JP2002093926A - 半導体素子製造方法 - Google Patents
半導体素子製造方法Info
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Abstract
パターンの合わせズレにより発生する異常開口部を制御
する。 【解決手段】 複数層の積層からなる下地の最上層11
2の上面に、互いに離間して隣接するマスクパターン領
域114を形成する第一工程と、マスクパターン領域1
14を第一マスクとし、最上層112をエッチングする
ことで最上層パターン領域112aを形成する第二工程
と、第一マスク及び最上層パターン領域からなる複合層
を第二マスク184とし、第二マスク間の領域を除いた
その周辺領域を残存層の表面からエッチングし島状の容
量形成予備層188を形成する第三工程とを、開口部形
成プロセスに用いる。
Description
方法、特にフラッシュメモリデバイスの製造方法に関す
るものである。
き込みを行い、全ビットあるいはブロック単位で消去を
行うことで、電気的な一括消去及び再書き込みが可能な
メモリである。また、電源を切っても記憶データが保持
される不揮発性があり、磁気ディスクに比べて機械的な
可動部分が少ないこと、衝撃や振動に強いこと、また低
消費電力であることなどを特長とする。また、用途とし
ては、携帯電話、留守番電話の録音テープの代替、デジ
タルカメラのメモリスティックなど多岐にわたってお
り、近年のフラッシュメモリ市場の急速な拡大に伴い、
今後の技術的開発が期待されるデバイスである。
の一構成部分に用いられている半導体素子の製造方法に
ついて、図11及び図12を用いて説明する。
ン基板102上に、熱酸化によるパッド酸化膜104、
CVD法によりポリシリコン膜106、スパッタ法また
はCVD法によりタングステンシリサイド膜108、C
VD法によりシリコン酸化膜110及びCVD法により
シリコン窒化膜112を順次形成する。その後、シリコ
ン窒化膜112上に公知のホトリソグラフィ技術により
レジストパターン114を形成する。
トパターン114をマスクとし、シリコン窒化膜112
の選択的なエッチングを行うことにより、シリコン窒化
膜のパターン領域112bを形成する。
ホトリソグラフィ技術により、レジストパターン116
をシリコン窒化膜のパターン領域112b間に形成す
る。
トパターン116及び窒化膜のパターン領域112bを
マスクとし、シリコン酸化膜110、タングステンシリ
サイド膜108及びポリシリコン膜106の選択的なエ
ッチングを行う。このとき、シリコン窒化膜のパターン
領域112bでレジストパターン116から露出してい
る部分もエッチングにより削られる。
コン窒化膜118を構造体190の全面に形成する。そ
の後、CVD法によりポリシリコン膜を形成し、然る
後、このポリシリコン膜に対して異方性エッチングを行
い、図12(A)に示すように、ポリシリコンサイドウ
ォール(120a、120b)を形成する。尚、このポ
リシリコンサイドウォール120aは、基板102にイ
オン注入することでLDD構造を形成するためのもので
ある。
20b)を除去し、パッド酸化膜104上及び構造体1
90の上面に形成されている絶縁膜118のエッチング
を行う。そして、構造体190の側面の絶縁膜118上
に主電極部分を形成するためのサイドウォール(122
a、122b)を、図12(B)に示すように再度形成
する。尚、二度にわたるイオン注入工程を経ることで、
不純物拡散層であるポリシリコンサイドウォール122
aが主電極部分として形成される。このような、一連の
エッチング工程により、窒化膜112は大きく削られ、
この工程に至るまでにおいて、図11(D)で削られた
部分付近の多くも削られる。
り、開口部を画成するために、レジストパターン124
を形成する。そして、レジストパターン124及びシリ
コン窒化膜112をマスクとし、ポリシリコンサイドウ
ォール122b、シリコン酸化膜110、タングステン
シリサイド膜108、及びポリシリコン膜106の選択
的なエッチングを行い、図12(C)に示すように、正
常なアレイドレイン開口部126を形成する。このと
き、図11(D)でのエッチングと同様に、シリコン窒
化膜112のレジストパターン124から露出している
部分はエッチングにより削られる。
図11及び図12に示される従来の製造方法では、製造
過程におけるエッチングを経ていくことで、表層に成膜
されたシリコン窒化膜112が部分的に削り取られる。
従って、膜厚が不均一及び不十分な膜厚である部分(図
中、点線の丸170aで示した部分)がシリコン窒化膜
に形成される。そこで、リソグラフィ技術により形成さ
れるレジストパターン124が合わせズレを起こした際
に、シリコン窒化膜112の削り取られた箇所がレジス
トパターンから露出する。すなわち、シリコン窒化膜1
12に膜厚が薄い部分170aが露出すると、アレイド
レイン開口部形成のエッチングの際に、シリコン窒化膜
112を突き抜けてエッチングが進行する。すると、第
12図(D)に示すような異常なアレイドレイン開口部
160が形成されてしまう。よって、半導体素子の製造
歩留まりも低下する。従って、このような種々の問題点
における技術的な解決方法の出現がこれまで望まれてい
た。
合わせズレが発生したとしても、エッチングにより異常
開口部が形成されないようにするために開発されたもの
である。すなわち、ストッパー膜が、合わせズレ量に対
処し得るマージン、及び十分かつ均一な膜厚による安定
した形状を確保するような半導体素子の製造方法の提供
を目的とする。
の半導体素子製造方法によれば、複数層の積層からなる
下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマスク
パターン領域を形成する第一工程と、マスクパターン領
域を第一マスクとして用いて、最上層をエッチングして
最上層パターン領域を形成する第二工程と、第一マスク
及び該最上層パターン領域からなる複合層を第二マスク
として用いて、下地の残存層のうち第二マスク間の領域
を除いた第二マスクの周辺領域を、残存層の表面から深
さ方向の一部分にわたりエッチングして、島状の容量形
成予備層(島状予備層)を形成する第三工程とを含むこ
