JP2001060624A

JP2001060624A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001060624A
Application number: JP11236454A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ito; 信哉伊藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-06
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP3498018B2

Abstract

(57)【要約】【課題】開口面積の異なるコンタクトと局所配線とが同
層に存在していても、基板を過剰に掘ることなく、エッ
チングすることを可能にする。【解決手段】エッチング防止層を窒化シリコン膜３／酸
化シリコン膜４／窒化シリコン膜５の３層構造とし、そ
れらの膜厚をシリコン基板１に近い方から順に厚くす
る。コンタクト部と局所配線部との間のエッチング量の
差を緩衝することができ、コンタクト開口部８及び局所
配線開口部９を同時に良好に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に、エッチング防止層が改良された
半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＭＯＳトランジスタはソース・ド
レイン領域のＰＮ接合が極めて浅く形成されている。こ
のため、ソース・ドレイン領域の上にコンタクトを開口
するときにオーバーエッチングによりシリコン基板を掘
ってしまうことによって、コンタクト直下のＰＮ接合を
破壊することがある。

【０００３】コンタクトを形成すべき層間絶縁膜の厚さ
やエッチレートのばらつき等の各種要因を考えると、あ
る程度のオーバーエッチングは必須である。従って、ド
ライエッチングによるコンタクト開口の際に、シリコン
基板を掘らないようにしなければならない。

【０００４】この目的のために、エッチング防止層をシ
リコン基板と層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜その他の酸化シリ
コン膜）との間に成膜する方法が特開昭６０−２６１１
３２号公報や特開昭６１−２４７０７３号公報に記載さ
れている。

【０００５】例えば、特開昭６０−２６１１３２号公報
においては、エッチング防止層として熱酸化膜が用いら
れている。

【０００６】また、特開昭６１−２４７０７３号公報に
おいては、厚さ数百オングストロームの窒化シリコン膜
をエッチング防止層として用いている。

【０００７】以下、図９及び図１０を参照して、特開昭
６１−２４７０７３号公報に提案されているプロセスを
説明する。

【０００８】先ず、図９（ａ）のように、トランジスタ
を形成したシリコン基板１上に厚さ５００Åの窒化シリ
コン膜２０を成膜し、さらに、窒化シリコン膜２０上に
９０００Åの酸化シリコン膜２１を成膜する。図９
（ａ）においては、トランジスタは図示せず、素子分離
のためにシリコン基板１の表面に形成された埋め込み酸
化シリコン膜２のみを図示している。

【０００９】なお、酸化シリコン膜２１の表面は化学的
機械的研磨（ＣＭＰ）その他の方法により平坦化されて
いるものとする。

【００１０】続いて、レジスト７を成膜し、フォトリソ
グラフィ技術により、レジスト７をパターニングし、コ
ンタクト開口部８を形成する。

【００１１】次に、図９（ｂ）のように、窒化シリコン
膜２０のエッチレートが遅いエッチング条件の下で酸化
シリコン膜２１をエッチングする。エッチングは窒化シ
リコン膜２０が１００乃至２００Å後退したところで停
止する。

【００１２】次に、図１０（ａ）のように、シリコンの
エッチレートが遅いエッチング条件の下で窒化シリコン
膜２０をエッチングする。薄い窒化シリコン膜２０をエ
ッチングすれば良いため、オーバーエッチング量も少な
く設定することができ、シリコン基板１を過剰に掘り下
げることがなくなる。

【００１３】この後、レジスト７を剥離除去し、開口部
を金属で埋め込みコンタクトを形成する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このプ
ロセスは、コンタクトと同層（同じマスク）で局所配線
を形成することが困難であるという問題点を内包してい
る。

【００１５】ここに、局所配線とは近接した拡散層同士
あるいは拡散層とゲート電極とをコンタクト層（スリッ
ト状のコンタクト）を介して接続するものである。図４
にその一例を示す。図４に示す構造においては、一の拡
散層１１上にコンタクト層１２が形成され、隣接する他
の二つの拡散層１１はスリット状の局所配線１３を介し
て接続されている。

【００１６】コンタクトエッチングのエッチレートは開
口部の面積が大きい方が一般に速い。このため、スリッ
ト状の局所配線１３の方がコンタクト１２よりも早く穴
が開くことになる。

【００１７】また、図４から分かるように、局所配線１
３の底部にはシリコン部分（拡散層１１を示す長方形の
内側）と酸化シリコン部分（拡散層１１を示す長方形の
外側）とがある。前述したプロセスにおいては、窒化シ
リコン膜のエッチングの際にシリコンのエッチレートを
小さくしようとすると、酸化シリコン膜のエッチレート
が大きくなってしまうので、局所配線１３の底部の酸化
シリコン部分が掘れてしまう。

