JP2004247606A - Photomask, semiconductor device, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク、半導体装置及びその製造方法に関し、特に極微細なサイズのゲート電極を形成する場合に適用して好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年では、デバイスの微細化に伴い、微細パターン及び微細ピッチの形成が困難となってきており、微細パターンを形成するため、1層でフォトマスクを2枚使用する二重露光プロセスが導入されてきている。現在、この二重露光プロセスの中で特に注目されている技術に、いわゆるフェーズエッジ(Phase Edge)技術がある。この技術は、主にゲートの形成時で使用され、極微細サイズのゲートパターンを形成する領域には、通常パターンを形成するマスク(バイナリマスク又はハーフトーン位相シフトマスク)以外に、レベンソン位相シフトマスクが用いられる。レベンソン位相シフトマスクは、ゲート電極になるパターンの一方側で0相、他方側でπ相となるシフタを配置することにより、この領域の光の振幅を反転させ、コントラストを高くする効果を持つ。これにより、100nm以下のサイズのパターンでさえ安定して形成することを可能としている。
【0003】
図14は、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートパターンの従来の形成方法を示す概略平面図である。なお、本明細書では、活性領域に存する比較的幅狭の部位をゲート電極、活性領域外に存する比較的幅広の部位をゲート配線と呼び、ゲート電極及びゲート配線からゲートが構成されるものとして説明する。
【0004】
図14(a)では、通常のゲート配線パターンを形成する第1のマスクのパターンイメージ101を示している。ゲート電極パターンになる個所が幅広に形成されているが、これはレベンソン位相シフトマスクである第2のマスクのパターンイメージ102との位置合わせ余裕を確保するために予め大きく形成されたものである。図14(b)では、第2のマスクのパターンイメージ102を示している。これは、左右の透過領域部分の位相が0とπとなるように形成されたマスクであり、その間に挟まれた部分がゲート電極パターンとなる。第1のマスクと第2のマスクとを重ね合わせた様子を図14(c)に示す。これら2枚のマスクを連続してウェーハ上に転写することにより、図14(d)に示すゲートパターン103を形成する。
【0005】
図15及び図16は、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。各図において、上段がゲート電極の部位を、後段がゲート配線の部位をそれぞれ示す。
【0006】
先ず、素子分離構造102の形成により活性領域103が形成されたシリコン基板101(図15(a))上に、ゲート絶縁膜104を成膜する(図15(b))。次いで、ポリシリコン膜105、ハードマスク106、反射防止膜107及びレジスト108を順次成膜する(図15(c))。
【0007】
この状態のシリコン基板101上において、先ほど説明したフェーズエッジ技術により、ゲートパターンをレジスト108に転写し、レジストパターン109を形成する(図16(a))。このレジストパターン109をマスクとし、反射防止膜107、ハードマスク106、ポリシリコン膜105及びゲート絶縁膜104をエッチング加工する。
【0008】
この時、ゲート電極の性能を上げることを目的として、エッチング工程でトリミングプロセスを使用する場合がある。トリミングプロセスを使用することにより、レジストパターン109で形成したゲート電極寸法よりも幅狭のパターンに加工することができる(図16(b))。
【0009】
そして、全面にシリコン酸化膜を堆積した後の異方性エッチングにより、ポリシリコン膜105の両側面にサイドウォール110を形成し、不純物のイオン注入によりソース/ドレイン111を形成する(図16(c))。
【0010】
同様に、レジストパターンよりも細くゲート電極パターンを形成できるプロセスについて、図17〜図21を用いて説明する。これは一般には、トレンチゲートと呼ばれる構造である。
【0011】
先ず、素子分離構造102の形成により活性領域103が形成されたシリコン基板101(図17(a))上に、例えばシリコン酸化膜からなる保護膜121を成膜する(図17(b))。次いで、ポリシリコン膜105を形成(図17(c))した後、反射防止膜107及びレジスト108を順次成膜する(図18(a))。
【0012】
この状態のシリコン基板101上において、先ほど説明したフェーズエッジ技術により、ゲートパターンをレジスト108に転写し、レジストパターン109を形成する(図18(b))。このレジストパターン109をマスクとし、反射防止膜107、ポリシリコン膜105及び保護膜121をエッチング加工する(図18(c))。
【0013】
次いで、不純物のイオン注入によりソース/ドレイン111を形成した後、ポリシリコン膜105を埋め込むように絶縁膜112を堆積し(図19(a))、この絶縁膜112をポリシリコン膜105の上面が露出するまで化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)する(図19(b))。
【0014】
次いで、ポリシリコン膜105及び保護膜121を除去(図19(c))した後、絶縁膜112に形成された溝113の内壁を覆うように絶縁膜112上に他の絶縁膜114を形成し(図20(a))、全面の異方性エッチングにより溝113の内壁にサイドウォール115を形成する(図20(b))。この時にゲート電極部分がシュリンクされる。
【0015】
そして、ゲート絶縁膜116(図20(c))、導電膜117(図21(a))を順次形成した後、この導電膜117をゲート絶縁膜116の上面が露出するまで化学機械研磨する(図21(b))。
【0016】
【特許文献1】
特開平11−260699号公報
【特許文献2】
特開2000−260701号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような微細パターンを形成するフェーズエッジ技術にもいくつかの問題が存在する。
【0018】
問題点1として、シフタの大きさがある。ゲート電極になるパターンでは、レベンソン位相シフトマスクにより形成された暗部により、設計値通りに細く加工されるため、パターンが断線する等の懸念はない。しかしながら、ゲート配線になるパターンでは、シフタ配置は非常に大きな問題となる。ピッチが大きく配線パターンとシフタパターンとの距離が十分にある場合には問題ないが、デバイスの微細化に伴いこの間隔が狭くなると、ゲート配線がシフタに近づき過ぎ、シフタの影響を受けることで、シフタと隣接する部分のみパターンが細くなったり、甚だしくは断線する等の問題が生じる。対策としてシフタの大きさを制限する等の方法が考えられるが、高いコントラストを得るためには、ある程度の大きさのシフタ幅が必要であることから、対策としては不充分なものとなる。
【0019】
図22は、問題点1であるゲート配線パターンの細りについて説明するための概略平面図である。
図22(a)に示すように、ゲート配線パターン201の他に活性領域202付近に他のゲート配線パターン203が存する場合、このゲート配線パターン203に図22(b)のレベンソン位相シフトマスクを重ねて露光すると、図22(c)のようにシフタ204とゲート配線パターン203との距離が近づきすぎることに起因して、図22(d)のようにゲート配線パターン203の一部が狭く加工されてしまう。このようなパターン配置がゲート配線パターン201の両脇に存在すると、断線する場合もある。
