JP2006173288A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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正昭 篠原
Takahiro Maruyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a pattern free from edge roughness. <P>SOLUTION: A processed film is formed on a substrate, and a first material film is formed to serve as a first mask. The first material film is subjected to etching for the formation of the first mask. Furthermore, a second material film serving as a second mask is formed on the whole surface of the substrate including the surface of the first mask, and then the second material film is subjected to etching so as to leave the second material film on the side of the first mask for the formation of the second mask. Thereafter, the processed film is subjected to etching using the first and second mask as a mask for the formation of the pattern free from edge roughness. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は半導体装置の製造方法に関する。さらに具体的には、露光及びエッチング工程を含むパターン形成方法を備える半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a pattern forming method including exposure and etching processes.

近年、半導体装置等の高度集積化、微細化に伴い、その製造工程において形成される各パターンの微細化が進んでいる。一般に、被加工膜にパターンを形成する場合、被加工膜上に、パターンの形成されたレジストマスク、あるいは、このようなレジストマスクをマスクとして形成されたハードマスクを形成し、これらをマスクとして被加工膜をエッチングする。   In recent years, with the high integration and miniaturization of semiconductor devices and the like, each pattern formed in the manufacturing process has been miniaturized. In general, when a pattern is formed on a film to be processed, a resist mask having a pattern formed thereon or a hard mask formed using such a resist mask as a mask is formed on the film to be processed, and these are used as masks. The processed film is etched.

ここで、レジストマスクを形成する場合、光リソグラフィによるレジストの露光と、現像処理とを行う。従って、レジストパターンの一層の微細化に対応するため、光リソグラフィにおいて用いる露光装置の解像度向上のため、露光波長の短波長化等の研究が進められている。   Here, in the case of forming a resist mask, resist exposure by photolithography and development processing are performed. Therefore, in order to cope with further miniaturization of the resist pattern, researches such as shortening of the exposure wavelength are being advanced in order to improve the resolution of the exposure apparatus used in photolithography.

一方、たとえば、65nmテクノロジノード世代において、AG-ANDフラッシュメモリでは、最小幅55nmのアシストゲートの形成が必要となる。このように、パターンが微細化に伴う露光光の短波長化、焦点深度の浅化により、光リソグラフィにおける露光のマージンが少なくなり、エッジラフネスの問題が無視できなくなっている。ここで、エッジラフネスとは、レジストパターンのエッジが一定とならず、パターンごとに、あるいは、ひとつのパターンの中で変動してしまうことを言い、露光時における光コントラストの低下や、レジスト組成の不均一等に起因して発生するものである。このようなエッジラフネスによるレジストパターンのサイズの変動は、そのまま、被加工膜に転写され、被加工膜に形成されるパターン形状を様々に変動させてしまうため問題である。   On the other hand, for example, in the 65 nm technology node generation, in the AG-AND flash memory, it is necessary to form an assist gate having a minimum width of 55 nm. As described above, due to the shortening of the wavelength of exposure light and the reduction of the depth of focus accompanying the miniaturization of the pattern, the exposure margin in photolithography is reduced, and the problem of edge roughness cannot be ignored. Here, the edge roughness means that the edge of the resist pattern is not constant, and varies from pattern to pattern or within a single pattern. It is caused by non-uniformity. Such a change in the size of the resist pattern due to edge roughness is a problem because the pattern shape that is transferred to the film to be processed and formed on the film to be processed is changed variously.

