JP2003007819A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003007819A
JP2003007819A JP2001194775A JP2001194775A JP2003007819A JP 2003007819 A JP2003007819 A JP 2003007819A JP 2001194775 A JP2001194775 A JP 2001194775A JP 2001194775 A JP2001194775 A JP 2001194775A JP 2003007819 A JP2003007819 A JP 2003007819A
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JP
Japan
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silicon nitride
nitride film
gate electrode
film
forming
Prior art date
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Application number
JP2001194775A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Uenishi
彰 上西
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method that can prevent a silicon nitride as an etching stopper from being etched off in the self-aligning contact process. SOLUTION: A gate electrode is formed by using a resist film for the region where a contact hole is formed on the gate electrode and a mask for a gate electrode formation made of a first silicon nitride for the region where a contact hole is not formed on the gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関する。更に詳しくは、本発明は、窒化シリコン
膜に覆われたゲート電極上にコンタクトホールを形成す
る際、半導体基板の損傷や多量のエッチングロスを生じ
させずにコンタクトホールを形成する工程を含む半導体
装置の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
装置の高集積化、高性能化が進展するに伴い、そのゲー
ト電極のデザインルールもクォーターミクロンあるいは
それ以下に縮小され、かつ半導体装置を構成するトラン
ジスタのソース・ドレイン領域が狭くなることでコンタ
クトホールの形成が困難になってきている。そこで、か
かる高集積半導体装置において、特にSRAM(Sta
tic Random Access Memory)
等においては、しばしばゲート電極間の狭いソース・ド
レイン領域への自己整合的なコンタクトホールの形成が
行われている。このコンタクトホールは、SAC(Se
lf Aligned Contact)と呼ばれてい
る。 【0003】SAC形成のためのエッチングにおいて
は、ゲート電極は、ストッパーとなる絶縁体膜、例えば
窒化シリコン膜により囲まれていなければならない。し
かしながら、ソース・ドレイン領域と素子分離領域に対
して、ボーダレスとなるコンタクトホールを形成させる
ときには、ゲート電極やボーダレス部となる素子分離領
域は、エッチングストッパーとして機能する窒化シリコ
ン膜で覆う必要があるのに対し、シェアードコンタクト
ホール(ゲート電極とソース・ドレイン領域用のコンタ
クトホールを1つで共有させたもの)やゲート電極上へ
のコンタクトホールを形成する領域は、SAC形成のた
めのエッチングにさきがけ、ゲート電極上の窒化シリコ
ン膜を除去する必要がある。 【0004】ゲート電極上の窒化シリコン膜を除去する
方法としては、窒化シリコン膜上にレジスト膜をフォト
リソグラフィー法で形成し、前記レジスト膜をマスクに
したドライエッチングにより行う方法がある。この方法
は、ゲート電極幅が広く、マスクの位置合わせ余裕が充
分なとき、比較的に容易に実施することができる。しか
しながら、高集積化に対応するために、ゲート電極幅が
より狭くなると、フォトリソグラフィーでのマスク合わ
せが困難になり、マスクの開口部が、ソース・ドレイン
領域、あるいは素子分離領域にかかる状態になる。 【0005】この状態でドライエッチングを行うと、ソ
ース・ドレイン領域では、SAC形成用に設けた窒化シ
リコン膜のエッチオフに加え、半導体基板上へのエッチ
ング損傷を生じさせる。また、素子分離領域でもSAC
形成用に設けた窒化シリコン膜のエッチオフを生じ、そ
の結果、SAC形成時には素子分離領域の多量なエッチ
ロスが発生する。 【0006】図2(a)〜(j)に、窒化シリコン膜に
覆われたゲート電極において、SAC、ゲート電極上コ
ンタクト、シェアードコンタクトが共存する構造の従来
の半導体装置の製造方法を示す。半導体基板(シリコン
基板)1上に素子分離領域12を形成し、ゲート絶縁膜
(ゲート酸化膜)2の形成後に、導電膜(多結晶シリコ
ン膜)3、第一の窒化シリコン膜4を成膜し、窒化シリ
コン膜4上にゲート電極形成用のレジスト膜5を形成す
る(図2(a)参照)。レジスト膜5をマスクとして、
ドライエッチング技術により第一の窒化シリコン膜4を
エッチングし(図2(b)参照)、レジスト膜5を除去
した後(図2(c)参照)、エッチングされた第一の窒
化シリコン膜4をマスクとして導電膜3をドライエッチ
ング技術によりエッチングすることでゲート電極3aを
形成する(図2(d)参照)。 【0007】その後、第二の窒化シリコン膜6を全面に
成長させ(図2(e)参照)、エッチバックを行うこと
により、ゲート電極3aの側面に第二の窒化シリコン膜
からなるサイドウォールスペーサー6aを形成する(図
2(f)参照)。更に、SAC形成時のエッチストッパ
ーとなる第三の窒化シリコン膜7を全面に形成する(図
2(g)参照)。なお、図2(g)では、サイドウォー
ルスペーサーは窒化シリコン膜からなるため、第三の窒
化シリコン膜との境界は図示していない。 【0008】このようにしてゲート電極3aを窒化シリ
コン膜で覆った後、ゲート電極上のコンタクトホール開
口用のレジスト膜8の形成をフォトリソグラフィー技術
にて行う。この場合、ゲート電極幅が狭くなると、フォ
トリソグラフィー技術でのマスク合わせが困難となり、
レジスト膜8のコンタクトホールパターンの一部がソー
ス・ドレイン領域、あるいは素子分離領域12にかかる
状態(A部)となる(図2(h)参照)。 【0009】この状態でドライエッチングを行うと、ソ
ース・ドレイン領域では、SAC加工用に設けた窒化シ
リコン膜7のエッチオフに加え、半導体基板1上にエッ
チング損傷が生じる。また、素子分離領域でもSAC加
工用に設けた窒化シリコン膜7のエッチオフを生じる
(図2(i)参照)。更に、SAC、ゲート電極上のコ
ンタクトホール及びシェアードコンタクトホール形成用
のレジスト膜9の形成をフォトリソグラフィー技術で行
う。次いで、レジスト膜9を用いてドライエッチングに
より各コンタクトホールを形成する。この場合、窒化シ
リコン膜7がエッチオフされている領域(A部)で、素
子分離領域の多量なエッチロスが生じる(図2(j)参
照)。 【0010】このように、窒化シリコン膜に覆われたゲ
ート電極上にコンタクトホールを形成する際、フォトリ
ソグラフィーでのマスクずれが生じた場合は、レジスト
膜のコンタクトホールパターンの一部がソース・ドレイ
ン領域、あるいは素子分離領域にかかる状態になり、ソ
ース・ドレイン領域ではエッチングによる損傷が、また
ボーダレスとなる素子分離領域ではSAC加工時のエッ