【0020】
また、上記の問題とシフタの大きさの確保から、デバイス面積をシュリンクする際の障害にもなっている。
【0021】
問題点2は、ゲート電極パターンの歪みである。フェーズエッジ技術に特有のものではないが、超微細レジストパターンでは現像後のベーク処理やエッチング処理時にゲート電極パターンがゲート配線パターンに引っ張られるように変形する(ゲート電極パターンに捻れや歪みが生じる)。特に近年、導入されてきているエッチングによるトリミング技術(レジストパターンを等方的にエッチングし、シュリンクする技術)によりこの現象は大きくなっている。これによりゲート電極パターンの寸法均一性はもとより、設計通りの位置にゲート電極パターンが形成されないため、他の層とのショートマージンを狭くするなどの問題が発生する。
【0022】
図23は、問題点2であるゲート電極パターンに繋がるゲート配線パターンが非対称である場合に起こる場合について説明するための概略平面図である。
図23(a)は、ゲート配線パターンがゲート電極パターンの上下でサイズが異なっている場合について記載している。このゲート電極パターンに図23(b)のレベンソン位相シフトマスクを図23(c)のように重ねて露光する。この場合、ゲート電極の寸法が広い場合には問題とならないが、狭く形成されるゲート電極の場合、レジストパターンでは現像後のベークにより、レジストの多く存在しているゲート配線パターンに引っ張られるようにゲート電極パターンが変形する(ゲート電極パターンに捻れや歪みが生じる。)。また、エッチングを行うことにより、この変形はより大きいものとなる場合がある。
【0023】
問題点3は、ゲート電極パターンのシュリンクである。近年では、レジストパターンで形成できる寸法よりも幅狭のゲート電極が必要とされており、先にも述べたが、エッチング時にトリミングプロセスを行う場合がある。この時、ゲート電極パターンと一緒にゲート配線パターンもシュリンクされることとなり、配線抵抗を大きくすることとなる。設計段階から、トリミングされる分だけ太くしようとしても配線ピッチの問題(ピッチが小さく、レジストパターンが解像できずショートする場合)で容易に改善できない場合がある。
【0024】
本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたものであり、シフタ幅の制限解消が容易になると共に、ゲート配線パターンの細り、断線及び後退の発生や、ゲート電極パターンの歪みを防止し、デバイス面積のシュリンク処理も容易となり、極微細ゲートの寸法均一性を向上させることが可能となるフォトマスク、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。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0026】
本発明のフォトマスクは、ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを形成するためのフォトマスクであって、二重露光によりゲート電極パターンのみを形成するための各マスクパターンを有する第1のマスク及び第2のマスクと、ゲート配線パターンを形成するためのマスクパターンを有する第3のマスクとを含む。
【0027】
本発明の半導体装置は、ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを有する半導体装置であって、前記ゲート電極は、島状に形成されており、前記ゲート配線は、前記ゲート電極の上層で前記ゲート電極と接続されるように形成されている。
【0028】
本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを形成するに際して、第1のマスク及び第2のマスクを用いた二重露光処理により、ゲート電極パターンのみを形成する工程と、第3のマスクを用いた露光処理により、ゲート配線パターンを形成する工程とを含む。
【0029】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
本発明者は、フェーズエッジ技術に伴う上述した3つの問題点、即ちレベンソン位相シフトマスクのシフタのサイズ、ゲート電極パターンの歪み、及びゲート電極パターンのシュリンクの各問題点を一挙に解決するため、ゲート電極パターンとゲート配線パターンを別々のマスクを用いて形成することに想到した。
【0030】
具体例を図1に示す。ここでは特に、問題点1に対応した解決法を説明する。先ず、2枚のマスクを用いてゲート電極パターンを形成する。図1(a)にバイナリマスク又はハーフトーン位相シフトマスクである第1のマスクのパターンイメージ1を、図1(b)にレベンソン位相シフトマスクである第2のマスクのパターンイメージ2をそれぞれ示す。図1(a)のように、第1のマスクのパターンイメージ1は、活性領域11に対応した幅広の対称形状を有している。他方、図1(b)のように、第2のマスクのパターンイメージ2は、左右の透過領域部分の位相が0とπとなるように形成されたマスクであり、その間に挟まれた幅狭の部分がゲート電極パターンとなる。このように、第1のマスクと第2のマスクとを重ね合わせて露光することにより、第2のマスクのパターンイメージ2に倣った幅狭のゲート電極パターンが形成される。
【0031】
続いて、ゲート配線パターンを形成する。図1(c)にバイナリマスク又はハーフトーン位相シフトマスクである第3のマスクのパターンイメージ3を示す。この第3のマスクは、形成されたゲート電極の上層でこれとゲート配線パターンが接続されるように配置される。第3のマスクを用いて露光することにより、第3のマスクのパターンイメージ3に倣った幅広のゲート配線パターンが形成される。第1〜第3のマスクを全て重ね合わせてゲート電極パターン12及びゲート配線パターン13が露光される様子を図1(d)に示す。
【0032】
このようなフォトマスクの構造では、ゲート電極パターン12とゲート配線パターン13とを異なるマスクで形成するものであるため、ゲート電極パターンの形成時に使用する第2のマスクのシフタとゲート配線パターン13とが干渉することがなく、例えば素子活性領域11に隣接するゲート配線パターン13の細りや断線の防止になると同時に、ゲート配線パターン13に依存してシフタの大きさが制限されることが防止される。
【0033】
他の具体例を図2に示す。ここでは特に、問題点2に対応した解決法を説明する。
図2(a),(b)は図1(a),(b)と同様である。図2(c)では、特に問題点2に言及するために、便宜上1本のゲートパターンのみを示す。第1〜第3のマスクを全て重ね合わせてゲート電極パターン12及びゲート配線パターン13が露光されるイメージを図1(d)に示す。
【0034】
このようなフォトマスクの構造では、ゲート電極パターン12とゲート配線パターン13とを異なるマスクで形成するものであるため、図2(a)のように、ゲート電極パターン12に対応した第1のマスクのパターンイメージ1の形状に制約がなく、図示のように対称形状とすることができるため、ゲート配線パターン13が単純な直線形状となる。これにより、ゲート電極パターン12に懸かるストレスが均一となり、ゲート電極パターンの歪みや捻れの発生が防止され、均一な寸法でゲート電極を形成することが可能となる。
【0035】
また、図1,図2のようなフォトマスクの構造では、問題点3の解決、即ちゲートをシュリンクする際に配線パターンを細めることなく、ゲート電極パターンのみをシュリンクすることが可能となる。
【0036】