従って、このようなレジストのエッジラフネスの問題を解消するため、レジストパターン形成後に、形成されたパターンを覆うように、レジストパターンの軟化温度より高い耐熱温度を有する膜を形成してりフローさせることにより、レジストパターンのエッジラフネスを解消する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in order to eliminate the problem of the edge roughness of the resist, after forming the resist pattern, a film having a heat resistance temperature higher than the softening temperature of the resist pattern is formed and flowed so as to cover the formed pattern. Thus, a technique for eliminating the edge roughness of the resist pattern has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−152977号公報JP 2004-152977 A

上述したように、半導体装置の微細化が進むにつれて、光リソグラフィ工程における露光マージンを確保することが困難となっている。また、レジストのエッジラフネスは、形成するパターン形状に変動を与えることとなり、デバイスの特性を劣化させる。従って、微細化するパターンに対応できるように、エッジラフネスの低減を図る必要がある。   As described above, it is difficult to secure an exposure margin in the photolithography process as the semiconductor device is miniaturized. Further, the edge roughness of the resist gives a variation to the pattern shape to be formed, and deteriorates the device characteristics. Therefore, it is necessary to reduce the edge roughness so as to cope with a pattern to be miniaturized.

上述したように、レジストパターンを膜で覆ってリフローさせることにより、エッジラフネスを解消する技術があるが、レジストパターンを溶解させることによるパターン寸法の制御は困難であり、精密にパターンを形成する方法が望まれる。また、広く半導体装置の製造方法に対応するためには、レジストパターン形成直後のリフローだけでなく、他の手段によるエッジラフネスの解消方法も必要である。   As described above, there is a technique for eliminating edge roughness by covering and reflowing a resist pattern with a film, but it is difficult to control pattern dimensions by dissolving the resist pattern, and a method for accurately forming a pattern Is desired. Further, in order to widely correspond to a method for manufacturing a semiconductor device, not only reflow immediately after the formation of a resist pattern but also a method for eliminating edge roughness by other means is necessary.

従って、この発明は、パターンに影響を与えるエッジラフネスを小さく抑えて、正確なパターン転写を実現できるよう改良した半導体装置の製造方法を提供するものである。   Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, which is improved so as to realize accurate pattern transfer while minimizing edge roughness affecting the pattern.

この発明の半導体装置の製造方法は、基板上に、被加工膜を形成する被加工膜形成工程と、前記被加工膜上に、第1マスクの材料膜である第1材料膜を形成する第1材料膜形成工程と、前記第1材料膜をエッチングして、第1マスクを形成する第1マスク形成工程と、前記第1マスク表面に、第2マスクの材料膜である第2材料膜を形成する第2材料膜形成工程と、前記第1マスクの側面に前記第2材料膜を残すように、前記第2材料膜をエッチングすることにより、第2マスクを形成する第2マスク形成工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクをマスクとして、前記被加工膜をエッチングするエッチング工程と、を備えるものである。   According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a film forming process for forming a film to be processed on a substrate, and a first material film that is a material film for a first mask are formed on the film to be processed. A first material film forming step, a first mask forming step of etching the first material film to form a first mask, and a second material film as a material film of a second mask on the surface of the first mask. A second material film forming step for forming, and a second mask forming step for forming a second mask by etching the second material film so as to leave the second material film on a side surface of the first mask. And an etching step of etching the film to be processed using the first mask and the second mask as a mask.