【００１８】このように埋め込み酸化シリコン膜が掘れ
てしまうと、素子分離部の側壁を介してリーク電流が流
れてしまい、トランジスタ動作に悪影響を与えることに
なる。

【００１９】例えば、図１４に示すように、埋め込み酸
化シリコン膜２が掘れてしまうと、コンタクト開口に埋
め込まれたタングステンその他の金属１０とシリコン基
板１とが埋め込み酸化シリコン膜２の側壁上において接
触することになり、この接触箇所を介して金属１０から
シリコン基板１にリーク電流Ａが流れてしまう。

【００２０】以下、このリーク電流Ａの発生のプロセス
を図４のＡ−Ａ’線における断面図である図１１及び図
１２を用いて説明する。

【００２１】先ず、図１１（ａ）に示すように、トラン
ジスタを形成したシリコン基板１上に厚さ５００Åの窒
化シリコン膜２０を成膜し、さらに、窒化シリコン膜２
０上に９０００Åの酸化シリコン膜２１を成膜する。図
１１（ａ）においては、トランジスタは図示せず、素子
分離のためにシリコン基板１の表面に形成される埋め込
み酸化シリコン膜２のみを図示する。

【００２２】なお、酸化シリコン膜２１の表面は化学的
機械的研磨（ＣＭＰ）その他の方法により平坦化されて
いるものとする。

【００２３】続いて、レジスト７を成膜し、フォトリソ
グラフィ技術により、レジスト７をパターニングし、コ
ンタクト開口部８と局所配線開口部９とを形成する。

【００２４】次に、図１１（ｂ）のように、窒化シリコ
ン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で酸化シ
リコン膜２１をエッチングする。このエッチングによる
窒化シリコン膜２０の後退量はコンタクト開口部８にお
いて１００乃至２００Å、局所配線開口部９において３
００乃至４００Åであり、局所配線開口部９の方が窒化
シリコン膜２０が薄くなる。

【００２５】次に、図１２に示すように、シリコンのエ
ッチレートが遅いエッチング条件の下で窒化シリコン膜
２０をエッチングする。

【００２６】このエッチングによって、コンタクト部が
良好に形成できたとしても、局所配線部の方はシリコン
基板１が過剰にエッチングされることになる。この結
果、シリコン基板１は１００Å程度後退し、埋め込み酸
化シリコン膜２は５００Å程度後退する。

【００２７】この後、レジスト７を剥離除去し、開口部
をタングステンその他の金属で埋め込み、コンタクト及
び局所配線を形成する。

【００２８】このように、エッチングによりシリコン基
板１が掘れてしまうという問題を解決する方法として、
例えば、図１３に示すように、窒化シリコン膜２０の下
に１００乃至２００Åの酸化シリコン膜４を成膜する方
法がある。

【００２９】この方法においては、コンタクト用開口部
のエッチングは次の３段階に分けて実施される。（１）窒化シリコン膜２０を途中の深さまで除去する第
一段階のエッチング（２）窒化シリコン膜２０の全体を除去する第二段階の
エッチング（３）薄膜酸化シリコン膜４を除去する第三段階のエッ
チングこのように、コンタクト用開口部のエッチングを３段階
にすることにより、局所配線部の過剰なエッチングを抑
制し、ひいては、前述した従来技術よりはシリコン基板
１の掘れを抑えることができる。

【００３０】しかしながら、シリコン基板１の直上に形
成される酸化シリコン膜４が素子分離埋め込み膜２と同
じ材質の酸化シリコン膜であるため、局所配線部におけ
る素子分離埋め込み膜２としての酸化シリコン部分はや
はり掘れてしまう。

【００３１】これを回避するためには、極薄の熱酸化膜
のように、緻密であり、かつ、埋め込み酸化シリコン膜
２とエッチレートが異なる材料からなる膜をシリコン基
板１上に形成することが必要となるが、トランジスタを
形成した後にシリコン基板１上にそのような膜をつける
ことは不可能である。

【００３２】従って、図１３に示したような窒化シリコ
ン膜２０と酸化シリコン膜４との２層構造のエッチング
防止層を用いても、コンタクトと局所配線を同時に良好
に形成することはできない。

【００３３】また、特公平６−５８９０２号公報及び特
開平９−１２９７３０号公報も２層構造からなるエッチ
ング防止層を提案しているが、図１３に示した構造と同
様に、コンタクトと局所配線を同時に良好に形成するこ
とができないという問題を内包している。