チストッパーとなるべき窒化シリコン膜のエッチオフ
と、その後のSAC加工での多量の酸化シリコン膜のロ
スが生じてしまい、ジャンクションリーク等の問題が発
生していた。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を鑑みて、ソース・ドレイン領域での損傷やボーダレス
となる素子分離領域でのSAC加工時のエッチストッパ
ーとなるべき窒化シリコンのエッチオフを生じさせない
ために、ゲート電極加工時の工夫により、コンタクトを
とる必要があるゲート電極上には窒化シリコン膜を形成
しないようにすることで、エッチオフの原因となってい
るゲート電極上の窒化シリコン膜を除去する工程をなく
すことができることを見出し本発明に至った。かくして
本発明によれば、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して
形成された導電層上に、後の工程でゲート電極上にコン
タクトホールを形成する領域以外のゲート電極を形成す
る領域には第一の窒化シリコン膜を形成する工程と、 【0012】ゲート電極上にコンタクトホールを形成す
る領域にはレジスト膜を形成する工程と、前記第一の窒
化シリコン膜とレジスト膜とを第一のマスクとして導電
層をエッチングすることによりゲート電極を形成する工
程と、レジスト膜を除去した後、ゲート電極及びその上
の第一の窒化シリコン膜の側面に第二の窒化シリコン膜
からなるサイドウォールスペーサーを形成する工程と、 【0013】全面に第三の窒化シリコン膜と層間絶縁膜
をこの順で形成する工程と、第二のマスクを用いて、第
三の窒化シリコン膜をストッパーとするセルフアライン
コンタクトエッチングと、レジスト膜が除去されたゲー
ト電極上にコンタクトホールを形成するエッチングと
を、層間絶縁膜に対して同時に行いコンタクトホールを
形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法が提供される。 【0014】 【発明の実施の形態】本発明では、トランジスタのよう
な半導体装置のゲート電極とソース・ドレイン領域とを
一つのコンタクトホールで接続させる領域やゲート電極
上にコンタクトホールを形成させる領域の窒化シリコン
膜をエッチングにて除去する工程を省くために、ゲート
電極形成時にコンタクトをとる必要のあるゲート電極上
の窒化シリコン膜を予め除去しておくことを特徴の一つ
としている。具体的には、半導体基板上にゲート絶縁
膜、ゲート電極形成用の導電層及び窒化シリコン膜を積
層し、その上にコンタクトをとる必要のないゲート電極
形成用のパターンをレジスト膜にて形成する。このレジ
スト膜をマスクとして、導電層をストッパーとして窒化
シリコン膜のみドライエッチングする。この後、O2
ラズマアッシング等によりレジスト膜を除去する。 【0015】その後、窒化シリコン膜を全面に成長さ
せ、エッチバックを行うことにより、ゲート電極の側面
に窒化シリコン膜のサイドウォールを形成し、更にSA
C加工時のエッチストッパーとなる窒化シリコン膜を全
面形成する。従来はここでゲート電極上の窒化シリコン
膜を除去する工程が必要となり、窒化シリコン膜のエッ
チオフに加え、半導体基板上にはエッチング損傷が生じ
る可能性があった。しかし、本発明ではこの工程が必要
でないためエッチング損傷が生じる恐れが少ない。更
に、全面に層間絶縁膜を形成し、狭いソース・ドレイン
領域と素子分離領域に対してボーダレスとなるコンタク
ト形成用のレジスト膜をマスクにして、窒化シリコン膜
をエッチストッパーとする酸化膜エッチング(SAC)
エッチングを実施しても、SACエッチングのエッチス
トッパーとなる窒化シリコン膜の前工程でのエッチオフ
がないため、素子分離領域の多量なロスの発生を防ぐこ
とができる。 【0016】以下、本発明を図1(a)〜(i)を用い
て更に具体的に説明する。図1(a)〜(i)は、本発
明の半導体装置の製造方法の概略断面工程図である。図
中、参照番号1は半導体基板、2はゲート絶縁膜、3は
導電層、4は第一の窒化シリコン膜、5はレジスト膜、
6は第二の窒化シリコン膜、7は第三の窒化シリコン
膜、8はレジスト膜、9はレジスト膜、10は層間絶縁
膜、11はレジスト膜、12は素子分離領域を意味す
る。 【0017】まず、図1(a)に示すように、素子分離
領域12が所望の位置に形成された半導体基板1上にゲ
ート絶縁膜2、導電層3及び第一の窒化シリコン膜4を
この順で形成し、ゲート電極の形成を所望する領域にレ
ジスト膜5を第一の窒化シリコン膜4上に形成する。但
し、ゲート電極上にコンタクトホールの形成を所望する
領域にはレジスト膜5を形成しない。半導体基板として
は、特に限定されず、シリコン基板のような元素基板、
シリコンゲルマニウム基板のような化合物基板等が挙げ
られる。また、素子分離領域としては、LOCOS法に
より形成された酸化シリコン膜、高濃度に不純物を注入
した不純物層等が挙げられる。この内、素子分離領域が
酸化シリコン膜からなることが好ましい。 【0018】ゲート絶縁膜としては、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、及びこれら膜の積層体が挙げられる。
また、ゲート絶縁膜の厚さは、その種類により異なる
が、例えば、0.002〜0.005μmとすることが
できる。ゲート絶縁膜の形成方法は、半導体基板及びゲ
ート絶縁膜の種類により異なるが、熱酸化法、CVD
法、スパッタ法等が挙げられる。導電層としては、ゲー
ト電極として好適な材料であれば特に限定されない。例
えば、アルミニウム、銅等の金属層、多結晶シリコン、
高融点金属(例えば、チタン、タングステン等)のシリ
サイド等のシリコン系層、及びこれら層の積層体が挙げ
られる。導電層の厚さは、その種類により異なるが、例
えば、0.1〜0.3μmとすることができる。導電層
の形成方法としては、その種類に応じて、CVD法、ス
パッタ法、エピタキシャル法、蒸着法等を適宜選択する
ことができる。第一の窒化シリコン膜の厚さは、例え
ば、0.1〜0.3μmとすることができる。第一の窒
化シリコン膜の形成方法は、CVD法、スパッタ法等が
挙げられる。レジスト膜の形成方法は、特に限定され
ず、公知のフォトリソグラフィー技術が利用できる。 【0019】次に、図1(b)に示すように、レジスト
膜5をマスクとし、導電層3をエッチストッパーとし
て、第一の窒化シリコン膜4をエッチングする。ここ
で、エッチングは通常ドライエッチングが採用される。
例えば、RIE装置を用い、圧力50〜100mTor
r、RFパワー400〜800W、CHF3:CF4:A
r:O2=5〜50sccm:5〜50sccm:50
〜200sccm:5〜15sccmの混合ガスプラズ
マ条件が挙げられる。このエッチングにより、コンタク
トホールの形成を所望する領域の第一の窒化シリコン膜
4は除去される。次に、図1(c)に示すように、レジ
スト膜5をO2プラズマアッシングのような公知の方法
で除去する。 【0020】次いで、図1(d)に示すように、コンタ
クトホールの形成を所望する領域の導電層3上にレジス
ト膜11を形成する。レジスト膜の形成方法は、特に限
定されず、公知のフォトリソグラフィー技術が利用でき
る。次に、図1(e)に示すように、第一の窒化シリコ
ン膜4及びレジスト膜11を第一のマスクとし、ゲート
絶縁膜2をエッチストッパーとして、導電層3をエッチ
ングする。ここで、エッチングは通常ドライエッチング
が採用される。例えば、RIE装置を用い、圧力3〜1
0mTorr、RFパワー300〜600W、Cl2
HBr:He:O2=30〜60sccm:100〜1
50sccm:10〜30sccm:5〜15sccm
の混合ガスプラズマ条件が挙げられる。このエッチング
により、ゲート電極3aが形成される。なお、ゲート電
極形成後、ゲート電極3aをマスクとして不純物を半導
体基板1に注入することで、ソース・ドレイン領域(図
示せず)を形成することができる。 【0021】次に、図1(f)に示すように、レジスト
膜11をO2プラズマアッシングのような公知の方法で
除去した後、全面に第二の窒化シリコン膜6を形成す
る。第二の窒化シリコン膜の厚さは、例えば、0.05
〜0.15μmとすることができる。第二の窒化シリコ