とを特徴とする。
される下地の最上層が、第一工程、第二工程及び第三工
程を経る間、層表面を露出させずにエッチング工程を行
うことができる。すなわち、最上層のエッチングによっ
て大きく削り取られる箇所の発生を防止できる。また、
このようなエッチングの過程において、表層部が十分か
つ均一な膜厚による安定した形状を保持し続けているこ
とは、後工程においても大変有効である。
法において、好ましくは、上述の下地の上述の複数層
が、基板と該基板上に設けたパッド酸化膜とパッド酸化
膜上に少なくとも二層の積層とを含む場合には、上述の
第三工程のエッチングは、上述の残存層の表面から深さ
方向に、上述のパッド酸化膜の表面まで行うのが良い。
法において、好ましくは、上述の第二工程の後に、上述
の第二マスク間の領域に対エッチング材料を埋め込んだ
後に上述の第三工程を行うのが良い。
法において、好ましくは、上述の第一マスクは、一層構
造または二層構造を有しているのが良い。
覆われることになり、最上層がエッチングにより削り取
られることを防止することができる。
法において、好ましくは、上述の一層構造を有する第一
マスクは、レジスト、ポリシリコン及びアモルファスシ
リコンのいずれか一つで形成するのが良い。
法において、好ましくは、上述の二層構造を有する第一
マスクは、上述の最上層の上面に形成されている酸化窒
化膜と、酸化窒化膜上に形成されているレジストからな
るのが良い。
法において、好ましくは、上述の第二マスクは、シリコ
ン窒化膜またはシリコン酸化膜であるのが良い。
法によれば、上述の第三工程により得られた島状予備層
と、島状予備層上に残存している最上層パターン領域と
を少なくとも含む構造体の全面に絶縁膜を形成する第四
工程と、構造体の側面の絶縁膜上に主電極部分を形成す
るためのサイドウォールを形成する第五工程と、然る
後、一旦サイドウォールを除去し、上述のパッド酸化膜
上及び構造体の上面に形成されている絶縁膜をエッチン
グした後、構造体の側面の絶縁膜上に、主電極部分を形
成するためのサイドウォールを再度形成する第六工程
と、フォトリソグラフィ技術により、上述の島状予備層
に開口部を画成するための対エッチング材料を前記構造
体の上面から外側に向けて構造体を覆うようにして設
け、露出面の全面に対して、露出面の表面から深さ方向
の一部分にわたりエッチングして、開口部を形成する第
七工程とを含むことを特徴とする。
程、第二工程及び第三工程を経た後に第五工程でサイド
ウォールを形成し、その後に第七工程で開口部を形成す
る。従って、当該開口部を形成する際には、最上層パタ
ーンが、レジストパターンの合わせズレ量に対処し得る
マージン、及び十分かつ均一な膜厚による安定した形状
を保持している。このため、開口部形成のためのエッチ
ングによる異常なアレイドレイン開口部の形成の抑制が
可能である。また、これに伴い、半導体素子の製造歩留
まりの向上が期待できる。
法において、好ましくは、開口部をアレイドレイン開口
部とすることを特徴とするのが良い。
法によれば、複数層の積層からなる下地の最上層の上面
に、互いに離間して隣接するマスクパターン領域を形成
する第一工程と、残存する最上層の露出面の全面に対し
て、露出面の表面から深さ方向の一部分にわたりエッチ
ングして、島状の容量形成予備層(島状予備層)を形成
する第二工程とを含むことを特徴とする。
される下地の最上層が、第一工程及び第二工程を経る間
に、層表面を露出させることなく製造過程におけるエッ
チング工程を行うことができる。すなわち、最上層のエ
ッチングによって大きく削り取られる箇所の発生を防止
できる。また、このようなエッチングの過程において、
表層部が十分かつ均一な膜厚による安定した形状を保持
し続けていることは、後工程においても大変有効であ
る。さらに、第一工程及び第二工程により島状予備層を
形成することで、予め後工程において開口部となる領域
を設けておくことが可能である。よって、製造工程での
エッチング時のマスクの低減化が可能となり、これに伴
う寸法変換差の安定化や製造コストの低減化が期待でき
る。
法において、好ましくは、上述の下地の複数層が、基板
と該基板上に設けたパッド酸化膜と該パッド酸化膜上に
少なくとも二層の積層とを含む場合には、上述の第二工
程のエッチングは、上述の残存層の表面から深さ方向
に、パッド酸化膜の表面まで行うのが良い。
法において、好ましくは、上述の最上層は、シリコン酸
化膜であるのが良い。
法によれば、上述の第二工程により得られた島状予備層
と、島状予備層上に残存している最上層パターン領域と
を少なくとも含む構造体の全面に絶縁膜を形成する第三
工程と、上述の構造体の側面の絶縁膜上に主電極部分を
形成するためのサイドウォールを形成する第四工程と、
然る後、一旦このサイドウォールを除去し、上述のパッ
ド酸化膜上及び上述の構造体の上面に形成されている絶
縁膜をエッチングした後、上述の構造体の側面の絶縁膜
上に、主電極部分を形成するためのサイドウォールを再
度形成する第五工程と、フォトリソグラフィ技術によ
り、上述の島状予備層に開口部を画成するための対エッ
チング材料を前記構造体の上面から外側に向けて構造体
を覆うようにして設け、露出面の全面に対して、露出面
の表面から深さ方向の一部分にわたりエッチングして、
開口部を形成する第六工程とを含むことを特徴とする。
及び第二工程を経た後に、第四工程でサイドウォールを
形成し、その後に第六工程で開口部を形成する。従っ
て、当該開口部を形成する際には、最上層パターンが、
レジストパターンの合わせズレ量に対処し得るマージ
ン、及び十分かつ均一な膜厚による安定した形状を保持
している。このため、開口部形成のためのエッチングに
よる異常なアレイドレイン開口部の形成を抑制すること
が可能である。また、これに伴い半導体素子の製造歩留
まりの向上が期待できる。
法において、好ましくは、開口部をアレイドレイン開口
部とするのが良い。
の各発明の実施の形態について説明する。図1〜図5
は、この出願の各発明の実施の形態に係わる半導体素子
の製造方法の一構成例を断面の切り口で示す工程図であ
る。尚、各構成要素の断面を表すハッチング等は、一部
分省略して示してある。また、各図は、発明が理解でき
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。また、以下の説明において、特定の