【００３４】また上記の従来技術には別の問題点も存在
する。

【００３５】窒化シリコン膜をエッチング防止層として
機能させるためには、５００Å程度以上の厚さが必要で
ある。しかしながら、厚い窒化シリコン膜は水素を通し
にくいため、エッチング防止層としての窒化シリコン膜
の厚さを５００Å以上にすると、製造工程の最後に行わ
れる４００℃程度の水素熱処理の際に水素がトランジス
タに届かなくなる可能性が生じる。

【００３６】この水素熱処理はトランジスタ特性を水素
で改善するために必要な工程である。水素熱処理の温度
を上げるか、あるいは、熱処理時間を相当に長くすれ
ば、水素がトランジスタに届かなくなるという問題は回
避することができるが、逆に、スループットが低下す
る。

【００３７】スループットを低下させることなく、水素
熱処理において水素を確実にトランジスタに到達させる
ために、例えば、特開昭６１−１５４１７４号公報は、
窒化シリコン膜に水素透過用の窓を開けるプロセスを提
案している。

【００３８】しかしながら、図１１及び図１２を参照し
て説明したように、シリコン基板１の直上に窒化シリコ
ン膜２０が存在する場合には、窓空けのエッチングの際
にシリコン基板１を掘ってしまうこととなる。従って、
上述した問題と同様の問題が発生する。

【００３９】また、図１３に示したように、シリコン基
板１と窒化シリコン膜２０との間に酸化シリコン膜４を
形成すれば、水素がトランジスタに到達しないという上
述の問題に対する効果はあるが、前述したように、コン
タクトと局所配線とを同時に良好に形成することはでき
ない。

【００４０】本発明は以上のような従来の半導体装置及
びその製造方法における問題点に鑑みてなされたもので
あり、開口面積の異なるコンタクトと局所配線とが同層
に存在していても、基板を過剰に掘ることなく、エッチ
ングすることを可能にする半導体装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。

【００４１】また、本発明は、窒化シリコン膜をコンタ
クト・局所配線エッチング防止層として用いる場合であ
っても、水素熱処理の効果を維持することができる半導
体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００４２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のうち、請求項１は、半導体基板と、半導体
基板上に形成されたエッチング防止層と、を備える半導
体装置において、エッチング防止層は、半導体基板上に
形成された第一の窒化シリコン層と、第一の窒化シリコ
ン層上に形成された酸化シリコン層と、酸化シリコン層
上に形成された第二の窒化シリコン層と、からなるもの
であることを特徴とする半導体装置を提供する。

【００４３】この半導体装置においては、請求項２に記
載されているように、第一の窒化シリコン層は酸化シリ
コン層及び第二の窒化シリコン層よりも小さい膜厚を有
するものであることが好ましい。

【００４４】この半導体装置においては、請求項３に記
載されているように、第一の窒化シリコン層、酸化シリ
コン層及び第二の窒化シリコン層はこの順に厚さが大き
く設定されているものであることが好ましい。

【００４５】例えば、請求項４に記載されているよう
に、第一の窒化シリコン層は約５０オングストローム、
酸化シリコン層は約２００オングストローム、第二の窒
化シリコン層は約５００オングストロームの厚さにそれ
ぞれ設定することができる。

【００４６】また、本発明のうち、請求項５は、半導体
素子を形成した半導体基板上に、第一の窒化シリコン
膜、第一の酸化シリコン膜、第二の窒化シリコン膜及び
第二の酸化シリコン膜をこの順に成膜する第一の過程
と、コンタクト形成用開口及び局所配線形成用開口を有
するフォトレジストを第二の酸化シリコン膜上に形成す
る第二の過程と、フォトレジストをマスクとして、第二
の酸化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、第二
の窒化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチングす
る第三の過程と、第二の窒化シリコン膜を全ての深さに
わたって、かつ、第一の酸化シリコン膜を一部の深さに
わたってエッチングする第四の過程と、第一の酸化シリ
コン膜を第一の窒化シリコン膜が露出するまでエッチン
グする第五の過程と、第一の窒化シリコン膜を全ての深
さにわたってエッチングする第六の過程と、第三乃至第
六の過程により形成されたコンタクト形成用開口及び局
所配線形成用開口を金属で埋め込む第七の過程と、を備
える半導体装置の製造方法を提供する。

【００４７】第三の過程におけるエッチングは、請求項
６に記載されているように、窒化シリコン膜のエッチレ
ートが酸化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件の
下に行われるものであることが好ましい。