ン膜の形成方法としては、CVD法、スパッタ法等が挙
げられる。次いで、図1(g)に示すように、第二の窒
化シリコン膜6をエッチバックすることにより、ゲート
電極3aの側面に窒化シリコンからなるサイドウォール
スペーサー6aを形成する。 【0022】次に、図1(h)に示すように、全面に第
三の窒化シリコン膜7を形成する。この窒化シリコン膜
7は、SAC加工時のエッチストッパーとなる。第三の
窒化シリコン膜の厚さは、例えば、0.02〜0.05
μmとすることができる。第三の窒化シリコン膜の形成
方法としては、CVD法、スパッタ法等が挙げられる。
なお、図1(h)では、サイドウォールスペーサーは窒
化シリコン膜からなるため、第三の窒化シリコン膜との
境界は図示していない。 【0023】次に、図1(i)に示すように、全面に層
間絶縁膜10を形成した後、例えば、狭いソース・ドレ
イン領域と素子分離領域とに対してボーダレスとなるコ
ンタクトホール形成用のパターンを有するレジスト膜
(第二のマスク)9を形成し、このレジスト膜9をマス
クとし、第三の窒化シリコン膜7をエッチストッパーと
して層間絶縁膜10をエッチング(例えば、ドライエッ
チング)する。このエッチングには、SAC形成用のエ
ッチング、ゲート電極へのコンタクトホール形成用のエ
ッチング、シェアードコンタクトホール形成用のエッチ
ングを含むことができる。この工程では、従来のよう
に、エッチストッパーとしての第三の窒化シリコン膜7
がエッチオフされないため、素子分離領域の多量のロス
は発生しない。この後、コンタクトホール底部に存在す
る第三の窒化シリコン膜7もエッチング除去され各コン
タクトホールが形成される。 【0024】層間絶縁膜としては、窒化シリコン膜に対
して、エッチングレートが大きい材料でありさえすれ
ば、特に限定されず、公知の材料からなる膜をいずれも
使用することができる。例えば、酸化シリコン膜のよう
な絶縁膜が挙げられる。層間絶縁膜の厚さは、例えば
0.7〜1.5μmとすることができる。層間絶縁膜の
形成方法としては、CVD法、焼成法等が挙げられ、C
MP技術により表面が平坦化されていてもよい。この
後、レジスト膜9はO2プラズマアッシングのような公
知の方法で除去される。上記本発明の方法では、コンタ
クトホールの形成を所望するゲート電極上に直接レジス
ト膜を形成する工程(図1(d)に相当)が増えるが、
従来の製造方法の内、図2(h)及び(i)の工程を省
略できるので、全体としてエッチングを1工程省略する
ことができる。 【0025】 【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、ゲート電極形成工程において、コンタクトホールを
形成するゲート電極上の領域には窒化シリコン膜を形成
しないようにすることで、シェアードコンタクトホール
やゲート電極上にのみコンタクトホールを形成するため
に、窒化シリコン膜を除去する工程を省略することがで
きる。この工程の省略で、半導体基板に発生する損傷を
防ぐことができる。また、狭いソース・ドレイン領域に
素子分離領域とボーダレスとなるコンタクトホール(S
AC)を形成する際のエッチングストッパーとなる窒化
シリコン膜のエッチオフをなくすことができるので、そ
の結果、SAC加工時の素子分離領域の多量なロスを防
ぐことができる。以上から、歩留まりと信頼性の向上し
た半導体装置の製造方法を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device including a step of forming a contact hole without causing damage to a semiconductor substrate and a large amount of etching loss when forming a contact hole on a gate electrode covered with a silicon nitride film. And a method for producing the same. 2. Description of the Related Art As the integration and performance of semiconductor devices have advanced, the design rules for gate electrodes have been reduced to quarter micron or less, and semiconductor devices have been developed. It has become difficult to form contact holes due to the narrower source / drain regions of transistors constituting the device. Therefore, in such a highly integrated semiconductor device, in particular, an SRAM (Sta)
tic Random Access Memory)
In such cases, a self-aligned contact hole is often formed in a narrow source / drain region between gate electrodes. This contact hole is formed in the SAC (Se
(If Aligned Contact). In the etching for forming the SAC, the gate electrode must be surrounded by an insulator film serving as a stopper, for example, a silicon nitride film. However, when a borderless contact hole is formed in the source / drain region and the device isolation region, the gate electrode and the device isolation region serving as a borderless portion need to be covered with a silicon nitride film functioning as an etching stopper. On the other hand, a shared contact hole (in which one contact hole for a gate electrode and a source / drain region is shared) and a region where a contact hole is formed on a gate electrode are subjected to etching for forming a SAC. It is necessary to remove the silicon nitride film on the gate electrode. As a method for removing the silicon nitride film on the gate electrode, there is a method in which a resist film is formed on the silicon nitride film by photolithography, and dry etching is performed using the resist film as a mask. This method can be implemented relatively easily when the width of the gate electrode is wide and the margin for mask alignment is sufficient. However, if the width of the gate electrode becomes narrower in order to cope with high integration, it becomes difficult to align the mask by photolithography, and the opening of the mask will be in the source / drain region or the element isolation region. . If dry etching is performed in this state, in the source / drain regions, etching damage to the semiconductor substrate occurs in addition to the etch-off of the silicon nitride film provided for forming the SAC. In addition, even in the element isolation region, SAC