材料および条件等を用いることがあるが、これら材料お
よび条件等は好適例の一つに過ぎず、従って、何らこれ
らに限定されるものではない。
よれば、先ず、第一工程として、複数層の積層からなる
下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマスク
パターン領域を形成する。そこで、第一工程を具体的に
以下の通り説明する。尚、この実施の形態では、マスク
パターンをレジストパターンとしている。
みのシリコン基板102の上部に、複数の層として熱酸
化によるパッド酸化膜104を9nmの膜厚で、CVD
法によりポリシリコン膜106を150nmの膜厚で、
スパッタ法またはCVD法によりタングステンシリサイ
ド膜108を100nmの膜厚で、CVD法によりシリ
コン酸化膜110を100nmの膜厚で及びCVD法に
より最上層となるシリコン窒化膜112を200nmの
膜厚で順次形成して下地182としての積層を得る。そ
の後、下地182の最上層であるシリコン窒化膜112
上に公知のホトリソグラフィ技術によりマスクパターン
領域としてレジストパターン114を形成する。
114を第一マスク180として用いて、最上層である
シリコン窒化膜112をエッチングし、最上層パターン
領域112aを形成する。
すように、一層構造を有するレジストパターン114を
第一マスク180として、最上層であるシリコン窒化膜
112の選択的なエッチングを行い、最上層パターン領
域112aを形成する。このとき、レジストパターン1
14もエッチングされるが、ある膜厚で残存する。この
構成例では、シリコン窒化膜112をエッチングした後
に、残存する第一マスク180であるレジストパターン
114の除去は行わない。
及び最上層パターン領域112aから成る複合層を第二
マスク184として、下地182の残存する層186の
うち第二マスク間の領域を除いた第二マスク184の周
辺領域を、残存層186の表面から深さ方向の一部分に
わたりエッチングを行い、島状の容量形成予備層(島状
予備層)188を形成する。また、このエッチングは、
残存層186の表面から深さ方向に、パッド酸化膜10
4の表面まで行う。
ように、第二マスク184間の領域に、公知のホトリソ
グラフィ技術により対エッチング材料を埋め込み、レジ
ストパターン116を形成する。
パターン116及びレジストパターン114をマスクと
して、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイド
膜108及びポリシリコン膜106の選択的なエッチン
グを行い、島状予備層188を形成する。このエッチン
グの後、レジストパターン116及びレジストパターン
114を除去する。
と島状予備層上に残存している最上層パターン領域11
2aを含む構造体190の全面に絶縁膜を形成する。
法により絶縁膜としてシリコン窒化膜118を最上層パ
ターン領域112aを含む構造体190の全面に10n
mの膜厚で形成する。
面の絶縁膜上に主電極部分を形成するためのサイドウォ
ールを形成する。
00nmのポリシリコン膜を形成し、然る後、このポリ
シリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図2
(A)に示すようにポリシリコンサイドウォール(12
0a、120b)を形成する。尚、このポリシリコンサ
イドウォール120aは、基板102にイオン注入する
ことでLDD構造を形成するためのものである。このと
き、シリコン窒化膜118のエッチングは行わない。
ル(120a、120b)を除去し、パッド酸化膜10
4上及び構造体190の上面に形成されている絶縁膜で
あるシリコン窒化膜118のエッチングを行う。そし
て、構造体190の側面の絶縁膜であるシリコン窒化膜
118上に主電極部分を形成するためのサイドウォール
を再度形成する。
リコンサイドウォール(120a、120b)をアンモ
ニア水および過酸化水素(NH4OH+H2O2)による
ウェットエッチングにより除去する。そして、少なくと
もタングステンシリサイド膜108及びポリシリコン膜
106の側壁には窒化膜118が残るように、基板10
2の基板面に対して垂直方向からシリコン窒化膜118
の異方性エッチングを行う。続いて、CVD法により膜
厚150nmのポリシリコン膜を形成した後、このポリ
シリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図2
(B)に示すように別のポリシリコンサイドウォール
(122a、122b)を再度形成する。尚、二度にわ
たるイオン注入工程を経ることで、不純物拡散層である
ポリシリコンサイドウォール122aが主電極部分とし
て形成される。
ィ技術により、島状予備層188に開口部を画成するた
めに、対エッチング材料を構造体190の上面から外側
に向けて、構造体190を覆うようにして設ける。そし
て、露出面の全面に対して露出面の表面から深さ方向の
一部分にわたりエッチングを行い開口部を形成する。
ラフィ技術によりレジストパターン124を形成する。
尚、この実施の形態では、対エッチング材料をレジスト
パターン124とする。その後、レジストパターン12
4及び最上層パターン領域112aであるシリコン窒化
膜をマスクとし、ポリシリコンサイドウォール122
b、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイド膜
108及びポリシリコン膜106の選択的なエッチング
を行い、図2(C)に示すような正常なアレイドレイン
開口部126を形成する。
(B)でレジストパターン114を残存させることで、
図1(D)でのエッチングの際、最上層パターン領域1
12aであるシリコン窒化膜の表面が削られることはな
い。よって、図2(D)に示すように、後工程のアレイ
ドレイン開口部126を形成するエッチングの際に、レ
ジストパターン124の合わせズレが発生しても、最上
層パターン領域112aであるシリコン窒化膜に極端に
薄い部分がない。従って、従来技術における異常なドレ
イン開口部160の形成を防止することが可能となり、
半導体素子の製造歩留まりの向上が期待できる(図12