更に、このフォトマスクの構造では、素子面積の縮小化にも寄与する。図3はこのデバイス縮小効果について説明するための概略平面図である。図3(a),(b)のように、従来のフェーズエッジ技術では、ゲート電極パターンの引き出し部分でゲート電極パターンの寸法均一性を高めるため、余分な領域を設けることが不可避であった。これに対して本発明では、図3(c),(d)((c)が(a)に、(d)が(b)に対応している。)のように、ゲート電極パターンと上層との接合部を上下に配置することにより、活性領域11上でも接合部を配置することができ、素子面積の更なる縮小化が可能となる。
【0037】
このように、本発明によれば、フェーズエッジ技術を使用した微細ピッチの微細なゲートパターンを形成するにおいて、ゲート電極パターンの形成とゲート配線パターンの形成とを分離して行うことにより、シフタ幅の制限解消が容易になると共に、配線パターン部分の細りや断線、後退等を防止し、ゲート電極パターンの歪みの発生も防止して、デバイス面積のシュリンクも容易に可能となる。
【0038】
−本発明の具体的な諸実施形態−
(第1の実施形態)
ここでは、トリミングプロセスを使用したMOSトランジスタの製造方法について説明する。各図において、上段がゲート電極の部位を、後段がゲート配線の部位をそれぞれ示す。
【0039】
先ず、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法による素子分離構造22の形成により活性領域23が形成されたシリコン基板21(図4(a))上に、ゲート絶縁膜24を成膜する(図4(b))。次いで、膜厚100nm程度のポリシリコン膜25、シリコン酸化膜からなる膜厚20nm〜30nm程度のハードマスク26、膜厚80nm程度の有機型の反射防止膜27及び化学増幅型ArFポジレジストである膜厚250nm程度のレジスト28を順次成膜する(図4(c))。
【0040】
この状態のシリコン基板21上において、先ほど例えば図1を用いて説明したフェーズエッジ技術により、ゲート電極パターンをレジスト28に転写し、レジストパターン29を形成する(図5(a))。この時に使用するフォトマスクは、ArF用ハーフトーン位相シフトマスク(HTPSM:透過率6%)である第1のマスクと、ArF用レベンソン型位相シフトマスクである第2のマスクから構成される。それぞれの露光条件は、ハーフトーン位相シフトマスクについてはNA=0.75の1/2輪帯照明(σ=0.425/0.85)、露光量を180J/m2程度とし、レベンソン型位相シフタマスクについてはNA=0.75でσ=0.4、露光量が80J/m2〜100J/m2程度とする。ここで、ゲート電極パターンは、その両先端部分がほぼ対称な形状になっていることが必要である(先にも記述したが、非対称形状であると、パターンの捻れや歪みの原因となる。)。
【0041】
続いて、レジストパターン29をマスクとし、反射防止膜27、ハードマスク26、ポリシリコン膜25及びゲート絶縁膜24をエッチング加工し、島状のゲート電極41を形成する。
【0042】
この時、ゲート電極の性能を上げることを目的として、エッチング工程でトリミングプロセスを使用する。トリミングプロセスにより、ポリシリコン膜25をレジストパターン29で形成したゲート電極寸法よりも幅狭のパターンに加工することができる(図5(b))。ここで実行するトリミングは、有機系材料であるレジストと、ポリシリコン及びシリコン酸化膜からなるバルク部分のみをシュリンクするタイプのものである。条件としては、Cl2/O2の混合ガスを用い、ガス流量をそれぞれ20sccm/30sccm〜50sccm程度とし、ソース/バイアスをそれぞれ200W/30W程度とした。圧力を1.33Pa(10mTorr)程度、エンドポイントを使用し、30%のオーバーエッチング条件とした。このトリミングにより、バルク部分も含めて両側で40nm程度のトリミングがなされる。その後、レジストパターン29及びバルク部分をエッチング用マスクとしてポリシリコン膜25をドライエッチングする。
【0043】
今回は使用しなかったが、ポリシリコン膜を安定してエッチングするために、ポリシリコン膜上にシリコン酸化膜を50nm程度の膜厚で成膜しても良い。このシリコン酸化膜は、ハードマスクとして使用し、トリミングされたレジストパターンとバルク部分とをハードマスクに一度転写し、このハードマスクパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする。その後、このシリコン酸化膜をウェットエッチングにより除去する。
【0044】
続いて、全面にシリコン酸化膜を堆積した後の異方性エッチングにより、ポリシリコン膜25の両側面にサイドウォール30を形成し、不純物のイオン注入によりソース/ドレイン31を形成する(図5(c))。
【0045】
続いて、ポリシリコン膜25を埋め込むように高密度プラズマ酸化膜(HDP)である絶縁膜32を堆積し(図6(a))、この絶縁膜32をポリシリコン膜25の上面が露出するまで化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)する(図6(b))。
【0046】
続いて、ポリシリコン膜33を膜厚100nm程度に成膜 (図6(c)) した後、ポリシリコン膜33上に再び有機型の反射防止膜34及び化学増幅型ArFポジレジストであるレジスト35をそれぞれ80nm程度及び250nm程度の膜厚に形成する(図7(a))。
【0047】
この状態のシリコン基板21上において、先ほど例えば図1を用いて説明したフェーズエッジ技術により、ゲート配線パターンをレジスト35に転写し、レジストパターン36を形成する(図7(b))。この時のフォトマスクは、ArF用ハーフトーン位相シフトマスク(HTPSM:透過率6%)である第3のマスクを用いる。露光条件は、NA=0.75の1/2輪帯照明(σ=0.425/0.85)、露光量を150J/m2〜200J/m2程度とする。
【0048】
この場合に使用するフォトマスクは、先に形成したゲート電極パターンを2次元的に包括する形状であることが必要である。また、上層と接合するために形成される部分は、2次元的に活性領域と重なる部分に形成されていることが望ましい(デバイス面積縮小化が容易となる。)。
【0049】
そして、レジストパターン36をエッチングマスクとし、反射防止膜34及びポリシリコン膜33をエッチング加工し、ゲート電極41の上層でこれと接続されるようにゲート配線42を形成する。
これらの工程を順に行うことで、ゲート電極41及びゲート配線42からなる極微細のゲート43が形成される。
【0050】
しかる後、層間絶縁膜やコンタクト孔、配線層等の形成を経て、MOSトランジスタを完成させる。
【0051】
以上説明したように、本実施形態によれば、シフタ幅の制限解消が容易になると共に、ゲート配線パターンの細り、断線及び後退の発生や、ゲート電極パターンの歪みを防止し、デバイス面積のシュリンク処理も容易となり、極微細ゲートの寸法均一性を向上させることが可能となる。
【0052】
(第2の実施形態)
ここでは、トレンチゲートプロセスを使用したMOSトランジスタの製造方法について説明する。各図において、上段がゲート電極の部位を、後段がゲート配線の部位をそれぞれ示す。
【0053】
先ず、素子分離構造22の形成により活性領域23が形成されたシリコン基板21(図8(a))上に、シリコン酸化膜からなる膜厚1nm〜2nm程度の保護膜51を成膜する(図8(b))。次いで、膜厚100nm程度のポリシリコン膜25を形成(図8(c))した後、膜厚80nm程度の有機型の反射防止膜27及び化学増幅型ArFポジレジストである膜厚250nm程度のレジスト28を順次成膜する(図9(a))。
【0054】