【００４８】第四の過程におけるエッチングは、請求項
７に記載されているように、酸化シリコン膜のエッチレ
ートが窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件の
下に行われるものであることが好ましい。

【００４９】第五の過程におけるエッチングは、請求項
８に記載されているように、窒化シリコン膜のエッチレ
ートが酸化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件の
下に行われるものであることが好ましい。

【００５０】第六の過程におけるエッチングは、請求項
９に記載されているように、シリコンのエッチレートが
窒化シリコン膜のエッチレートよりも遅い条件の下に行
われるものであることが好ましい。

【００５１】本発明のうち、請求項１０は、半導体素子
を形成した半導体基板上に、第一の窒化シリコン膜、第
一の酸化シリコン膜及び第二の窒化シリコン膜をこの順
に成膜する第一の過程と、水素透過用開口を有する第一
のフォトレジストを第二の窒化シリコン膜上に形成する
第二の過程と、第一のフォトレジストをマスクとして、
第二の窒化シリコン膜を第一の酸化シリコン膜が露出す
るまでエッチングする第三の過程と、第一のフォトレジ
ストを除去した後、第二の酸化シリコン膜を成膜する第
四の過程と、コンタクト形成用開口を有する第二のフォ
トレジストを第二の酸化シリコン膜上に形成する第五の
過程と、第二のフォトレジストをマスクとして、第二の
酸化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、第二の
窒化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチングする
第六の過程と、第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわ
たって、かつ、第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわ
たってエッチングする第七の過程と、第一の酸化シリコ
ン膜を第一の窒化シリコン膜が露出するまでエッチング
する第八の過程と、第一の窒化シリコン膜を全ての深さ
にわたってエッチングする第九の過程と、第三乃至第六
の過程により形成されたコンタクト形成用開口を金属で
埋め込む第十の過程と、を備える半導体装置の製造方法
を提供する。

【００５２】本方法においては、請求項１１に記載され
ているように、第五の過程において、第二のフォトレジ
ストは局所配線用開口をも有するものとして形成される
ことが好ましい。

【００５３】本方法においては、請求項１２に記載され
ているように、第三の過程におけるエッチングは、酸化
シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッチレ
ートよりも遅い条件の下に行われるものであることを特
徴とする請求項９又は１０に記載の半導体装置の製造方
法。

【００５４】本方法においては、請求項１３に記載され
ているように、第六の過程におけるエッチングは、窒化
シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッチレ
ートよりも遅い条件の下に行われるものであることが好
ましい。

【００５５】本方法においては、請求項１４に記載され
ているように、第七の過程におけるエッチングは、酸化
シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッチレ
ートよりも遅い条件の下に行われるものであることが好
ましい。

【００５６】本方法においては、請求項１５に記載され
ているように、第八の過程におけるエッチングは、窒化
シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッチレ
ートよりも遅い条件の下に行われるものであることが好
ましい。

【００５７】本方法においては、請求項１６に記載され
ているように、第九の過程におけるエッチングは、シリ
コンのエッチレートが窒化シリコン膜のエッチレートよ
りも遅い条件の下に行われるものであることが好まし
い。

【００５８】本方法においては、請求項１７に記載され
ているように、第二の過程において、水素透過用開口は
ゲート電極の直上においてのみ形成されるものであるこ
とが好ましい。

【００５９】本方法においては、請求項１８に記載され
ているように、第一の窒化シリコン層は酸化シリコン層
及び第二の窒化シリコン層よりも小さい膜厚を有するよ
うに成膜されるものであることが好ましい。

【００６０】本方法においては、請求項１９に記載され
ているように、第一の窒化シリコン層、酸化シリコン層
及び第二の窒化シリコン層はこの順に厚さが大きく成膜
されるものであることが好ましい。

【００６１】本方法においては、請求項２０に記載され
ているように、例えば、第一の窒化シリコン層は約５０
オングストローム、酸化シリコン層は約２００オングス
トローム、第二の窒化シリコン層は約５００オングスト
ロームの厚さにそれぞれ成膜することができる。

【００６２】本発明によれば、開口面積の異なるコンタ
クトと局所配線とが同層に存在しても基板を過剰に掘る
ことなく、コンタクト及び局所配線用の開口をエッチン
グすることが可能である。