(D)参照)。
よれば、先ず、第一工程として、複数層の積層からなる
下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマスク
パターン領域を形成する。そこで、第一工程を具体的に
以下の通り説明する。尚、この実施の形態では、マスク
パターンをレジストパターンとしている。
みのシリコン基板102の上部に、複数の層として熱酸
化によるパッド酸化膜104を9nmの膜厚で、CVD
法によりポリシリコン膜106を150nmの膜厚で、
スパッタ法またはCVD法によりタングステンシリサイ
ド膜108を100nmの膜厚で、CVD法によりシリ
コン酸化膜110を100nmの膜厚で及びCVD法に
より最上層となるシリコン窒化膜112を200nmの
膜厚で順次形成して下地182としての積層をする。ま
た、この実施の形態では、続いて、スパッタ法またはC
VD法によりアモルファスシリコンまたはポリシリコン
の膜130を10nmの膜厚でシリコン窒化膜112上
に形成する。その後、下地182の最上層であるシリコ
ン窒化膜112及びアモルファスシリコンまたはポリシ
リコンの膜130の上に、公知のホトリソグラフィ技術
によりマスクパターン領域としてレジストパターン11
4を形成する。
域114をマスクとして用いて、最上層であるシリコン
窒化膜112をエッチングし、最上層パターン領域11
2aを形成する。
示すように、レジストパターン114をマスクとし、ア
モルファスシリコンまたはポリシリコンの膜130の選
択的なエッチングを行う。
ファスシリコンまたはポリシリコンの膜130をマスク
として、シリコン窒化膜112の選択的なエッチングを
行う。この構成例では、シリコン窒化膜112をエッチ
ングした後に、残存するレジストパターン114を除去
する(図3(C))。そこで、この実施の形態では、一
層構造を有するポリシリコンまたはアモルファスシリコ
ンの膜130を第一マスク180とする。
及び最上層パターン領域112aから成る複合層を第二
マスク184として、下地182の残存する層186の
うち第二マスク184間の領域を除いた第二マスクの周
辺領域を、残存層186の表面から深さ方向の一部分に
わたりエッチングを行い、島状の容量形成予備層(島状
予備層)188を形成する。また、このエッチングは、
残存層186の表面から深さ方向に、パッド酸化膜10
4の表面まで行う。
ように、第二マスク184間の領域に、公知のホトリソ
グラフィ技術により対エッチング材料を埋め込み、レジ
ストパターン116を形成する。
ファスシリコンまたはポリシリコンの膜130をマスク
として、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイ
ド膜108及びポリシリコン膜106の選択的なエッチ
ングを行い、レジストパターン116を除去し島状予備
層188を形成する(図4(A))。その後、残存する
アモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜130を
除去する。
と島状予備層上に残存している最上層パターン領域11
2aを含む構造体190の全面に絶縁膜を形成する。
法により絶縁膜としてシリコン窒化膜118を最上層パ
ターン領域112aを含む構造体190の全面に約10
nmの膜厚で形成する。
面の絶縁膜上に主電極部分を形成するためのサイドウォ
ールを形成する。
00nmのポリシリコン膜を形成し、然る後、このポリ
シリコンサイドウォール膜に対して異方性エッチングを
行い、図4(B)に示すように(120a、120b)
を形成する。尚、このポリシリコンイオンサイドウォー
ル120aは、基板102にイオン注入することでLD
D構造を形成するためのものである。このとき、シリコ
ン窒化膜118のエッチングは行わない。
ル(120a、120b)を除去し、パッド酸化膜10
4上及び構造体の上面に形成されている絶縁膜118の
エッチングを行う。そして、構造体190の側面の絶縁
膜118上に主電極部分を形成するためのサイドウォー
ルを再度形成する。
通り説明する。
a、120b)をアンモニア水および過酸化水素(NH
4OH+H2O2)によるウェットエッチングにより除去
する。そして、少なくともタングステンシリサイド膜1
08及びポリシリコン膜106の側壁には窒化膜118
が残るように、基板102の基板面に対して垂直方向か
らシリコン窒化膜118の異方性エッチングを行う。続
いて、CVD法により膜厚の150nmポリシリコン膜
を形成した後、このポリシリコン膜に対して異方性エッ
チングを行い、図4(C)に示すように、別のポリシリ
コンサイドウォール(122a、122b)を再度形成
する。尚、二度にわたるイオン注入工程を経ることで、
不純物拡散層であるポリシリコンサイドウォール122
aが主電極部分として形成される。
ィ技術により、島状予備層188に開口部を画成するた
めの対エッチング材料を構造体190の上面から外側に
向けて、構造体190を覆うようにして設ける。そし
て、露出面の全面に対して露出面の表面から深さ方向の
一部分にわたりエッチングし開口部を形成する。
ラフィ技術によりレジストパターン124を形成する。
尚、この実施の形態では、対エッチング材料をレジスト
パターン124とする。その後、レジストパターン12
4及びシ最上層パターン領域112aであるリコン窒化
膜をマスクとし、ポリシリコンサイドウォール122
b、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイド膜
108及びポリシリコン膜106の選択的なエッチング
を行い、図4(D)に示すような正常なアレイドレイン
開口部126を形成する。
(A)でアモルファスシリコンまたはポリシリコンの膜
130をシリコン窒化膜112a上に形成することによ
り、図3(D)でのエッチングの際、最上層パターン領
域112aであるシリコン窒化膜の表面が削られること
はない。よって、図4(E)に示すように、後工程のア
レイドレイン開口部126を形成するエッチングの際
に、レジストパターン124の合わせズレが発生して
も、最上層パターン領域112aである窒化膜に極端に
薄い部分がない。従って、従来技術における異常なドレ
