuto Nakakido
和人 中木戸
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NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細化してもコンタクト接触面積を確保す
る。 【解決手段】 ゲ−ト電極4の側壁にエッチングストッ
パ−となる窒化膜6を形成後、その外側にLDD構造用
のサイドウォ−ル7を設け、サイドウォ−ル7も含めて
エッチングしてコンタクトホ−ル11を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲート電極の側壁
に形成される酸化膜からなるサイドウォールを含めエッ
チングしてコンタクトホールを形成するようにした半導
体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の微細化に伴い、フォトリソ
グラフィー工程でのマスクの位置合わせ精度の向上が望
まれている。マスクの位置合わせズレによる不良対策の
一つとして、SAC(Self-Aligned-Contact)という技術
がある。このような技術は、例えば特開平3−2103
0号公報に示されるように、コンタクト形成の層間絶縁
膜に酸化膜とエッチングの選択比が大きくとれる特徴を
有する窒化膜を用いることでマスク合わせマージンを不
要とするものである。
【0003】すなわち、図7に示すように、シリコン基
板1を選択的に酸化し、素子分離酸化膜2aを形成した
後、ゲート絶縁膜3、ゲート電極4、酸化膜5aを形成
し、その上にレジスト6aを選択的に形成する。次に図
8に示すように、レジスト6aをマスクとして酸化膜5
a、ゲート電極4、ゲート絶縁膜3を選択的にエッチン
グする。その後、イオン注入を用いてn-層7aを形成
する。次に図9に示すように、レジスト6aを除去した
後、酸化膜のサイドウォール8aを形成し、イオン注入
を用いて、LDDトランジスタのソース・ドレイン領域
のn+層9aを形成する。次にチッ化シリコン膜10a
を主面に形成する。次に図10に示すように、層間絶縁
膜11aを形成した後、レジスト12aをフォトリソグ
ラフィー工程を用いて選択的に形成する。
【0004】次に図11に示すように、レジスト12a
をマスクとして、層間絶縁膜11aエッチングした後、
チッ化シリコン膜10aを選択的にエッチングすること
で、コンタクトを形成する。レシスト12aを除去した
後、図12に示すようにAL配線13aを形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した先
行技術では、コンタクトの接触面積がゲ−ト電極4の間
隔と酸化膜のサイドウォ−ル8aの幅によって決定され
るため、微細化によりゲ−ト電極4の間隔がさらに小さ
くなった場合、コンタクト接触面積(図12の符号sで
示す領域の面積)が小さくなり、コンタクト抵抗大によ
る不良が発生するという問題があった。
【0006】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、微細化してもコンタクト接触面積を確保
することができる半導体装置およびその製造方法を提供
することができるようにするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
装置は、半導体基板上に対向配設されたゲート電極のそ
れぞれの側壁に窒化膜が形成され、さらに窒化膜の外側
に酸化膜が形成された半導体装置であって、ゲート電極
間には、酸化膜も含めてエッチングされたコンタクトホ
ールが形成されていることを特徴とする。また、ゲート
電極の周囲には層間絶縁膜が形成され、コンタクトホー
ルは、層間絶縁膜のエッチングによって形成されるよう
にすることができる。また、酸化膜はLDD構造用のサ
イドウォ−ルであるようにすることができる。請求項4
に記載の半導体装置の製造方法は、ゲ−ト電極の側壁に
窒化膜を形成する第1の工程と、窒化膜の外側に酸化膜
を形成する第2の工程と、酸化膜の外側に層間絶縁膜を
形成する第3の工程と、層間絶縁膜をエッチングしてコ
ンタクトホールを形成する際に酸化膜を含めてエッチン
グする第4の工程とを備えることを特徴とする。また、
第1の工程には、半導体基板の主面にゲート酸化膜を形
成する工程と、リン(P)をイオン注入してLDD構造
のn-層を形成する工程とが含まれるようにすることが
できる。また、第1の工程には、窒化膜を成長させる工
程と、窒化膜をエッチバックする工程とが含まれるよう
にすることができる。また、第2の工程には、半導体基
板の主面にLDD構造でのサイドウォ−ルとなる酸化膜
を成長させる工程と、酸化膜をエッチバックする工程
と、半導体基板上のソ−ス、ドレイン領域にヒ素を注入
しn+層を形成する工程とが含まれるようにすることが
できる。また、第3の工程には、半導体基板の主面に層
間絶縁膜を成長させる工程が含まれ、第4の工程には、
層間絶縁膜上にレジストをパタ−ンニングする工程が含
まれるようにすることができる。本発明に係る半導体装
置およびその製造方法においては、ゲ−ト電極の側壁に
エッチングストッパ−となる窒化膜を形成後、その外側
にLDD構造用のサイドウォ−ルとなる酸化膜を設け、