【００６３】前述のように、シリコン基板の直上に形成
されるエッチング防止層はシリコン基板及び埋め込み酸
化シリコン膜の両者とエッチレートが異なる膜である必
要があり、このため、窒化シリコン膜はエッチング防止
層としては最適な材料である。窒化シリコン膜を低圧Ｃ
ＶＤ（ＬＰＣＶＤ）で成膜すれば、５０Å程度の薄さに
することも可能である。

【００６４】しかしながら、従来技術のように窒化シリ
コン膜単層のエッチング防止層ではコンタクトと局所配
線を同時に形成することができない。また、エッチング
防止層を２層構造として形成する場合には、下層（基板
側）に窒化シリコン膜を用いることは不可能である。

【００６５】これに対して、本発明に係る半導体装置及
びその製造方法においては、コンタクトエッチングの防
止層を窒化シリコン膜（例えば、約５０Å）、酸化シリ
コン膜（約２００Å）、窒化シリコン膜（約５００Å）
の三層構造としている。かかる構造によって、コンタク
トと局所配線とを良好に開口することができるという効
果が得られる。

【００６６】また、水素熱処理の効果を上げるために窒
化シリコン膜に水素透過のための窓を開ける場合、本発
明に係る半導体層及びその製造方法によれば、シリコン
基板を損傷することがないという効果を得ることもでき
る。

【００６７】

【発明の実施の形態】図４は本発明の第一の実施形態に
係る半導体装置の平面図である。

【００６８】第一の拡散層１１ａ上にはコンタクト１２
が形成されており、相互に隣接する第二及び第三の拡散
層１１ｂ、１１ｃ上には、それらにわたって局所配線
（すなわち、スリット状のコンタクト）１３が形成され
ている。なお、説明を簡単にするために、図４において
は、トランジスタは図示せず、拡散層１１、コンタクト
１２及び局所配線１３だけを示してある。

【００６９】シリコン基板の拡散層枠１１ａ、１１ｂ、
１１ｃの外側は酸化シリコン膜で埋め込まれた素子分離
層となる。コンタクト１２の底部はシリコンであるが、
局所配線１３の底部にはシリコン部分（拡散層１１ａ、
１１ｂ、１１ｃを示す長方形の内側）と酸化シリコン部
分（拡散層１１ａ、１１ｂ、１１ｃを示す長方形の外
側）が存在する。

【００７０】図１乃至図３は図４のＡ−Ａ’線に沿った
断面図である。以下、図１乃至図３を参照して、本実施
形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。

【００７１】まず、図１（ａ）に示すように、トランジ
スタを形成したシリコン基板１上に厚さ５０Åの第１窒
化シリコン膜３、厚さ２００Åの第１酸化シリコン膜
４、厚さ５００Åの第２窒化シリコン膜５を成膜し、さ
らに、９０００Åの第２酸化シリコン膜６を成膜する。
シリコン基板１の表面には素子分離のための埋め込み酸
化シリコン膜２が形成されている。なお、第２酸化シリ
コン膜６の表面はＣＭＰその他の方法により平坦化され
ているものとする。

【００７２】続いて、第２酸化シリコン膜６上にレジス
ト７を成膜し、フォトリソグラフィ技術により、レジス
ト７をパターニングし、コンタクト開口部８及び局所配
線開口部９を形成する。

【００７３】次に、図１（ｂ）に示すように、窒化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第２
酸化シリコン膜６をエッチングする。エッチングは第２
窒化シリコン膜５の途中で停止させる。このエッチング
によって、第２窒化シリコン膜５の後退量はコンタクト
開口部８において１００乃至２００Å、局所配線開口部
９において３００乃至４００Åとなり、局所配線部の方
が第２窒化シリコン膜５が薄くなる。

【００７４】次に、図２（ａ）に示すように、酸化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第２
窒化シリコン膜５をエッチングし、エッチングを第１酸
化シリコン膜４の途中で停止させる。そもそもエッチン
グすべき膜が薄いのでオーバーエッチ量も小さく、局所
配線部における第１酸化シリコン膜４の後退量は数１０
Åに抑えられる。

【００７５】次に、図２（ｂ）に示すように、窒化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第１
酸化シリコン膜４をエッチングし、エッチングを第１窒
化シリコン膜３の表面で停止させる。このエッチングに
おいても、エッチング時間は短くてすむのでオーバーエ
ッチング量を小さくすることができ、コンタクトと局所
配線とのエッチング量の差も抑制され、コンタクト開口
部８及び局所配線開口部９の各底部における第１窒化シ
リコン膜３の残膜の厚さは同程度になる。