あるいは、この発明の半導体装置の製造方法は、基板に、第1電極の材料膜である第1導電膜を形成する第1導電膜形成工程と、前記第1導電膜上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、前記第1導電膜及び前記第1絶縁膜をエッチングして、所定の間隔をおいて配置された第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記基板の、前記第1電極及び前記第1絶縁膜に挟まれた領域上に、第2電極の材料膜である第2導電膜を形成する第2導電膜形成工程と、前記第1絶縁膜を除去する第1絶縁膜除去工程と、前記第2導電膜及び前記第1電極を含む基板表面上に、第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、前記第2絶縁膜上に、第3電極の材料膜である第3導電膜を形成する第3導電膜形成工程と、前記第3導電膜を、前記第1電極と交わる方向に、所定の間隔を空けて配置されるようにエッチングして、第3電極を形成する第3電極形成工程と、前記第3電極をマスクとして、前記第2絶縁膜の、少なくとも前記第2電極上に配置され、かつ、表面が露出している部分を除去する第2絶縁膜除去工程と、前記第2導電膜の、前記第2絶縁膜が除去されることにより表面が露出した部分を除去して、第2電極を形成する第2電極形成工程と、を備えるものである。
そして、前記第1電極形成工程、あるいは、前記第3電極形成工程において、上記この発明の半導体装置の製造方法を適用し、前記第1導電膜及び前記第1絶縁膜、あるいは、前記第3導電膜を前記被加工膜として、エッチングするものである。
Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first conductive film forming step of forming a first conductive film that is a material film of the first electrode on a substrate, and a first insulating film on the first conductive film Forming a first insulating film, etching the first conductive film and the first insulating film to form first electrodes arranged at predetermined intervals, and A second conductive film forming step of forming a second conductive film as a material film of the second electrode on a region of the substrate sandwiched between the first electrode and the first insulating film; and A first insulating film removing step for removing; a second insulating film forming step for forming a second insulating film on the substrate surface including the second conductive film and the first electrode; and on the second insulating film; A third conductive film forming step of forming a third conductive film that is a material film of the third electrode; and A third electrode forming step of forming a third electrode by etching so as to be arranged at a predetermined interval in a direction intersecting with the electrode; and using the third electrode as a mask, at least the second insulating film, A second insulating film removing step for removing a portion of the second electrode that is disposed on the second electrode, and the surface is exposed by removing the second insulating film of the second conductive film; And a second electrode forming step of forming a second electrode by removing the portion that has been removed.
Then, in the first electrode forming step or the third electrode forming step, the semiconductor device manufacturing method of the present invention is applied, and the first conductive film and the first insulating film or the third conductive film is applied. Etching is performed using the film as the film to be processed.

この発明においては、エッチングにおけるマスクを形成する際に、まず、第1マスクを形成した後で、第1マスクの表面を覆う第2マスクの材料膜を形成し、エッチングにより、第1マスクの側面に第2マスクを残すようにする。このようにすることにより、第1マスクに含まれる、パターン側面のエッジラフネスが、第2マスクにより埋め込まれて、正確なパターンを形成することができる。   In the present invention, when forming a mask in etching, first, after forming the first mask, a second mask material film is formed to cover the surface of the first mask, and the side surface of the first mask is formed by etching. The second mask is left on. By doing so, the edge roughness of the pattern side surface included in the first mask is embedded by the second mask, and an accurate pattern can be formed.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
また、以下の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及する場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
また、以下、この明細書において、単に、「基板」と称する場合には、Si基板等の支持基板上に、その時点で形成されている各膜等を含んで表すものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
In addition, in the following embodiments, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., the reference is made unless otherwise specified or the number is clearly specified in principle. The number is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
Hereinafter, in this specification, when simply referred to as “substrate”, each film formed at that time on a supporting substrate such as a Si substrate is included.

実施の形態1.
実施の形態1においては、半導体装置の製造工程において広く用いることができるパターンの形成方法について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法について説明するためのフロー図である。また、図2〜図5は、パターン形成過程における状態を説明するための模式図であり、各図において、(a)は、上面を表し、(b)は、断面を表す。
以下、図1〜図5を参照して、実施の形態1におけるパターンの形成方法について詳細に説明する。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, a pattern forming method that can be widely used in the manufacturing process of a semiconductor device will be described.
FIG. 1 is a flowchart for explaining the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. 2 to 5 are schematic diagrams for explaining states in the pattern formation process. In each figure, (a) represents the upper surface and (b) represents the cross section.
Hereinafter, a pattern forming method according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

まず、図2(a)、2(b)を参照して、Si基板2上に、SiO膜4、SiN膜6を積層する(ステップS102、S104)。ここで、SiO膜4は、最終的にパターンが形成される被加工膜であり、SiN膜6は、ハードマスク形成等におけるSiO膜4のダメージを抑えるために形成されたエッチングストッパ膜である。 First, referring to FIGS. 2A and 2B, the SiO 2 film 4 and the SiN film 6 are stacked on the Si substrate 2 (steps S102 and S104). Here, the SiO 2 film 4 is a film to be processed in which a pattern is finally formed, and the SiN film 6 is an etching stopper film formed to suppress damage to the SiO 2 film 4 in hard mask formation or the like. is there.