イン開口部160の形成を防止することが可能となり、
半導体素子の製造歩留まりの向上が期待できる(図12
(D)参照)。
よれば、先ず、第一工程として、複数層の積層からなる
下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマスク
パターン領域を形成する。そこで、第一工程を具体的に
以下の通り説明する。尚、この実施の形態では、マスク
パターンをレジストパターンとしている。
みのシリコン基板102の上部に、複数の層として熱酸
化によるパッド酸化膜104を9nmの膜厚で、CVD
法によりポリシリコン膜106を150nmの膜厚で、
スパッタ法またはCVD法によりタングステンシリサイ
ド膜108を100nmの膜厚で、CVD法によりシリ
コン酸化膜110を100nmの膜厚で及びCVD法に
より最上層となるシリコン窒化膜112を200nmの
膜厚で順次形成して下地182としての積層を得る。ま
た、この実施の形態では、続いて、窒化膜112の表層
部に酸素イオンの打ち込みによるイオン注入工程及び酸
素雰囲気中において800〜1000℃、60分間の熱
処理工程を行う。これにより得られた50〜100nm
の膜厚の酸化窒化層150をシリコン窒化膜112上に
形成する。その後、窒化膜112上に公知のホトリソグ
ラフィ技術によりレジストパターン114を形成する。
114をマスクとして用いて、最上層であるシリコン窒
化膜112をエッチングし、最上層パターン領域112
aを形成する。
示すように、レジストパターン114をマスクとし、酸
化窒化膜150の選択的なエッチングを行う。
化膜150をマスクとして、シリコン窒化膜112の選
択的なエッチングを行う。この構成例では、シリコン窒
化膜112をエッチングした後に、残存するレジストパ
ターン114の除去は行わない。(図5(C))。そこ
で、この実施の形態では、レジストパターン114及び
酸化窒化膜150による二層構造を有すマスクパターン
が第一マスク180である。
及び最上層パターン領域112aから成る複合層を第二
マスク184として、下地182の残存する層186の
うち第二マスク184間の領域を除いた第二マスクの周
辺領域を、残存層186の表面から深さ方向の一部分に
わたりエッチングを行い、島状の容量形成予備層(島状
予備層)188を形成する(図6(A)参照)。また、
このエッチングは、残存層186の表面から深さ方向
に、パッド酸化膜104の表面まで行う。
ように、第二マスク184間の領域に、公知のホトリソ
グラフィ技術により対エッチング材料を埋め込み、レジ
ストパターン116を形成する。
パターン114及び酸化窒化膜150とをマスクとし
て、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイド膜
108及びポリシリコン膜106の選択的なエッチング
を行い、島状予備層188を形成する(図6(A))。
その後、レジストパターン114及び116を除去す
る。
と島状予備層上に残存している最上層パターン領域11
2aを含む構造体190の全面に絶縁膜を形成する。
法により絶縁膜としてシリコン窒化膜118を最上層パ
ターン領域112aを含む構造体190の全面に約10
nmの膜厚で形成する。
面の絶縁膜上に主電極部分を形成するためのサイドウォ
ールを形成する。
00nmのポリシリコン膜を形成し、然る後、このポリ
シリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図6
(B)に示すように、ポリシリコンサイドウォール(1
20a、120b)を形成する。尚、このポリシリコン
サイドウォール(120a、120b)は、基板102
にイオン注入することでLDD構造を形成するためのも
のである。このとき、シリコン窒化膜118のエッチン
グは行わない。
ル(120a、120b)を除去し、パッド酸化膜10
4上及び構造体190の上面に形成されている絶縁膜で
あるシリコン窒化膜118のエッチングを行う。そし
て、構造体190の側面の絶縁膜であるシリコン窒化膜
118上に主電極部分を形成するためのサイドウォール
を再度形成する。
コンサイドウォール(120a、120b)をアンモニ
ア水および過酸化水素(NH4OH+H2O2)によるウ
ェットエッチングにより除去する。そして、少なくとも
タングステンシリサイド膜108及びポリシリコン膜1
06の側壁にはシリコン窒化膜118が残るように、基
板102の基板面に対して垂直方向からシリコン窒化膜
118の異方性エッチングを行う。続いて、CVD法に
より膜厚150nmのポリシリコン膜を形成した後、こ
のポリシリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図
6(C)に示すように別のポリシリコンサイドウォール
(122a、122b)を再度形成する。尚、二度にわ
たるイオン注入工程を経ることで、不純物拡散層である
ポリシリコンサイドウォール122aが主電極部分とし
て形成される。
ィ技術により、島状予備層188に開口部を画成するた
めに、対エッチング材料を構造体190の上面から外側
に向けて、構造体190を覆うようにして設ける。そし
て、露出面の全面に対して露出面の表面から深さ方向の
一部分にわたりエッチングを行い開口部を形成する。
ラフィ技術によりレジストパターン124を形成する。
尚、この実施の形態では、対エッチング材料をレジスト
パターン124とする。その後、レジストパターン12
4及び最上層パターン領域112aであるシリコン窒化
膜をマスクとし、ポリシリコンサイドウォール122
b、シリコン酸化膜110、タングステンシリサイド膜
108、及びポリシリコン膜106の選択的なエッチン
グを行い、図6(D)に示すような正常なアレイドレイ
ン開口部126を形成する。
(A)で酸化窒化膜150をシリコン窒化膜112上に
形成することにより、図6(C)での窒化膜118エッ
チングの際、酸化窒化膜150がエッチングストッパー
として作用し、シリコン窒化膜112が削られることは
ない。よって、図6(E)に示すように、後工程のアレ
イドレイン開口部126を形成するエッチングの際に、
レジストパターン124の合わせズレが発生してたとし
ても、最上層パターン領域112aであるシリコン窒化