この状態のシリコン基板21上において、先ほど例えば図1を用いて説明したフェーズエッジ技術により、ゲート電極パターンをレジスト28に転写し、レジストパターン29を形成する(図9(b))。この時に使用するフォトマスクは、バイナリマスク(COG)である第1のマスクと、ArF用レベンソン型位相シフトマスクである第2のマスクから構成される。ここで、第1のマスクと第2のマスクとは、同一のフォトマスクに形成されている。それぞれの露光条件は、バイナリマスクについてはNA=0.75の1/2輪帯照明(σ=0.425/0.85)、露光量を180J/m2程度とし、レベンソン型位相シフタマスクについてはNA=0.75でσ=0.4、露光量が80J/m2〜100J/m2程度とする。ここで、転写されるゲート電極パターンは、その両先端部分がほぼ対称な形状になっていることが必要である(先にも記述したが、非対称形状であると、パターンの捻れや歪みの原因となる。)。
【0055】
続いて、レジストパターン29をマスクとし、反射防止膜27、ポリシリコン膜25及び保護膜51をエッチング加工し、ポリシリコン膜25を島状のゲート電極形状とする(図9(c))。
【0056】
今回は使用しなかったが、ポリシリコン膜を安定してエッチングするために、ポリシリコン膜上にシリコン酸化膜を50nm程度の膜厚で成膜しても良い。このシリコン酸化膜は、ハードマスクとして使用し、レジストパターンをハードマスクに一度転写し、このハードマスクパターンをマスクとしてポリシリコン膜をエッチングする。
【0057】
続いて、ポリシリコン膜25の両側におけるシリコン基板21に不純物をイオン注入し、ソース/ドレイン31を形成する。
【0058】
続いて、ポリシリコン膜25を埋め込むように高密度プラズマ酸化膜(HDP)である絶縁膜32を堆積し(図10(a))、この絶縁膜32をポリシリコン膜25の上面が露出するまで化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)する(図10(b))。
【0059】
続いて、ポリシリコン膜25及び保護膜51をウェットエッチングにより除去(図10(c))した後、当該除去により絶縁膜32に形成された溝52の内壁を覆うように絶縁膜32上に他の絶縁膜53を形成し(図11(a))、全面の異方性エッチングにより溝52の内壁に膜厚15nm程度のサイドウォール54を形成する(図11(b))。この時にゲート電極となる部分が30nm程度シュリンクされる。
【0060】
続いて、シリコン酸化窒化膜(SiON)からなる膜厚1nm程度のゲート絶縁膜55(図11(c))、例えばタングステンからなる膜厚100nm程度の導電膜56(図12(a))を順次形成する。
【0061】
続いて、導電膜56上に再び有機型の反射防止膜57及び化学増幅型ArFポジレジストであるレジスト58をそれぞれ80nm程度及び250nm程度の膜厚に形成する(図12(b))。
【0062】
この状態のシリコン基板21上において、先ほど例えば図1を用いて説明したフェーズエッジ技術により、ゲート配線パターンをレジスト58に転写し、レジストパターン59を形成する(図12(c))。この時のフォトマスクは、ArF用ハーフトーン位相シフトマスク(HTPSM:透過率6%)である第3のマスクを用いる。露光条件は、NA=0.75の1/2輪帯照明(σ=0.425/0.85)、露光量を150J/m2〜200J/m2程度とする。
【0063】
この場合に使用するフォトマスクは、先に形成したゲート電極パターンを2次元的に包括する形状であることが必要である。また、上層と接合するために形成される部分は、2次元的に活性領域と重なる部分に形成されていることが望ましい(デバイス面積縮小化が容易となる。)。
【0064】
そして、レジストパターン59をエッチングマスクとし、反射防止膜57及び導電膜56をエッチング加工し、溝51の島状電極形状に倣ったゲート電極61及び上層でこれと一体形成されるようにゲート配線62を形成する(図13)。これらの工程を順に行うことで、ゲート電極61及びゲート配線62が一体形成されてなる極微細のゲート63が形成される。
【0065】
以上説明したように、本実施形態によれば、シフタ幅の制限解消が容易になると共に、ゲート配線パターンの細り、断線及び後退の発生や、ゲート電極パターンの歪みを防止し、デバイス面積のシュリンク処理も容易となり、極微細ゲートの寸法均一性を向上させることが可能となる。
【0066】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0067】
(付記1)ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを形成するに際して、
第1のマスク及び第2のマスクを用いた二重露光処理により、ゲート電極パターンのみを形成する工程と、
第3のマスクを用いた露光処理により、ゲート配線パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0068】
(付記2)前記第1及び第2のマスクの少なくとも一方は位相シフトマスクであることを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
【0069】
(付記3)転写される前記ゲート電極パターンが活性領域上に位置することを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
【0070】
(付記4)転写される前記ゲート電極パターンの2次元形状は、前記活性領域から引き出される両先端部分が対称形状であることを特徴とする付記3に記載の半導体装置の製造方法。
【0071】
(付記5)前記ゲート配線パターンの形成領域は、前記ゲート電極パターンの形成領域を包括することを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0072】
(付記6)ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを形成するためのフォトマスクであって、
二重露光によりゲート電極パターンのみを形成するための各マスクパターンを有する第1のマスク及び第2のマスクと、
ゲート配線パターンを形成するためのマスクパターンを有する第3のマスクと
を含むことを特徴とするフォトマスク。
【0073】
(付記7)前記第1のマスク及び前記第2のマスクの少なくとも一方は位相シフトマスクであることを特徴とする付記6に記載のフォトマスク。
【0074】
(付記8)前記第1のマスク及び前記第2のマスクの前記各マスクパターンは、前記二重露光により転写される前記ゲート電極パターンの2次元形状が活性領域から引き出される両先端部分が対称形状となるものであることを特徴とする付記6又は7に記載のフォトマスク。
【0075】
(付記9)前記第3のマスクの前記マスクパターンにより転写される前記ゲート配線パターンの形成領域は、前記第1のマスク及び前記第2のマスクの前記各マスクパターンの二重露光により転写される前記ゲート電極パターンの形成領域を包括することを特徴とする付記6〜8のいずれか1項に記載のフォトマスク。
【0076】
(付記10)ゲート電極及びゲート配線からなるゲートを有する半導体装置であって、
前記ゲート電極は、島状に形成されており、
前記ゲート配線は、前記ゲート電極の上層で前記ゲート電極と接続されるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【0077】
(付記11)前記ゲート電極は、基板の活性領域上に形成されていることを特徴とする付記10に記載の半導体装置。
【0078】