次に、SiN膜6上に、アモルファスシリコン(以下、α-Siとする)膜8を形成する(ステップS106)。α-Si膜8は、SiO膜4をパターニングする際に用いるハードマスクを形成するための膜である。その後、α-Si膜8上に、反射防止膜(以下、BARC膜とする)10を形成する(ステップS108)。 Next, an amorphous silicon (hereinafter referred to as α-Si) film 8 is formed on the SiN film 6 (step S106). The α-Si film 8 is a film for forming a hard mask used when the SiO 2 film 4 is patterned. Thereafter, an antireflection film (hereinafter referred to as a BARC film) 10 is formed on the α-Si film 8 (step S108).

次に、BARC膜10上にレジストマスク12を形成する(ステップS110)。レジストマスク12は、BARC膜10の上に、レジストを塗布し、レジストに、露光及び現像処理等を行うことにより形成する。ここで形成されるレジストマスクは、図2(a)に示すように、エッジラフネスを含む状態となっている。   Next, a resist mask 12 is formed on the BARC film 10 (step S110). The resist mask 12 is formed by applying a resist on the BARC film 10 and performing exposure and development processing on the resist. The resist mask formed here includes edge roughness as shown in FIG. 2A.

次に、図3(a)、3(b)を参照して、レジストマスク12をマスクとして、BARC膜10及びα-Si膜8のエッチングを行う(ステップS112)。上述したように、レジストマスク12は、エッジラフネスを含むパターン形状となっている。従って、エッチングされたα-Si膜8aにも、エッジラフネスがそのまま転写される。エッチング後、不要なBARC膜10は、除去される(ステップS114、S116)。   Next, referring to FIGS. 3A and 3B, the BARC film 10 and the α-Si film 8 are etched using the resist mask 12 as a mask (step S112). As described above, the resist mask 12 has a pattern shape including edge roughness. Therefore, the edge roughness is transferred as it is to the etched α-Si film 8a. After the etching, the unnecessary BARC film 10 is removed (Steps S114 and S116).

次に、図4(a)、4(b)を参照して、パターニングされたα-Si膜8aの表面を含む基板全面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、α-Si膜14を堆積する(ステップS118)。α-Si膜14は、基板全面に均一な膜厚で形成する。このとき、膜厚は、α-Si膜8aに含まれ、解消する必要のあるエッジラフネスのうち、最大の周期の半分の膜厚とする。   4A and 4B, an α-Si film 14 is deposited on the entire surface of the substrate including the surface of the patterned α-Si film 8a by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. (Step S118). The α-Si film 14 is formed with a uniform film thickness on the entire surface of the substrate. At this time, the film thickness is included in the α-Si film 8a and is half the maximum period of the edge roughness that needs to be eliminated.

次に、図5(a)、5(b)を参照して、α-Si膜14を、異方性エッチングにより、エッチバックする(ステップS120)。これにより、α-Si膜14aが、α-Si膜8a側面に残る。そして、α-Si膜8aに含まれ、解消する必要のあるエッジラフネス部分が、α-Si膜14aにより埋め込まれた状態となる。従って、-Si膜8a及びα-Si膜14aからなるハードマスク16は、パターンに重大な影響を与えるようなエッジラフネスを含まず、ある程度直線状のラインを有する正確なパターン形状となる。   Next, referring to FIGS. 5A and 5B, the α-Si film 14 is etched back by anisotropic etching (step S120). As a result, the α-Si film 14a remains on the side surface of the α-Si film 8a. Then, the edge roughness portion that is included in the α-Si film 8a and needs to be eliminated is buried in the α-Si film 14a. Therefore, the hard mask 16 composed of the -Si film 8a and the α-Si film 14a does not include edge roughness that has a significant influence on the pattern, and has an accurate pattern shape having a straight line to some extent.