膜に極端に薄い部分がない。従って、従来技術における
異常なドレイン開口部160の形成を防止することが可
能となり、半導体素子の製造歩留まりの向上が期待でき
る(図12(D)参照)。
によれば、先ず、第一工程として、複数層の積層からな
る下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマス
クパターン領域を形成する。そこで、第一工程を具体的
に以下の通り説明する。尚、この実施の形態では、マス
クパターンをレジストパターンとしている。
みのシリコン基板102の上部に、複数の層として熱酸
化によるパッド酸化膜104を9nmの膜厚で、CVD
法によりポリシリコン膜106を150nmの膜厚で、
スパッタ法またはCVD法によりタングステンシリサイ
ド膜108を100nmの膜厚で、及びCVD法により
シリコン酸化膜110を200nmの膜厚で順次形成し
て下地182としての積層を得る。ここで、この実施の
形態ではシリコン酸化膜110が下地182の最上層で
ある。その後、下地182の最上層であるシリコン酸化
膜110上に公知のホトリソグラフィ技術によりマスク
パターン領域としてレジストパターン114を形成す
る。
114を第一マスク180として用いて、最上層をエッ
チングして最上層パターン領域110aを形成する。
すように、一層構造を有するレジストパターン114を
第一マスク180として、最上層であるシリコン酸化膜
110の選択的なエッチングを行い、最上層パターン領
域110aを形成する。このとき、レジストパターン1
14もエッチングされるが、ある膜厚で残存する。この
構成例では、シリコン酸化膜110をエッチングした後
に、残存する第一マスク180であるレジストパターン
114の除去は行わない。
及び最上層パターン領域110aから成る複合層を第二
マスク184として、下地182の残存する層のうち第
二マスク184間の領域を除いた第二マスクの周辺領域
を、残存層186の表面から深さ方向の一部分にわたり
エッチングを行い、島状の容量形成予備層(島状予備
層)188を形成する。また、このエッチングは、残存
層186の表面から深さ方向に、パッド酸化膜104の
表面まで行う。
ように、第二マスク間の領域に、公知のホトリソグラフ
ィ技術により対エッチング材料を埋め込み、レジストパ
ターン116を形成する。
パターン116及びレジストパターン114をマスクと
して、タングステンシリサイド膜108及びポリシリコ
ン膜106の選択的なエッチングを行い、島状予備層1
88を形成する。このエッチングの後、レジストパター
ン116及び114を除去する。
と島状予備層上に残存している最上層パターン領域11
0aを含む構造体190の全面に絶縁膜を形成する。
法により絶縁膜としてシリコン窒化膜118を最上層パ
ターン領域110aを含む構造体の全面に10nmの膜
厚で形成する。
面の絶縁膜上に主電極部分を形成するためのサイドウォ
ールを形成する。
ポリシリコン膜を形成し、然る後、このポリシリコン膜
に対して異方性エッチングを行い、図8(A)に示すよ
うに、ポリシリコンサイドウォール(120a、120
b)を形成する。尚、このポリシリコンサイドウォール
120aは、基板102にイオン注入することでLDD
構造を形成するためのものである。このとき、シリコン
窒化膜118のエッチングは行わない。
ル(120a、120b)を除去し、パッド酸化膜10
4上及び構造体190の上面に形成されている絶縁膜で
あるシリコン窒化膜118のエッチングを行う。そし
て、構造体190の側面の絶縁膜であるシリコン窒化膜
118上に主電極部分を形成するためのサイドウォール
を再度形成する。
ンサイドウォール(120a、120b)をアンモニア
水および過酸化水素(NH4OH+H2O2)によるウェ
ットエッチングにより除去する。そして、少なくともタ
ングステンシリサイド膜108及びポリシリコン膜10
6の側壁にはシリコン窒化膜118が残るように、基板
102の基板面に対して垂直方向からシリコン窒化膜1
18の異方性エッチングを行う。続いて、CVD法によ
り膜厚150nmのポリシリコン膜を形成した後、この
ポリシリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図8
(B)に示すように別のポリシリコンサイドウォール
(122a、122b)を再度形成する。尚、二度にわ
たるイオン注入工程を経ることで、不純物拡散層である
ポリシリコンサイドウォール122aが主電極部分とし
て形成される。
ィ技術により、島状予備層188に開口部を画成するた
めの対エッチング材料を構造体190の上面から外側に
向けて、構造体190を覆うようにして設ける。そし
て、露出面の全面に対して露出面の表面から深さ方向の
一部分にわたりエッチングし開口部を形成する。
ラフィ技術によりレジストパターン124を形成する。
尚、この実施の形態では、対エッチング材料をレジスト
パターン124としている。その後、レジストパターン
124及び最上層パターン領域110aであるシリコン
酸化膜をマスクとし、ポリシリコンサイドウォール12
2b、タングステンシリサイド膜108、ポリシリコン
膜106の選択的なエッチングを行い、図8(C)に示
すようにな正常なアレイドレイン開口部126を形成す
る。
(B)でレジストパターン114を残存させることで、
図7(D)でのエッチングの際、最上層パターン領域1
10aであるシリコン酸化膜の表面が削られることはな
い。また、エッチングマスクをシリコン酸化膜110に
したことにより、図8(B)でのシリコン窒化膜118
をエッチングする際に、シリコン酸化膜110がエッチ
ングストッパーとして作用し、かつシリコン酸化膜11
0自身が削られることはない。よって、図8(D)に示
すように、後工程のアレイドレイン開口部126を形成
するエッチングの際に、レジストパターンの合わせズレ
が発生してたとしても、シリコン酸化膜110に極端に
薄い部分がない。従って、従来技術における異常なドレ
イン開口部160の形成を防止することが可能となり、
半導体素子の製造歩留まりの向上が期待できる(図12
(D)参照)。
によれば、先ず、第一工程として、複数層の積層からな
る下地の最上層の上面に、互いに離間して隣接するマス