Etching off of the silicon nitride film provided for the formation occurs, and as a result, a large amount of etching loss occurs in the element isolation region at the time of forming the SAC. FIGS. 2A to 2J show a method of manufacturing a conventional semiconductor device having a structure in which an SAC, a contact on a gate electrode, and a shared contact coexist in a gate electrode covered with a silicon nitride film. An element isolation region 12 is formed on a semiconductor substrate (silicon substrate) 1, and after a gate insulating film (gate oxide film) 2 is formed, a conductive film (polycrystalline silicon film) 3 and a first silicon nitride film 4 are formed. Then, a resist film 5 for forming a gate electrode is formed on the silicon nitride film 4 (see FIG. 2A). Using the resist film 5 as a mask,
The first silicon nitride film 4 is etched by a dry etching technique (see FIG. 2B), and after removing the resist film 5 (see FIG. 2C), the etched first silicon nitride film 4 is removed. The gate electrode 3a is formed by etching the conductive film 3 by a dry etching technique as a mask (see FIG. 2D). Thereafter, a second silicon nitride film 6 is grown on the entire surface (see FIG. 2E), and is etched back, so that a side wall spacer made of the second silicon nitride film is formed on the side surface of the gate electrode 3a. 6a is formed (see FIG. 2F). Further, a third silicon nitride film 7 serving as an etch stopper at the time of forming the SAC is formed on the entire surface (see FIG. 2G). In FIG. 2G, since the side wall spacer is made of a silicon nitride film, a boundary with the third silicon nitride film is not shown. After the gate electrode 3a is covered with the silicon nitride film in this manner, a resist film 8 for opening a contact hole on the gate electrode is formed by photolithography. In this case, when the gate electrode width becomes narrow, it becomes difficult to align the mask by photolithography technology,
Part of the contact hole pattern of the resist film 8 is in a state (part A) over the source / drain region or the element isolation region 12 (see FIG. 2H). When dry etching is performed in this state, etching damage occurs on the semiconductor substrate 1 in the source / drain region, in addition to etching off the silicon nitride film 7 provided for SAC processing. Further, the silicon nitride film 7 provided for the SAC processing is also etched off in the element isolation region (see FIG. 2I). Further, a resist film 9 for forming the SAC, the contact hole on the gate electrode and the shared contact hole is formed by photolithography. Next, each contact hole is formed by dry etching using the resist film 9. In this case, a large amount of etch loss occurs in the element isolation region in the region (part A) where the silicon nitride film 7 is etched off (see FIG. 2 (j)). As described above, when a mask shift occurs in photolithography when a contact hole is formed on a gate electrode covered with a silicon nitride film, a part of the contact hole pattern in the resist film becomes a source / drain. In such a case, the silicon nitride film may be damaged by etching in the source / drain regions, and may be etched off in the source / drain regions, and may be etched off in the borderless device isolation regions. A large amount of loss of the silicon oxide film occurs during processing, and problems such as junction leak have occurred. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method of forming a nitride film to serve as an etch stopper during SAC processing in a device isolation region that is damaged in a source / drain region or borderless. In order not to cause silicon etch-off, it is necessary to make a contact during the processing of the gate electrode so that the silicon nitride film is not formed on the gate electrode. The present inventors have found that the step of removing the silicon nitride film on the electrode can be eliminated, and reached the present invention. Thus, according to the present invention, on a conductive layer formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, a region for forming a gate electrode other than a region for forming a contact hole on the gate electrode in a later step is formed. A step of forming one silicon nitride film; a step of forming a resist film in a region where a contact hole is to be formed on the gate electrode; and a step of using the first silicon nitride film and the resist film as a first mask. Forming a gate electrode by etching the conductive layer, and removing the resist film, then forming a sidewall spacer made of a second silicon nitride film on the side surface of the gate electrode and the first silicon nitride film thereon. Forming a third silicon nitride film and an interlayer insulating film on the entire surface in this order; and forming a third nitride film using a second mask. Forming a contact hole by simultaneously performing a self-aligned contact etching using the recon film as a stopper and an etching for forming a contact hole on the gate electrode from which the resist film has been removed, with respect to the interlayer insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device is provided. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, a region where a gate electrode and a source / drain region of a semiconductor device such as a transistor are connected by one contact hole or a region where a contact hole is formed on the gate electrode are formed. In order to omit the step of removing the silicon nitride film by etching, one of the features is that the silicon nitride film on the gate electrode which needs to be contacted when forming the gate electrode is removed in advance. Specifically, a gate insulating film, a conductive layer for forming a gate electrode, and a silicon nitride film are stacked on a semiconductor substrate, and a pattern for forming a gate electrode which does not need to be contacted is formed thereon with a resist film. . Using this resist film as a mask, only the silicon nitride film is dry-etched using the conductive layer as a stopper. Thereafter, the resist film is removed by O 2 plasma ashing or the like. After that, a silicon nitride film is grown on the entire surface and etched back to form a side wall of the silicon nitride film on the side surface of the gate electrode.
A silicon nitride film serving as an etch stopper during C processing is formed on the entire surface. Conventionally, here, a step of removing the silicon nitride film on the gate electrode is required, and in addition to etching off the silicon nitride film, etching damage may occur on the semiconductor substrate. However, in the present invention, since this step is not necessary, there is little possibility that etching damage occurs. Further, an interlayer insulating film is formed on the entire surface, and an oxide film etching (SAC) using a silicon nitride film as an etch stopper by using a resist film for forming a contact which is borderless with respect to the narrow source / drain region and the element isolation region as a mask. )