次に、図6(a)、6(b)を参照して、ハードマスク16をマスクとして、SiN膜6のエッチングを行う(ステップS122)。更に、SiN膜6下層のSiO膜4のエッチングを行う(ステップS124)。その後、ハードマスク16を除去し(ステップS126)、SiN膜6をウェットエッチングにより除去することにより、SiO膜4aが、基板上に形成される。 Next, referring to FIGS. 6A and 6B, the SiN film 6 is etched using the hard mask 16 as a mask (step S122). Further, the SiO 2 film 4 under the SiN film 6 is etched (step S124). Thereafter, the hard mask 16 is removed (step S126), and the SiN film 6 is removed by wet etching, whereby the SiO 2 film 4a is formed on the substrate.

以上の説明したように、実施の形態1においては、α-Si膜8をレジストマスク12を用いてパターニングした後、更に、α-Si膜14を堆積してエッチバックを行う。これにより、α-Si膜8aに含まれるエッジラフネスは埋め込まれる。そして、α-Si膜14aとα-Si膜8aとからなる、ハードマスク16は、被加工膜に形成されるパターンに重大な影響を与えるようなエッジラフネスを含まない、所望の形状とすることができる。従って、光リソグラフィによりレジストマスクに形成されたエッジラフネスの影響を抑えて、正確なパターンの形成を行うことができる。   As described above, in the first embodiment, after the α-Si film 8 is patterned using the resist mask 12, the α-Si film 14 is further deposited and etched back. Thereby, the edge roughness included in the α-Si film 8a is embedded. The hard mask 16 composed of the α-Si film 14a and the α-Si film 8a has a desired shape that does not include edge roughness that significantly affects the pattern formed on the film to be processed. Can do. Therefore, an accurate pattern can be formed while suppressing the influence of edge roughness formed on the resist mask by photolithography.

なお、実施の形態1では、SiO膜4をパターニングするためSiN膜6を堆積して、α-Siをハードマスク16として用いた。しかし、ハードマスク16として用いる膜は、α-Siに限るものではない。このような膜の選択は、ハードマスク直下の膜、あるいは被加工膜に対して、十分なエッチング選択比を確保できるものから選択すればよい。 In the first embodiment, an SiN film 6 is deposited to pattern the SiO 2 film 4 and α-Si is used as the hard mask 16. However, the film used as the hard mask 16 is not limited to α-Si. Such a film may be selected from a film that can ensure a sufficient etching selectivity with respect to a film directly under the hard mask or a film to be processed.

具体的に、ハードマスクの、被加工膜(あるいは、ハードマスク直下の膜)に対するエッチング選択比としては、20以上、望ましくは、30、更に望ましくは、40〜50以上のエッチング選択比を確保できるものであると良い。但し、エッチング選択比を十分に確保できないような場合には、例えば、ハードマスクを厚く形成する等の対策をとることもできるため、この発明は、必ずしもこのようなエッチング選択比に限られるものではない。
なお、具体的な、ハードマスクの例としては、例えば、ポリシリコン膜をエッチングするときには、SiO膜、SiN膜等をハードマスクとして用いることができ、SiO膜をエッチングする場合には、α-Si、Poly-Si等を用いることができる。
Specifically, the etching selection ratio of the hard mask to the film to be processed (or the film immediately below the hard mask) is 20 or more, preferably 30, and more preferably 40 to 50 or more. Good thing. However, in the case where the etching selection ratio cannot be secured sufficiently, for example, it is possible to take measures such as forming a hard mask thick, so the present invention is not necessarily limited to such an etching selection ratio. Absent.
As a specific example of the hard mask, for example, when etching a polysilicon film, an SiO 2 film, an SiN film or the like can be used as a hard mask, and when etching an SiO 2 film, α -Si, Poly-Si, or the like can be used.