【００７６】次に、図３（ａ）に示すように、シリコン
のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第１窒化シ
リコン膜３をエッチングする。このエッチングによっ
て、局所配線開口部９の底部における埋め込み酸化シリ
コン膜２も同時にエッチングされるが、数１０Åの第１
窒化シリコン膜３をエッチングするだけであるので、埋
め込み酸化シリコン膜２の掘れ量は小さく抑えられるこ
とになる。従来技術のようにシリコン基板１上の数１０
０Åの窒化シリコン膜２０（図９参照）をエッチングす
る場合とは状況が異なる。

【００７７】次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト
７を剥離除去した後、タングステン１０でコンタクト開
口及び局所配線開口を埋め込む。

【００７８】この後、金属配線を形成し、あるいは、さ
らに、直上にビアホール（接続孔）を形成する。

【００７９】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おいては、エッチング防止層を窒化シリコン膜３／酸化
シリコン膜４／窒化シリコン膜５の３層構造とし、それ
らの膜厚をシリコン基板１に近い方から順に厚く設定し
ている。シリコン基板１の直上に形成される第１窒化シ
リコン膜３は３層の中で最も薄く形成されている（第一
の実施形態においては、約５０Å）。よって、コンタク
ト部と局所配線部との間のエッチング量の差を緩衝する
ことができ、コンタクト開口部８及び局所配線開口部９
を同時に良好に形成できるという利点を得ることができ
る。

【００８０】なお、上記の実施形態において、エッチン
グ防止層を構成する第１窒化シリコン膜３、第１酸化シ
リコン膜４及び第２窒化シリコン膜５の膜厚は明記した
ものに限定されない。他の膜厚に設定することも可能で
ある。ただし、シリコン基板１に最も近い第１窒化シリ
コン膜３が最も薄くなるように各膜の膜圧が設定され
る。

【００８１】さらに、活性領域はシリサイド化されてい
てもよい。

【００８２】また、第２酸化シリコン膜６として、ＢＰ
ＳＧ膜を用いることもでき、あるいは、ノンドープ膜と
ＢＰＳＧ膜の積層構造とすることもできる。

【００８３】エッチングは複数のエッチャーを用いて行
ってもよく、あるいは、１つのエッチャーでステップを
変えて行っても良い。

【００８４】上記の第一の実施形態においては、本発明
に係る半導体装置の製造方法をコンタクト及び局所配線
の同時形成に適用したが、以下に述べるように、本発明
に係る半導体装置の製造方法は水素透過用の窓開けに適
用することもできる。

【００８５】図８は本発明の第二の実施形態に係る半導
体装置の平面図である。

【００８６】第１の拡散層１１ａ上にはゲート電極１８
が形成されており、このゲート電極１８上には、水素熱
処理の際に水素がトランジスタに到達し易くするための
水素透過用窓１９が配置されている。第２の拡散層１１
ｂ上にはコンタクトホール１２が形成されている。

【００８７】図５乃至図７は図４のＢ−Ｂ’線に沿った
断面図である。以下、図５乃至図７を参照して、本実施
形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。

【００８８】まず、図５（ａ）に示すように、トランジ
スタを形成したシリコン基板１上に厚さ５０Åの第１窒
化シリコン膜３、厚さ２００Åの第１酸化シリコン膜
４、厚さ５００Åの第２窒化シリコン膜５を成膜する。
シリコン基板１の表面には素子分離のための埋め込み酸
化シリコン膜２が形成されており、シリコン基板１上に
はゲート電極１４が形成されている。

【００８９】続いて、第２窒化シリコン膜５上にレジス
ト７を成膜し、フォトリソグラフィ技術により、レジス
ト７をパターニングし、水素透過用窓１５を開口する。

【００９０】次に、図５（ｂ）に示すように、酸化シリ
コン膜のエッチレートが遅いエッチング条件の下で第２
窒化シリコン膜５をエッチングする。エッチングは第１
酸化シリコン膜４の表面で停止させる。

【００９１】次に、図６（ａ）に示すように、レジスト
７を剥離除去した後、厚さ９０００Åの第２酸化シリコ
ン膜６を成膜する。第２酸化シリコン膜６の表面はＣＭ
Ｐその他の方法により平坦化されているものとする。

【００９２】次に、図６（ｂ）に示すように、第２酸化
シリコン膜６上に第２レジスト１６を成膜し、フォトリ
ソグラフィ技術により第２レジスト１６をパターニング
し、コンタクト開口部１７を開口する。