Even if the etching is performed, since there is no etch-off in the previous step of the silicon nitride film serving as an etch stopper for the SAC etching, a large amount of loss in the element isolation region can be prevented. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (i). 1A to 1I are schematic cross-sectional process diagrams of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 2 denotes a gate insulating film, 3 denotes a conductive layer, 4 denotes a first silicon nitride film, 5 denotes a resist film,
Reference numeral 6 denotes a second silicon nitride film, 7 denotes a third silicon nitride film, 8 denotes a resist film, 9 denotes a resist film, 10 denotes an interlayer insulating film, 11 denotes a resist film, and 12 denotes an element isolation region. First, as shown in FIG. 1A, a gate insulating film 2, a conductive layer 3, and a first silicon nitride film 4 are formed on a semiconductor substrate 1 having element isolation regions 12 formed at desired positions. The resist film 5 is formed on the first silicon nitride film 4 in a region where a gate electrode is desired to be formed. However, the resist film 5 is not formed in a region where a contact hole is desired to be formed on the gate electrode. The semiconductor substrate is not particularly limited, and an element substrate such as a silicon substrate,
A compound substrate such as a silicon germanium substrate may be used. In addition, as the element isolation region, a silicon oxide film formed by a LOCOS method, an impurity layer into which impurities are implanted at a high concentration, and the like can be given. Among these, it is preferable that the element isolation region is made of a silicon oxide film. As the gate insulating film, a silicon oxide film,
A silicon nitride film, and a laminate of these films.
Further, the thickness of the gate insulating film varies depending on the type, but can be, for example, 0.002 to 0.005 μm. The method of forming the gate insulating film depends on the type of the semiconductor substrate and the gate insulating film.
Method, sputtering method and the like. The conductive layer is not particularly limited as long as it is a material suitable for the gate electrode. For example, aluminum, metal layers such as copper, polycrystalline silicon,
Examples include a silicon-based layer such as a silicide of a high melting point metal (for example, titanium, tungsten, or the like), and a laminate of these layers. The thickness of the conductive layer varies depending on the type, but can be, for example, 0.1 to 0.3 μm. As a method for forming the conductive layer, a CVD method, a sputtering method, an epitaxial method, an evaporation method, or the like can be appropriately selected depending on the type. The thickness of the first silicon nitride film can be, for example, 0.1 to 0.3 μm. As a method for forming the first silicon nitride film, a CVD method, a sputtering method, or the like can be given. The method for forming the resist film is not particularly limited, and a known photolithography technique can be used. Next, as shown in FIG. 1B, the first silicon nitride film 4 is etched using the resist film 5 as a mask and the conductive layer 3 as an etch stopper. Here, dry etching is usually employed.