そのサイドウォ−ルも含めエッチングしてコンタクトホ
−ルを形成する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の詳細
を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する図に
おいて、図7〜図12と共通する部分には同一符号を付
すものとする。図1は、本発明の半導体装置の一実施の
形態を示す断面図である。なお、図1において、符号9
はレジストであり、本実施の形態の半導体装置において
はそのレジスト9が除かれた形態をとるものである。す
なわち、図1に示す半導体装置は、2個のLDDトラン
ジスタA,Bと1個のコンタクトよりなるメモリセル構
造とされている。半導体基板であるシリコン基板1上の
LDDトランジスタA,Bのソ−ス、ドレイン領域に
は、イオン注入によるLDD構造のn-層2とヒ素注入
によるn+層8とが形成されている。シリコン基板1の
ゲート酸化膜3上には、ゲ−トポリシリコンからなるゲ
−ト電極4が並設されている。
【0009】ゲ−ト電極4の側壁には、窒化膜6および
窒化膜のサイドウォ−ル7が形成されている。また、シ
リコン基板1上には、層間絶縁膜10とコンタクトホ−
ル11とが形成されている。このコンタクトホ−ル11
は、レジスト9をマスクとし、層間絶縁膜10をエッチ
ングする際、窒化膜6の外側に形成された酸化膜のサイ
ドウォ−ル7も含めてエッチングされ形成されたもので
ある。
【0010】このような構成では、一般に、窒化膜6の
厚みに比べて酸化膜のサイドウォ−ル7の厚みの方が大
きいので、微細化に伴いサイドウォ−ル7も含めてエッ
チングすることにより、コンタクト接触面積(図1の符
号sで示す領域の面積)が小さくならないため、コンタ
クト抵抗大による不具合を解消することができる。
【0011】次に、図2〜図6に示す断面図を用いて、
上記構成の半導体装置の製造方法を説明する。まず、図
2に示すように、シリコン基板1のゲート酸化膜3上の
ゲ−ト電極4を、上部の窒化膜5と共にパタ−ンニング
してエッチングした後、シリコン基板1にリン(P)を
イオン注入してLDD構造のn-層2を形成する。ゲ−
トポリシリコンかになるゲ−ト電極4の幅は、約0.1
8μmで、各ゲ−ト電極4の間隔は、約0.15μmで
ある。
【0012】次に、図3に示すように、シリコン基板1
の主面にコンタクトホール11を形成する際のエッチン
グ時のストッパ−になる窒化膜6を成長させる。次に、
図4に示すように、その窒化膜6をエッチバックする。
エッチバックによる窒化膜6の幅は、約0.02μmで
ある。次に、図5に示すように、LDD構造でのサイド
ウォ−ル7となる酸化膜をシリコン基板1の主面に成長
させる。
【0013】次に、図6に示すように、酸化膜を成長さ
せたサイドウォ−ル7をエッチバックする。ここでのサ
イドウォ−ル7の幅は、約0.04μmであり、窒化膜
6と合わせると、ト−タルの幅は、約0.06μmとな
る。その後、シリコン基板1上のLDDトランジスタ
A,B(図1参照)のソ−ス、ドレイン領域にヒ素を注
入しn+層8を形成する。次に、図1に示したように、
シリコン基板1上に層間絶縁膜10を成長させた後、層
間絶縁膜10上にレジスト9をパタ−ンニングし、エッ
チングを施してコンタクトホール11を形成する。
【0014】このとき、ゲ−ト電極4の窒化膜6の外側
に形成された酸化膜のサイドウォ−ル7も含めてエッチ
ングすることで、コンタクトホール11を形成する。こ
のようにして形成されたコンタクトホ−ル11の大きさ
(TOP)は、約0.08μmであった。ここで、シリ
コン基板1との接触部分(図1の符号sで示す領域部
分)の直径は、コンタクトのメズレ量に左右される。す
なわち、サイドウォ−ル酸化膜の外側にストッパ−窒化
膜を形成する場合には、コンタクトホ−ル11の大きさ
は0.03μm未満となるが、本実施の形態では、コン
タクトホ−ル11の大きさ、すなわちシリコン基板1と
の接触部分(図1の符号sで示す領域部分)の直径を
0.05μmだけ大きくすることができる。
【0015】このように本実施の形態では、ゲ−ト電極
4の側壁にエッチングストッパ−となる窒化膜6を形成
後、その外側にLDD構造用のサイドウォ−ル7を設
け、サイドウォ−ル7も含めてエッチングしてコンタク
トホ−ル11を形成するようにしたので、微細化しても
シリコン基板1とのコンタクト接触面積を確保すること
ができる。
【0016】ちなみに、DRAMの場合、窒化膜を用い
たSAC(Self-Aligned-Contact)をディジットコンタク
トおよび容量コンタクトに使用する場合があるが、コン
タクト抵抗が大きいと、セルへの書き込み不足、セルか
らの読み出し不足等が起こり不良を招く。コンタクト抵
抗は通常接触面積の逆数に比例するため、本実施形態の
ように、コンタクト接触面積を大きくできればコンタク
ト抵抗を小さくすることができる。
【0017】
【発明の効果】以上の如く本発明に係る半導体装置およ
びその製造方法によれば、ゲ−ト電極の側壁にエッチン
グストッパ−となる窒化膜を形成後、その外側にLDD
構造用のサイドウォ−ルとなる酸化膜を設け、そのサイ
ドウォ−ルも含めエッチングしてコンタクトホ−ルを形