(付記12)前記ゲート電極の2次元形状は、前記活性領域から引き出される両先端部分が対称形状であることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
【0079】
(付記13)前記ゲート配線は、前記ゲート電極上を覆うように形成されていることを特徴とする付記10〜12のいずれか1項に記載の半導体装置。
【0080】
(付記14)前記ゲート電極は、前記基板上に設けられた絶縁膜に形成された電極形状の溝を埋め込むように形成されていることを特徴とする付記10〜13のいずれか1項に記載の半導体装置。
【0081】
【発明の効果】
本発明によれば、フェーズエッジ技術を使用した極微細ピッチの極微細ゲートパターンを形成する際に、ゲート電極パターンの形成とゲート配線パターンの形成を分離して行うことにより、シフタ幅の制限解消が容易になると共に、ゲート配線パターンの細り、断線及び後退の発生や、ゲート電極パターンの歪みを防止し、デバイス面積のシュリンク処理も容易となり、極微細ゲートの寸法均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による二重露光技術を用いたゲート電極及び配線パターンの形成方法を示す概略平面図である。
【図2】本発明による二重露光技術を用いたゲート電極及び配線パターンの形成方法を示す概略平面図である。
【図3】本発明による二重露光技術を用いたゲート電極及び配線パターンの形成方法による素子面積の縮小化効果を説明するための概略平面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図5】図4に引き続き、本発明の第1の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図6】図5に引き続き、本発明の第1の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図7】図6に引き続き、本発明の第1の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図9】図8に引き続き、本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図10】図9に引き続き、本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図11】図10に引き続き、本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図12】図11に引き続き、本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図13】図12に引き続き、本発明の第2の実施形態によるMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図14】従来の二重露光技術を用いたゲート電極及び配線パターンの形成方法を示す概略平面図である。
【図15】レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図16】図15に引き続き、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図17】レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図18】図17に引き続き、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図19】図18に引き続き、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図20】図19に引き続き、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図21】図20に引き続き、レベンソン位相シフトマスクを用いたフェーズエッジ技術によるゲートの従来の形成方法を示す概略平面図である。
【図22】問題点1であるゲート配線パターンの細りについて説明するための概略平面図である。
【図23】問題点2であるゲート電極パターンに繋がるゲート配線パターンが非対称である場合に起こる場合について説明するための概略平面図である。
【符号の説明】
1 第1のマスクのパターンイメージ
2 第2のマスクのパターンイメージ
3 第3のマスクのパターンイメージ
11,23 活性領域
12 ゲート電極パターン
13 ゲート配線パターン
21 シリコン基板
22 素子分離構造
24,55 ゲート絶縁膜
25,33 ポリシリコン膜
26 ハードマスク
27,34,57 反射防止膜
28,35,58 レジスト
29,36,59 レジストパターン
30 サイドウォール
31 ソース/ドレイン
32,53 絶縁膜
41,61 ゲート電極
42,62 ゲート配線
43,63 ゲート
51 保護膜
52 溝
56 導電膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photomask, a semiconductor device, and a method of manufacturing the same, and is particularly preferably applied to a case where a gate electrode having an extremely fine size is formed.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of devices, it has become difficult to form fine patterns and fine pitches. In order to form fine patterns, a double exposure process using two photomasks in one layer has been introduced. ing. At present, a so-called phase edge technique is one of the techniques that have received special attention in this double exposure process. This technique is mainly used at the time of forming a gate. In a region where a gate pattern of an extremely fine size is formed, in addition to a mask (binary mask or halftone phase shift mask) for forming a normal pattern, a Levenson phase shift mask is used. Is used. The Levenson phase shift mask has an effect of inverting the amplitude of light in this region by arranging a shifter having a 0 phase on one side and a π phase on the other side of a pattern serving as a gate electrode, thereby increasing contrast. This makes it possible to stably form even a pattern having a size of 100 nm or less.