For example, using an RIE apparatus and a pressure of 50 to 100 mTorr
r, RF power 400 to 800 W, CHF 3 : CF 4 : A
r: O 2 = 5 to 50 sccm: 5 to 50 sccm: 50
200200 sccm: a mixed gas plasma condition of 5 to 15 sccm. By this etching, the first silicon nitride film 4 in a region where a contact hole is desired to be formed is removed. Next, as shown in FIG. 1C, the resist film 5 is removed by a known method such as O 2 plasma ashing. Next, as shown in FIG. 1D, a resist film 11 is formed on the conductive layer 3 in a region where a contact hole is desired to be formed. The method for forming the resist film is not particularly limited, and a known photolithography technique can be used. Next, as shown in FIG. 1E, the conductive layer 3 is etched using the first silicon nitride film 4 and the resist film 11 as a first mask and the gate insulating film 2 as an etch stopper. Here, dry etching is usually employed. For example, using an RIE device, pressure 3 to 1
0 mTorr, RF power 300 to 600 W, Cl 2 :
HBr: He: O 2 = 30-60 sccm: 100-1
50 sccm: 10 to 30 sccm: 5 to 15 sccm
Of mixed gas plasma conditions. This etching forms the gate electrode 3a. After forming the gate electrode, a source / drain region (not shown) can be formed by injecting impurities into the semiconductor substrate 1 using the gate electrode 3a as a mask. Next, as shown in FIG. 1F, after removing the resist film 11 by a known method such as O 2 plasma ashing, a second silicon nitride film 6 is formed on the entire surface. The thickness of the second silicon nitride film is, for example, 0.05
0.10.15 μm. As a method for forming the second silicon nitride film, a CVD method, a sputtering method, or the like can be given. Next, as shown in FIG. 1G, a sidewall spacer 6a made of silicon nitride is formed on the side surface of the gate electrode 3a by etching back the second silicon nitride film 6. Next, as shown in FIG. 1H, a third silicon nitride film 7 is formed on the entire surface. This silicon nitride film 7 serves as an etch stopper during SAC processing. The thickness of the third silicon nitride film is, for example, 0.02 to 0.05.
μm. As a method for forming the third silicon nitride film, a CVD method, a sputtering method, or the like can be given.
Note that, in FIG. 1H, since the side wall spacer is made of a silicon nitride film, a boundary with the third silicon nitride film is not shown. Next, as shown in FIG. 1I, after an interlayer insulating film 10 is formed on the entire surface, for example, a contact hole for forming a borderless contact hole with respect to a narrow source / drain region and an element isolation region is formed. A resist film (second mask) 9 having a pattern is formed, and the interlayer insulating film 10 is etched (for example, dry-etched) using the resist film 9 as a mask and the third silicon nitride film 7 as an etch stopper. This etching can include etching for forming a SAC, etching for forming a contact hole in a gate electrode, and etching for forming a shared contact hole. In this step, the third silicon nitride film 7 serving as an etch stopper is
Are not etched off, so that a large amount of loss in the element isolation region does not occur. Thereafter, the third silicon nitride film 7 existing at the bottom of the contact hole is also etched away to form each contact hole. The interlayer insulating film is not particularly limited as long as it is a material having a higher etching rate than the silicon nitride film, and any film made of a known material can be used. For example, an insulating film such as a silicon oxide film can be given. The thickness of the interlayer insulating film can be, for example, 0.7 to 1.5 μm. Examples of the method for forming the interlayer insulating film include a CVD method and a baking method.
The surface may be flattened by the MP technique. Thereafter, the resist film 9 is removed by a known method such as O 2 plasma ashing. According to the method of the present invention, the number of steps of forming a resist film directly on a gate electrode for which a contact hole is desired to be formed (corresponding to FIG. 1D) is increased.
Since the steps of FIGS. 2H and 2I can be omitted from the conventional manufacturing method, one etching step can be omitted as a whole. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a silicon nitride film is not formed in a region on a gate electrode where a contact hole is formed in a gate electrode forming step. In order to form the contact hole only on the shared contact hole or the gate electrode, the step of removing the silicon nitride film can be omitted. Omission of this step can prevent damage to the semiconductor substrate. Also, contact holes (S) which are borderless with the element isolation region are formed in the narrow source / drain region.