成するようにしたので、微細化してもコンタクト接触面
積を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施の形態を示す断面
図である。
【図2】図1の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図3】図1の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図4】図1の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図5】図1の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図6】図1の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図9】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程図である。
【図10】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の工程図である。
【図11】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の工程図である。
【図12】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の工程図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 n-層 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5,6 窒化膜 7 サイドウォ−ル(酸化膜) 8 n+層 9 レジスト 10 層間絶縁膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に並設されたゲート電極の
    それぞれの側壁に窒化膜が形成され、さらに前記窒化膜
    の外側に酸化膜が形成された半導体装置であって、 前記ゲート電極間には、前記酸化膜も含めてエッチング
    されたコンタクトホールが形成されていることを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記ゲート電極の周囲には層間絶縁膜が
    形成され、前記コンタクトホールは、前記層間絶縁膜の
    エッチングによって形成されていることを特徴とする請
    求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記酸化膜はLDD構造用のサイドウォ
    −ルであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 ゲ−ト電極の側壁に窒化膜を形成する第
    1の工程と、 前記窒化膜の外側に酸化膜を形成する第2の工程と、 前記酸化膜の外側に層間絶縁膜を形成する第3の工程
    と、 前記層間絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールホー
    ルを形成する際に前記酸化膜を含めてエッチングする第
    4の工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の工程には、前記半導体基板の
    主面にゲート酸化膜を形成する工程と、リン(P)をイ
    オン注入してLDD構造のn-層を形成する工程とが含
    まれることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の工程には、前記窒化膜を成長
    させる工程と、 前記窒化膜をエッチバックする工程とが含まれることを
    特徴とする請求項4または5に記載の半導体装置の製造
    方法。
  7. 【請求項7】 前記第2の工程には、前記半導体基板の
    主面にLDD構造でのサイドウォ−ルとなる酸化膜を成
    長させる工程と、前記酸化膜をエッチバックする工程
    と、前記半導体基板上のソ−ス、ドレイン領域にヒ素を
    注入しn+層を形成する工程とが含まれることを特徴と
    する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記第3の工程には、前記半導体基板の
    主面に層間絶縁膜を成長させる工程が含まれ、前記第4
    の工程には、前記層間絶縁膜上にレジストをパタ−ンニ
    ングする工程が含まれることを特徴とする請求項4に記
    載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4866609B2 (ja) * 2003-10-23 2012-02-01 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
JP2012220222A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 赤外線撮像素子の製造方法および赤外線撮像素子

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