クパターン領域を形成する。そこで、第一工程を具体的
に以下の通り説明する。尚、この実施の形態では、マス
クパターンをレジストパターンとしている。
みのシリコン基板102の上部に、複数の層として熱酸
化によるパッド酸化膜104を9nmの膜厚で、CVD
法によりポリシリコン膜106を150nmの膜厚で、
スパッタ法またはCVD法によりタングステンシリサイ
ド膜108を100nmの膜厚で、CVD法によりシリ
コン酸化膜110を100nmの膜厚及びCVD法によ
りシリコン窒化膜112を200nmの膜厚で順次形成
して下地182としての積層を得る。その後、下地18
2の最上層であるシリコン窒化膜112上に公知のホト
リソグラフィ技術によりレジストパターン114を形成
する。
露出面の全面に対して、露出面の表面から深さ方向の一
部分にわたりエッチングをして、島状の容量形成予備層
(島状予備層)188を形成する。
すように、この実施の形態では、レジストパターン11
4をマスクとして、シリコン窒化膜112、シリコン酸
化膜110、タングステンシリサイド膜108及びポリ
シリコン膜106の選択的なエッチングを行い、島状容
量形成予備層(島状予備)層188を形成する。また、
このエッチングは、下地182の表面から深さ方向に、
パッド酸化膜104の表面まで行う。そして、エッチン
グの後に、残存するレジストパターン114を除去す
る。
と、その上部に残存している最上層パターン領域である
シリコン窒化膜112aを少なくとも含む構造体190
の全面に絶縁膜を形成する。
法により絶縁膜としてシリコン窒化膜118を最上層パ
ターン領域112aを含む構造体190の全面に10n
mの膜厚で形成する。
面の絶縁膜上に主電極部分を形成するためのサイドウォ
ールを形成する。
00nmのポリシリコン膜を形成し、然る後、このポリ
シリコン膜に対して異方性エッチングを行い、図9
(D)に示すようにポリシリコンサイドウォール(12
0a、120b)を形成する。尚、このポリシリコンサ
イドウォール120aは、基板102にイオン注入する
ことでLDD構造を形成するためのものである。このと
き、シリコン窒化膜118のエッチングは行わない。
ル(120a、120b)を除去し、パッド酸化膜10
4上及び構造体190の上面に形成されている絶縁膜の
エッチングを行う。そして、構造体190の側面の絶縁
膜118上に主電極部分を形成するためのサイドウォー
ルを再度形成する。
コンサイドウォール(120a、120b)をアンモニ
ア水および過酸化水素(NH4OH+H2O2)によるウ
ェットエッチングにより除去する。そして、少なくとも
タングステンシリサイド膜108及びポリシリコン膜1
06の側壁には窒化膜118が残るように、基板102
の基板面に対して垂直方向からシリコン窒化膜118の
異方性エッチングを行う。続いて、CVD法により膜厚
150nmのポリシリコン膜を形成した後、このポリシ
リコン膜に対して異方性エッチングを行い、図10
(A)に示すように別のポリシリコンサイドウォール
(122a、122b)を再度形成する。尚、二度にわ
たるイオン注入工程を経ることで、不純物拡散層である
ポリシリコンサイドウォール122aが主電極部分とし
て形成される。
ィ技術により、島状予備層188に開口部を画成するた
めの対エッチング材料を構造体190の上面から外側に
向けて、構造体190を覆うようにして設ける。そし
て、露出面の全面に対して露出面の表面から深さ方向の
一部分にわたりエッチングし開口部を形成する。
ラフィ技術によりレジストパターン124を形成する。
尚、この実施の形態では、対エッチング材料をレジスト
パターン124とする。図10(B)に示すように、そ
の後、レジストパターン124及び最上層パターン領域
112aである窒化膜をマスクとし、埋め込まれている
ポリシリコンサイドウォール122bの選択的なエッチ
ングを行い、正常なアレイドレイン開口部126を形成
する。
(B)において、シリコン窒化膜112、シリコン酸化
膜110、タングステンシリサイド膜108及びポリシ
リコン膜106を同時にエッチングする際、窒化膜11
2はレジストパターン114から露出していないため削
られない。また、これまでのレジストパターン116を
使用することなく、島状予備層188を形成できるので
寸法変換差の安定化が期待できる。また、製造工程にお
いても、マスクの低減化に伴う製造コストの低減化が期
待できる。さらに、図10(C)に示すように、後工程
のアレイドレイン開口部126を形成するエッチングの
際に、レジストパターンの合わせズレが発生したとして
も、最上層パターン領域112aであるシリコン窒化膜
に極端に薄い部分がない。また、ポリシリコンのシリコ
ン窒化膜112に対する選択比が大きいことからエッチ
ングされる膜がポリシリコンサイドウォール122bの
みとなる。従って、従来技術における異常なドレイン開
口部160の形成を防止することが可能となり、半導体
素子の製造歩留まりの向上が期待できる(図12(D)
参照)。
ば、開口部形成におけるエッチング時において、マスク
として作用する積層された下地の最上層パターンが、合
わせズレ量に対処し得るマージン、及び十分かつ均一な
膜厚による安定した形状を有する。よって、レジストパ
ターンの合わせズレを伴うエッチングでも、異常な開口
部の形成を防止でき、半導体素子の製造歩留まりの向上
が期待できる。さらに、製造工程におけるエッチングマ
スクの低減化が可能であり、これに伴う寸法変換差の安
定化や製造コストの低減化が期待できる。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
イン開口部の製造工程を示す断面図である。
断面図である。
断面図である。
Claims (14)
- 【請求項1】複数層の積層からなる下地の最上層の上面
に、互いに離間して隣接するマスクパターン領域を形成
する第一工程と、 該マスクパターン領域を第一マスクとして用いて、前記
最上層をエッチングして最上層パターン領域を形成する
第二工程と、 前記第一マスク及び該最上層パターン領域からなる複合
層を第二マスクとして用いて、前記下地の残存層のうち
前記第二マスク間の領域を除いた該第二マスクの周辺領
域を、前記残存層の表面から深さ方向の一部分にわたり