【００９３】なお、この第２レジスト１６のパターニン
グの際に、第一の実施形態の場合と同様に、局所配線開
口部を同時に形成してもよい。

【００９４】次に、図７（ａ）に示すように、第一の実
施形態において実施した方法と同一の方法により、コン
タクトを開口する。

【００９５】次に、図７（ｂ）に示すように、第２レジ
スト１６を剥離除去した後、コンタクトをタングステン
１０で埋め込む。

【００９６】この後、金属配線を形成し、あるいは、さ
らに、直上にビアホール（接続孔）を形成する。

【００９７】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おいては、水素透過用窓を第２窒化シリコン膜５だけに
開口する。このため、水素透過用窓を形成する際のエッ
チングによってシリコン基板１を掘るようなことはな
い。シリコン基板１上にはなお第１窒化シリコン膜３が
存在するが、第１窒化シリコン膜３は５０Åと薄いた
め、水素の透過性に問題はない。

【００９８】従って、本実施形態によれば、窒化シリコ
ンからなるエッチング防止層に良好に水素透過用窓を開
口することができるという効果を得ることができる。

【００９９】また、トランジスタ上には薄膜の第１窒化
シリコン膜３を残存させることができるので、層間絶縁
膜からの水分等の拡散を抑えることができる。従って、
ホットキャリア耐性が向上するというさらなる利点もあ
る。

【０１００】本実施形態においては、水素透過用窓はゲ
ート電極１４及びその周辺にわたって形成されている
が、水素透過用窓はゲート電極１４の直上にだけ開けて
もよく、レイアウトは本実施形態の例には限定されな
い。

【０１０１】

【発明の効果】本発明においては、エッチング防止層を
窒化シリコン膜／酸化シリコン膜／窒化シリコン膜の３
層構造とし、好ましくは、シリコン基板の直上に形成さ
れる窒化シリコン膜は３層の中で最も薄く形成されてい
る。このような３層エッチング構造により、コンタクト
部と局所配線部との間のエッチング量の差を緩衝するこ
とができ、コンタクト開口部及び局所配線開口部を同時
に良好に形成することが可能になる。

【０１０２】また、本発明においては、水素透過用窓は
第２窒化シリコン膜だけに開口される。このため、水素
透過用窓を形成する際のエッチングによってシリコン基
板を掘るようなことはない。シリコン基板上にはなお第
１窒化シリコン膜が存在するが、第１窒化シリコン膜は
薄膜として形成されているため、水素の透過性に問題は
ない。従って、窒化シリコンからなるエッチング防止層
に良好に水素透過用窓を開口することができるという効
果を得ることができる。

【０１０３】また、トランジスタ上には薄膜の第１窒化
シリコン膜が残存するので、層間絶縁膜からの水分等の
拡散を抑えることができ、ホットキャリア耐性を向上さ
せることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図２】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図３】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図４】本発明の第一の実施形態に係る半導体装置の平
面図である。

【図５】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図６】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図７】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の製
造方法における製造過程を示す半導体装置の断面図であ
る。