[0003]
FIG. 14 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate pattern by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask. In this specification, a relatively narrow portion existing in the active region is referred to as a gate electrode, a relatively wide portion existing outside the active region is referred to as a gate wiring, and a gate is constituted by the gate electrode and the gate wiring. explain.
[0004]
FIG. 14A shows a
[0005]
FIGS. 15 and 16 are schematic plan views showing a conventional gate forming method by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask. In each figure, the upper part shows the part of the gate electrode, and the latter part shows the part of the gate wiring.
[0006]
First, a
[0007]
On the
[0008]
At this time, a trimming process may be used in the etching step in order to improve the performance of the gate electrode. By using the trimming process, it can be processed into a pattern narrower than the gate electrode dimension formed by the resist pattern 109 (FIG. 16B).
[0009]
Then,
[0010]
Similarly, a process capable of forming a gate electrode pattern thinner than a resist pattern will be described with reference to FIGS. This is a structure generally called a trench gate.
[0011]
First, a
[0012]
On the
[0013]
Next, after the source /
[0014]
Next, after removing the
[0015]
Then, after sequentially forming the gate insulating film 116 (FIG. 20C) and the conductive film 117 (FIG. 21A), the
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-11-260699
[Patent Document 2]
JP 2000-260701 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, the phase edge technique for forming such a fine pattern also has some problems.
[0018]
The first problem is the size of the shifter. In the pattern to be the gate electrode, the pattern is thinned according to the design value by the dark portion formed by the Levenson phase shift mask, and there is no concern that the pattern is disconnected. However, in a pattern to be a gate wiring, the shifter arrangement is a very serious problem. There is no problem if the pitch is large and the distance between the wiring pattern and the shifter pattern is sufficient, but if this spacing is reduced due to the miniaturization of the device, the gate wiring will be too close to the shifter and will be affected by the shifter. There are problems such as the pattern becoming thinner only in the portion adjacent to the shifter and severe disconnection. As a countermeasure, a method such as limiting the size of the shifter can be considered. However, since a certain size of the shifter width is required to obtain high contrast, the countermeasure is insufficient.
[0019]
FIG. 22 is a schematic plan view for explaining the thinning of the gate wiring pattern, which is the first problem.
As shown in FIG. 22A, when another
[0020]
Further, the above problem and the securing of the size of the shifter are obstacles to shrinking the device area.
[0021]
The second problem is distortion of the gate electrode pattern. Although not unique to the phase edge technology, the gate electrode pattern is deformed so as to be pulled by the gate wiring pattern during baking or etching after development in an ultra-fine resist pattern (the gate electrode pattern is twisted or distorted). . In particular, this phenomenon is increasing due to a trimming technique by etching (a technique of isotropically etching and shrinking a resist pattern), which has been recently introduced. As a result, not only the dimensional uniformity of the gate electrode pattern but also the gate electrode pattern is not formed at the designed position, and thus a problem such as narrowing a short margin with another layer occurs.
[0022]
FIG. 23 is a schematic plan view for explaining a
FIG. 23A illustrates a case where the size of the gate wiring pattern is different from that of the gate electrode pattern above and below the gate electrode pattern. The gate electrode pattern is exposed by overlapping the Levenson phase shift mask of FIG. 23B as shown in FIG. In this case, there is no problem when the size of the gate electrode is large, but in the case of a narrow gate electrode, the resist pattern is pulled by the gate wiring pattern where a large amount of resist exists due to baking after development. The gate electrode pattern is deformed (torsion or distortion occurs in the gate electrode pattern). Further, by performing etching, this deformation may be larger.
[0023]
[0024]
The present invention has been made in view of the above problems, and it is easy to eliminate the limitation of the shifter width, and at the same time, it is possible to prevent the thinning of the gate wiring pattern, the occurrence of disconnection and receding, and the distortion of the gate electrode pattern, An object of the present invention is to provide a photomask, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same, which facilitate shrink processing of a device area and improve dimensional uniformity of an ultrafine gate.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has reached various aspects of the invention described below.
[0026]
The photomask of the present invention is a photomask for forming a gate including a gate electrode and a gate wiring, and has a first mask and a first mask having respective mask patterns for forming only a gate electrode pattern by double exposure. 2 and a third mask having a mask pattern for forming a gate wiring pattern.
[0027]
The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a gate including a gate electrode and a gate wiring, wherein the gate electrode is formed in an island shape, and the gate wiring is formed on the gate electrode in a layer above the gate electrode. It is formed so that it may be connected to.
[0028]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming only a gate electrode pattern by a double exposure process using a first mask and a second mask when forming a gate including a gate electrode and a gate wiring. Forming a gate wiring pattern by exposure using a third mask.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
-Basic gist of the present invention-
The present inventor solves the above-mentioned three problems associated with the phase edge technology at once, namely, the size of the shifter of the Levenson phase shift mask, the distortion of the gate electrode pattern, and the problem of shrinkage of the gate electrode pattern. The inventors have conceived of forming a gate electrode pattern and a gate wiring pattern using different masks.