Since etch-off of the silicon nitride film serving as an etching stopper when forming (AC) can be eliminated, a large amount of loss in the element isolation region during SAC processing can be prevented. As described above, a method for manufacturing a semiconductor device with improved yield and reliability can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の半導体装置の製造方法の概略工程断面
図である。 【図2】従来の半導体装置の製造方法の概略工程断面図
である。 【符号の説明】 1 半導体基板 2 ゲート絶縁膜 3 導電層 3a ゲート電極 4 第一の窒化シリコン膜 5、8、9、11 レジスト膜 6 第二の窒化シリコン膜 6a サイドウォールスペーサー 7 第三の窒化シリコン膜 10 層間絶縁膜 12 素子分離領域
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional process view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1 semiconductor substrate 2 gate insulating film 3 conductive layer 3 a gate electrode 4 first silicon nitride films 5, 8, 9, 11 resist film 6 second silicon nitride film 6 a sidewall spacer 7 third nitride Silicon film 10 Interlayer insulating film 12 Element isolation region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/11 H01L 27/08 102D Fターム(参考) 4M104 AA01 AA02 BB01 BB02 BB04 BB24 DD02 DD04 DD07 DD16 DD17 EE05 EE09 EE17 FF30 GG09 GG10 GG14 5F033 HH04 HH08 HH11 HH26 KK01 KK04 KK08 KK11 KK26 NN12 NN40 QQ09 QQ25 QQ31 QQ37 QQ48 RR04 RR06 SS08 SS11 SS22 TT08 5F048 AA09 AB01 AC01 BA01 BA14 BB04 BB05 BB08 BB09 BF15 BF16 DA27 DA30 5F083 BS00 GA27 HA06 JA04 JA19 JA35 JA36 JA37 JA39 MA03 MA15 PR03 PR06 PR07 PR09 PR29 PR40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/11 H01L 27/08 102D F-term (Reference) 4M104 AA01 AA02 BB01 BB02 BB04 BB24 DD02 DD04 DD07 DD16 DD17 EE05 EE09 EE17 FF30 GG09 GG10 GG14 5F033 HH04 HH08 HH11 HH26 KK01 KK04 KK08 KK11 KK26 NN12 NN40 QQ09 QQ25 QQ31 QQ37 QQ48 RR04 RR06 SS08 SS11 SS22 TT08 5F048 AA09 BB01 DA01 BA01 BA01 BA01 BA01 BA01 DA01 BA01 JA36 JA37 JA39 MA03 MA15 PR03 PR06 PR07 PR09 PR29 PR40

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形
成された導電層上に、後の工程でゲート電極上にコンタ
クトホールを形成する領域以外のゲート電極を形成する
領域には第一の窒化シリコン膜を形成する工程と、 ゲート電極上にコンタクトホールを形成する領域にはレ
ジスト膜を形成する工程と、 前記第一の窒化シリコン膜とレジスト膜とを第一のマス
クとして導電層をエッチングすることによりゲート電極
を形成する工程と、 レジスト膜を除去した後、ゲート電極及びその上の第一
の窒化シリコン膜の側面に第二の窒化シリコン膜からな
るサイドウォールスペーサーを形成する工程と、 全面に第三の窒化シリコン膜と層間絶縁膜をこの順で形
成する工程と、 第二のマスクを用いて、第三の窒化シリコン膜をストッ
パーとするセルフアラインコンタクトエッチングと、レ
ジスト膜が除去されたゲート電極上にコンタクトホール
を形成するエッチングとを、層間絶縁膜に対して同時に
行いコンタクトホールを形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
Claims: 1. A gate electrode is formed on a conductive layer formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, except for a region where a contact hole is formed on the gate electrode in a later step. Forming a first silicon nitride film in a region; forming a resist film in a region where a contact hole is formed on a gate electrode; forming a first silicon nitride film and a resist film in a first region; A step of forming a gate electrode by etching the conductive layer as a mask; and, after removing the resist film, a sidewall spacer made of a second silicon nitride film on the side surface of the gate electrode and the first silicon nitride film thereon. Forming a third silicon nitride film and an interlayer insulating film on the entire surface in this order; and using a second mask to strike the third silicon nitride film. Forming a contact hole by simultaneously performing a self-aligned contact etching as a stopper and an etching for forming a contact hole on the gate electrode from which the resist film has been removed, with respect to the interlayer insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005064127A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2009064935A (en) * 2007-09-06 2009-03-26 Renesas Technology Corp Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JP2009522819A (en) * 2006-01-09 2009-06-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Structure and method for manufacturing high density MOSFET circuits with different height contact lines

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064127A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2009522819A (en) * 2006-01-09 2009-06-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Structure and method for manufacturing high density MOSFET circuits with different height contact lines
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