エッチングして、島状の容量形成予備層(島状予備層)
を形成する第三工程とを含むことを特徴とする半導体素
子製造方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記下地の前記複数層が、基板、該基板上に設け
たパッド酸化膜及び該パッド酸化膜上に少なくとも二層
の積層を含む場合には、前記第三工程のエッチングは、
前記残存層の表面から深さ方向に、前記パッド酸化膜の
表面まで行うことを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項3】請求項1に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記第二工程の後に、前記第二マスク間の領域に
対エッチング材料を埋め込んだ後に前記第三工程を行う
ことを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項4】請求項1に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記第一マスクは、一層構造または二層構造を有
することを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項5】請求項4に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記一層構造を有する前記第一マスクは、レジス
ト、ポリシリコン膜及びアモルファスシリコン膜のいず
れか一つで形成することを特徴とする半導体素子製造方
法。 - 【請求項6】請求項4に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記二層構造を有する前記第一マスクは、前記最
上層の上面に形成されている酸化窒化膜と、該酸化窒化
膜上に形成されているレジストとからなることを特徴と
する半導体素子製造方法。 - 【請求項7】請求項1に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記第二マスクは、シリコン窒化膜またはシリコ
ン酸化膜であることを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項8】請求項2に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記第三工程により得られた前記島状予備層と、
該島状予備層上に残存している前記最上層パターン領域
とを少なくとも含む構造体の全面に絶縁膜を形成する第
四工程と、 前記構造体の側面の前記絶縁膜上に主電極部分を形成す
るためのサイドウォールを形成する第五工程と、 然る後、一旦前記サイドウォールを除去し、前記パッド
酸化膜上及び前記構造体の上面に形成されている絶縁膜
をエッチングした後、前記構造体の側面の前記絶縁膜上
に、主電極部分を形成するためのサイドウォールを再度
形成する第六工程と、 フォトリソグラフィ技術により、前記島状予備層に開口
部を画成するための対エッチング材料を前記構造体の上
面から外側に向けて構造体を覆うようにして設け、露出
面の全面に対して、該露出面の表面から深さ方向の一部
分にわたりエッチングして、前記開口部を形成する第七
工程とを含むことを特徴とする半導体素製造方法。 - 【請求項9】請求項8に記載の半導体素子製造方法にお
いて、前記開口部をアレイドレイン開口部とすることを
特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項10】複数層の積層からなる下地の最上層の上
面に、互いに離間して隣接するマスクパターン領域を形
成する第一工程と、 残存する前記最上層の露出面の全面に対して、該露出面
の表面から深さ方向の一部分にわたりエッチングして、
島状の容量形成予備層(島状予備層)を形成する第二工
程とを含むことを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項11】請求項10に記載の半導体素子製造方法
において、前記下地の前記複数層が、基板と該基板上に
設けたパッド酸化膜と該パッド酸化膜上に少なくとも二
層の積層を含む場合には、前記第二工程のエッチング
は、前記残存層の表面から深さ方向に、前記パッド酸化
膜の表面まで行うことを特徴とする半導体素子製造方
法。 - 【請求項12】請求項10に記載の半導体素子製造方法
において、前記最上層は、シリコン酸化膜であることを
特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項13】請求項10に記載の半導体素子製造方法
において、前記第二工程により得られた前記島状予備層
と、該島状予備層上に残存している前記最上層パターン
領域とを少なくとも含む構造体の全面に、絶縁膜を形成
する第三工程と、 前記構造体の側面の前記絶縁膜上に主電極部分を形成す
るためのサイドウォールを形成する第四工程と、 然る後、一旦前記サイドウォールを除去し、前記パッド
酸化膜上及び前記構造体の上面に形成されている絶縁膜
をエッチングした後、前記構造体の側面の前記絶縁膜上
に、主電極部分を形成するためのサイドウォールを再度
形成する第五工程と、 フォトリソグラフィ技術により、前記島状予備層に開口
部を画成するための対エッチング材料を前記構造体の上
面から外側に向けて構造体を覆うようにして設け、露出
面の全面に対して、該露出面の表面から深さ方向の一部
分にわたりエッチングして、前記開口部を形成する第六
工程とを含むことを特徴とする半導体素製造方法。 - 【請求項14】請求項13に記載の半導体素子製造方法
において、前記開口部をアレイドレイン開口部とするこ
とを特徴とする半導体素子製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2000-09-12 JP JP2000276905A patent/JP3468462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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