[0030]
A specific example is shown in FIG. Here, a solution corresponding to Problem 1 will be described. First, a gate electrode pattern is formed using two masks. FIG. 1A shows a pattern image 1 of a first mask which is a binary mask or a halftone phase shift mask, and FIG. 1B shows a
[0031]
Subsequently, a gate wiring pattern is formed. FIG. 1C shows a
[0032]
In such a photomask structure, the gate electrode pattern 12 and the gate wiring pattern 13 are formed using different masks. Therefore, the shifter of the second mask used when forming the gate electrode pattern and the gate wiring pattern 13 are formed. Does not interfere, for example, preventing the thinning or disconnection of the gate wiring pattern 13 adjacent to the element
[0033]
Another specific example is shown in FIG. Here, a solution corresponding to
FIGS. 2A and 2B are the same as FIGS. 1A and 1B. In FIG. 2C, only one gate pattern is shown for the sake of convenience in order to particularly refer to
[0034]
In such a photomask structure, since the gate electrode pattern 12 and the gate wiring pattern 13 are formed using different masks, the first mask corresponding to the gate electrode pattern 12 is formed as shown in FIG. Since there is no restriction on the shape of the pattern image 1 and it can be made symmetrical as shown in the figure, the gate wiring pattern 13 has a simple linear shape. This makes the stress applied to the gate electrode pattern 12 uniform, prevents the gate electrode pattern from being distorted or twisted, and allows the gate electrode to be formed with uniform dimensions.
[0035]
In the structure of the photomask as shown in FIGS. 1 and 2, it is possible to solve the
[0036]
Further, the structure of the photomask contributes to a reduction in the element area. FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the device reduction effect. As shown in FIGS. 3A and 3B, in the conventional phase edge technology, it is inevitable to provide an extra region in order to increase the dimensional uniformity of the gate electrode pattern at the lead-out portion of the gate electrode pattern. On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 3C and 3D (FIG. 3C corresponds to FIG. 3A and FIG. 3D corresponds to FIG. 3B). By arranging the junctions vertically with each other, the junctions can be arranged also on the
[0037]
As described above, according to the present invention, in forming a fine gate pattern with a fine pitch using the phase edge technology, the formation of the gate electrode pattern and the formation of the gate wiring pattern are performed separately, so that the shifter width is reduced. , The thinning, disconnection, receding, and the like of the wiring pattern portion are prevented, and the occurrence of distortion of the gate electrode pattern is prevented, so that the device area can be easily shrunk.
[0038]
-Specific embodiments of the present invention-
(1st Embodiment)
Here, a method for manufacturing a MOS transistor using a trimming process will be described. In each figure, the upper part shows the part of the gate electrode, and the latter part shows the part of the gate wiring.
[0039]
First, a
[0040]
On the
[0041]
Subsequently, using the resist pattern 29 as a mask, the
[0042]
At this time, a trimming process is used in the etching step for the purpose of improving the performance of the gate electrode. By the trimming process, the
[0043]
Although not used this time, a silicon oxide film having a thickness of about 50 nm may be formed on the polysilicon film in order to stably etch the polysilicon film. The silicon oxide film is used as a hard mask, the trimmed resist pattern and the bulk portion are transferred once to the hard mask, and the polysilicon film is etched using the hard mask pattern as a mask. Thereafter, the silicon oxide film is removed by wet etching.
[0044]
Subsequently, sidewalls 30 are formed on both side surfaces of the
[0045]
Subsequently, an insulating
[0046]
Subsequently, after a
[0047]
On the
[0048]
The photomask used in this case needs to have a shape that two-dimensionally covers the previously formed gate electrode pattern. Further, it is desirable that a portion formed for bonding with the upper layer is formed in a portion that two-dimensionally overlaps the active region (device area can be easily reduced).
[0049]
Then, using the resist
By performing these steps in order, a very
[0050]
Thereafter, a MOS transistor is completed through formation of an interlayer insulating film, a contact hole, a wiring layer, and the like.
[0051]
As described above, according to the present embodiment, it is easy to eliminate the limitation of the shifter width, and it is possible to prevent the thinning, disconnection and receding of the gate wiring pattern and the distortion of the gate electrode pattern, and to reduce the shrinkage of the device area. Processing is also facilitated, and the dimensional uniformity of the ultrafine gate can be improved.
[0052]
(Second embodiment)
Here, a method of manufacturing a MOS transistor using a trench gate process will be described. In each figure, the upper part shows the part of the gate electrode, and the latter part shows the part of the gate wiring.
[0053]
First, on the silicon substrate 21 (FIG. 8A) on which the active region 23 is formed by forming the
[0054]
On the
[0055]
Subsequently, using the resist pattern 29 as a mask, the
[0056]
Although not used this time, a silicon oxide film having a thickness of about 50 nm may be formed on the polysilicon film in order to stably etch the polysilicon film. The silicon oxide film is used as a hard mask, a resist pattern is transferred once to the hard mask, and the polysilicon film is etched using the hard mask pattern as a mask.
[0057]
Subsequently, impurities are ion-implanted into the
[0058]
Subsequently, an insulating
[0059]
Subsequently, after the
[0060]
Subsequently, a
[0061]
Subsequently, an
[0062]
On the
[0063]
The photomask used in this case needs to have a shape that two-dimensionally covers the previously formed gate electrode pattern. Further, it is desirable that a portion formed for bonding with the upper layer is formed in a portion that two-dimensionally overlaps the active region (device area can be easily reduced).
[0064]
Then, using the resist
[0065]
As described above, according to the present embodiment, it is easy to eliminate the limitation of the shifter width, and it is possible to prevent the thinning, disconnection and receding of the gate wiring pattern and the distortion of the gate electrode pattern, and to reduce the shrinkage of the device area. Processing is also facilitated, and the dimensional uniformity of the ultrafine gate can be improved.