【図８】本発明の第二の実施形態に係る半導体装置の平
面図である。

【図９】第一の従来例に係る半導体装置の製造方法にお
ける製造過程を示す半導体装置の断面図である。

【図１０】第一の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。

【図１１】第二の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。

【図１２】第二の従来例に係る半導体装置の製造方法に
おける製造過程を示す半導体装置の断面図である。

【図１３】第三の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。

【図１４】第三の従来例に係る半導体装置におけるリー
ク電流の経路を示す半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２埋め込み酸化シリコン膜３第１窒化シリコン膜４第１酸化シリコン膜５第２窒化シリコン膜６第２酸化シリコン膜７レジスト８コンタクト開口部９局所配線開口部１０タングステン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ拡散層１２コンタクト１３局所配線１４ゲート電極１５水素透過用窓１７コンタクト開口部１８ゲート電極１９水素透過用窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板と、前記半導体基板上に形成されたエッチング防止層と、を備える半導体装置において、前記エッチング防止層は、前記半導体基板上に形成され
た第一の窒化シリコン層と、前記第一の窒化シリコン層
上に形成された酸化シリコン層と、前記酸化シリコン層
上に形成された第二の窒化シリコン層と、からなるもの
であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記第一の窒化シリコン層は前記酸化シ
リコン層及び前記第二の窒化シリコン層よりも小さい膜
厚を有するものであることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置。
【請求項３】前記第一の窒化シリコン層、前記酸化シ
リコン層及び前記第二の窒化シリコン層はこの順に厚さ
が大きく設定されているものであることを特徴とする請
求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】前記第一の窒化シリコン層は約５０オン
グストローム、前記酸化シリコン層は約２００オングス
トローム、前記第二の窒化シリコン層は約５００オング
ストロームの厚さにそれぞれ設定されているものである
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】半導体素子を形成した半導体基板上に、
第一の窒化シリコン膜、第一の酸化シリコン膜、第二の
窒化シリコン膜及び第二の酸化シリコン膜をこの順に成
膜する第一の過程と、コンタクト形成用開口及び局所配線形成用開口を有する
フォトレジストを前記第二の酸化シリコン膜上に形成す
る第二の過程と、前記フォトレジストをマスクとして、前記第二の酸化シ
リコン膜を全ての深さにわたって、かつ、前記第二の窒
化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチングする第
三の過程と、前記第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわたって、か
つ、前記第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわたって
エッチングする第四の過程と、前記第一の酸化シリコン膜を前記第一の窒化シリコン膜
が露出するまでエッチングする第五の過程と、前記第一の窒化シリコン膜を全ての深さにわたってエッ
チングする第六の過程と、前記第三乃至第六の過程により形成されたコンタクト形
成用開口及び局所配線形成用開口を金属で埋め込む第七
の過程と、を備える半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記第三の過程におけるエッチングは、
窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記第四の過程におけるエッチングは、
酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項８】前記第五の過程におけるエッチングは、
窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜のエッ
チレートよりも遅い条件の下に行われるものであること
を特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項９】前記第六の過程におけるエッチングは、
シリコンのエッチレートが窒化シリコン膜のエッチレー
トよりも遅い条件の下に行われるものであることを特徴
とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項１０】半導体素子を形成した半導体基板上
に、第一の窒化シリコン膜、第一の酸化シリコン膜及び
第二の窒化シリコン膜をこの順に成膜する第一の過程
と、水素透過用開口を有する第一のフォトレジストを前記第
二の窒化シリコン膜上に形成する第二の過程と、前記第一のフォトレジストをマスクとして、前記第二の
窒化シリコン膜を前記第一の酸化シリコン膜が露出する
までエッチングする第三の過程と、前記第一のフォトレジストを除去した後、第二の酸化シ
リコン膜を成膜する第四の過程と、コンタクト形成用開口を有する第二のフォトレジストを
前記第二の酸化シリコン膜上に形成する第五の過程と、前記第二のフォトレジストをマスクとして、前記第二の
酸化シリコン膜を全ての深さにわたって、かつ、前記第
二の窒化シリコン膜を一部の深さにわたってエッチング
する第六の過程と、前記第二の窒化シリコン膜を全ての深さにわたって、か
つ、前記第一の酸化シリコン膜を一部の深さにわたって
エッチングする第七の過程と、前記第一の酸化シリコン膜を前記第一の窒化シリコン膜
が露出するまでエッチングする第八の過程と、前記第一の窒化シリコン膜を全ての深さにわたってエッ
チングする第九の過程と、前記第三乃至第六の過程により形成されたコンタクト形
成用開口を金属で埋め込む第十の過程と、を備える半導体装置の製造方法。
【請求項１１】前記第五の過程において、前記第二の
フォトレジストは局所配線用開口をも有するものとして
形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項１２】前記第三の過程におけるエッチング
は、酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項１３】前記第六の過程におけるエッチング
は、窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】前記第七の過程におけるエッチング
は、酸化シリコン膜のエッチレートが窒化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】前記第八の過程におけるエッチング
は、窒化シリコン膜のエッチレートが酸化シリコン膜の
エッチレートよりも遅い条件の下に行われるものである
ことを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】前記第九の過程におけるエッチング
は、シリコンのエッチレートが窒化シリコン膜のエッチ
レートよりも遅い条件の下に行われるものであることを
特徴とする請求項１０乃至１５の何れか一項に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項１７】前記第二の過程において、前記水素透
過用開口はゲート電極の直上においてのみ形成されるも
のであることを特徴とする請求項１０乃至１６の何れか
一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】前記第一の窒化シリコン層は前記酸化
シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層よりも小さい
膜厚を有するように成膜されるものであることを特徴と
する請求項５乃至１７の何れか一項に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項１９】前記第一の窒化シリコン層、前記酸化
シリコン層及び前記第二の窒化シリコン層はこの順に厚
さが大きく成膜されるものであることを特徴とする請求
項５乃至１８の何れか一項に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項２０】前記第一の窒化シリコン層は約５０オ
ングストローム、前記酸化シリコン層は約２００オング
ストローム、前記第二の窒化シリコン層は約５００オン
グストロームの厚さにそれぞれ成膜されるものであるこ
とを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置の製造方
法。