[0066]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0067]
(Supplementary Note 1) In forming a gate including a gate electrode and a gate wiring,
Forming only the gate electrode pattern by a double exposure process using the first mask and the second mask;
Forming a gate wiring pattern by exposure using a third mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
[0068]
(Supplementary note 2) The method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 1, wherein at least one of the first and second masks is a phase shift mask.
[0069]
(Supplementary Note 3) The method for manufacturing a semiconductor device according to
[0070]
(Supplementary note 4) The method of manufacturing a semiconductor device according to
[0071]
(Supplementary Note 5) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 1 to 4, wherein the formation region of the gate wiring pattern includes the formation region of the gate electrode pattern.
[0072]
(Supplementary Note 6) A photomask for forming a gate including a gate electrode and a gate wiring,
A first mask and a second mask each having a mask pattern for forming only a gate electrode pattern by double exposure,
A third mask having a mask pattern for forming a gate wiring pattern;
A photomask comprising:
[0073]
(Supplementary note 7) The photomask according to supplementary note 6, wherein at least one of the first mask and the second mask is a phase shift mask.
[0074]
(Supplementary Note 8) In each of the mask patterns of the first mask and the second mask, a two-dimensional shape of the gate electrode pattern transferred by the double exposure is drawn from an active region, and both end portions are symmetrical. 8. The photomask according to attachment 6 or 7, wherein
[0075]
(Supplementary Note 9) The formation region of the gate wiring pattern transferred by the mask pattern of the third mask is transferred by double exposure of each of the mask patterns of the first mask and the second mask. 9. The photomask according to any one of supplementary notes 6 to 8, wherein the photomask covers a formation region of the gate electrode pattern.
[0076]
(Supplementary Note 10) A semiconductor device having a gate including a gate electrode and a gate wiring,
The gate electrode is formed in an island shape,
The semiconductor device, wherein the gate wiring is formed above the gate electrode so as to be connected to the gate electrode.
[0077]
(Supplementary Note 11) The semiconductor device according to supplementary note 10, wherein the gate electrode is formed on an active region of the substrate.
[0078]
(Supplementary note 12) The semiconductor device according to
[0079]
(Supplementary Note 13) The semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 10 to 12, wherein the gate wiring is formed so as to cover the gate electrode.
[0080]
(Supplementary note 14) The semiconductor device according to any one of Supplementary notes 10 to 13, wherein the gate electrode is formed so as to fill an electrode-shaped groove formed in an insulating film provided on the substrate. Semiconductor device.
[0081]
【The invention's effect】
According to the present invention, when forming an extremely fine gate pattern with an extremely fine pitch using a phase edge technique, the formation of the gate electrode pattern and the formation of the gate wiring pattern are performed separately, thereby eliminating the limitation of the shifter width. In addition, the thinning, disconnection and receding of the gate wiring pattern and the distortion of the gate electrode pattern can be prevented, the device area can be easily shrunk, and the dimensional uniformity of the ultra-fine gate can be improved. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a method for forming a gate electrode and a wiring pattern using a double exposure technique according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a method of forming a gate electrode and a wiring pattern using a double exposure technique according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view for explaining an effect of reducing a device area by a method of forming a gate electrode and a wiring pattern using a double exposure technique according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the MOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing method of the MOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing method of the MOS transistor according to the first embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing method of the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 10;
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 11;
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the MOS transistor according to the second embodiment of the present invention in the order of steps, following FIG. 12;
FIG. 14 is a schematic plan view showing a method for forming a gate electrode and a wiring pattern using a conventional double exposure technique.
FIG. 15 is a schematic plan view showing a conventional gate forming method by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask.
FIG. 16 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask, following FIG. 15;
FIG. 17 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask.
FIG. 18 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask, following FIG. 17;
FIG. 19 is a schematic plan view showing a conventional gate forming method by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask, following FIG. 18;
FIG. 20 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask, following FIG. 19;
FIG. 21 is a schematic plan view showing a conventional method of forming a gate by a phase edge technique using a Levenson phase shift mask, following FIG. 20;
FIG. 22 is a schematic plan view for explaining a thinning of a gate wiring pattern which is a problem 1.
FIG. 23 is a schematic plan view for explaining a
[Explanation of symbols]
1. Pattern image of the first mask
2 Pattern image of the second mask
3 Pattern image of the third mask
11,23 Active area
12 Gate electrode pattern
13 Gate wiring pattern
21 Silicon substrate
22 Element isolation structure
24,55 Gate insulating film
25,33 polysilicon film
26 Hard Mask
27, 34, 57 Anti-reflective coating
28, 35, 58 resist
29,36,59 resist pattern
30 Sidewall
31 source / drain
32,53 insulating film
41,61 Gate electrode
42,62 Gate wiring
43, 63 gate
51 Protective film
52 grooves
56 conductive film
Claims (9)
第1のマスク及び第2のマスクを用いた二重露光処理により、ゲート電極パターンのみを形成する工程と、
第3のマスクを用いた露光処理により、ゲート配線パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。When forming a gate composed of a gate electrode and a gate wiring,
Forming only the gate electrode pattern by a double exposure process using the first mask and the second mask;
Forming a gate wiring pattern by an exposure treatment using a third mask.
二重露光によりゲート電極パターンのみを形成するための各マスクパターンを有する第1のマスク及び第2のマスクと、
ゲート配線パターンを形成するためのマスクパターンを有する第3のマスクと
を含むことを特徴とするフォトマスク。A photomask for forming a gate including a gate electrode and a gate wiring,
A first mask and a second mask each having a mask pattern for forming only a gate electrode pattern by double exposure,
A third mask having a mask pattern for forming a gate wiring pattern.
前記ゲート電極は、島状に形成されており、
前記ゲート配線は、前記ゲート電極の上層で前記ゲート電極と接続されるように形成されていることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device having a gate including a gate electrode and a gate wiring,
The gate electrode is formed in an island shape,
The semiconductor device, wherein the gate wiring is formed above the gate electrode so as to be connected to the gate electrode.
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---|---|---|---|
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