また、実施の形態1においては、パターニングしたα-Si膜8aに、同一の膜であるα-Si膜14を堆積する場合について説明した。しかし、エッジラフネス解消のために後から堆積する膜は、先に堆積される膜と必ずしも同一である必要はない。但し、先にレジストマスクを用いてパターニングされる膜(実施の形態1では、α-Si膜8)も、後から堆積する膜も、被加工膜(あるいは、ハードマスク直下の膜)に対して、十分なエッチング選択比を確保できる材料である必要がある。この場合の好適なエッチング選択比も、上述のハードマスクの場合に説明したのと同様である。
なお、異なる膜を後から堆積する場合の1例としては、例えば、ポリシリコン膜をエッチングする場合に、SiO膜をパターニングした後、SiN膜を堆積するなどといった組み合わせが考えられる。
In the first embodiment, the case where the α-Si film 14 which is the same film is deposited on the patterned α-Si film 8a has been described. However, the film deposited later to eliminate edge roughness need not necessarily be the same as the film deposited earlier. However, both the film that is previously patterned using the resist mask (in the first embodiment, the α-Si film 8) and the film that is deposited later are the film to be processed (or the film directly under the hard mask). It is necessary that the material can ensure a sufficient etching selectivity. The preferable etching selectivity in this case is the same as that described in the case of the hard mask described above.
As an example of depositing different films later, for example, a combination of patterning a SiO 2 film and then depositing a SiN film when etching a polysilicon film is conceivable.

また、実施の形態1では、最終的にパターンを形成する対象となる膜であるSiO膜4上に、SiN膜6を形成し、ハードマスク形成後に、SiN膜6、SiO膜4を、順に、エッチングする場合について説明した。ここでSiN膜6は、エッチングストッパ膜であり、SiO膜4の保護膜となる。具体的に、ここでは、α-Si膜8aを形成した後、α-Si膜14を堆積して、エッチングする。このエッチングにおいて、SiN膜6表面で、エッチングが確実にストップするようにし、SiO膜4がダメージを受けないように、SiO膜4を保護する。しかし、この発明は、必ずしも、エッチングストッパ膜(保護膜)を形成するものに限られるものではない。但し、エッチングストッパ膜を形成しない場合には、ハードマスクを構成する材料膜と、被加工膜とのエッチング選択比を大きく確保する必要がある。 In the first embodiment, the SiN film 6 is formed on the SiO 2 film 4 which is a film to be finally formed with a pattern. After the hard mask is formed, the SiN film 6 and the SiO 2 film 4 are formed. The case of etching in order has been described. Here, the SiN film 6 is an etching stopper film and serves as a protective film for the SiO 2 film 4. Specifically, here, after the α-Si film 8a is formed, the α-Si film 14 is deposited and etched. In this etching, the SiO 2 film 4 is protected so that the etching is surely stopped on the surface of the SiN film 6 and the SiO 2 film 4 is not damaged. However, the present invention is not necessarily limited to forming an etching stopper film (protective film). However, when the etching stopper film is not formed, it is necessary to ensure a large etching selection ratio between the material film constituting the hard mask and the film to be processed.

また、実施の形態1においては、α-Si膜14を、α-Si膜8aに堆積するときの膜厚を、α-Si膜8aのエッジラフネスのうち、解消する必要のあるエッジラフネスの最大周期の半分以上とする場合について説明した。これについて図7を用いて説明する。図7は、実施の形態1におけるエッジラフネスと後から堆積する膜との関係を模式的に表した上面図である。   In the first embodiment, the film thickness when the α-Si film 14 is deposited on the α-Si film 8a is the maximum of the edge roughness that needs to be eliminated from the edge roughness of the α-Si film 8a. The case where it is set to be half or more of the cycle has been described. This will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a top view schematically showing the relationship between the edge roughness and the film deposited later in the first embodiment.

例えば、図7(a)に示すように、最初に形成したパターン18aの、解消する必要があるエッジラフネスの周期うち、最大周期をfとする。この場合、後から堆積する膜20aの膜厚を、少なくともf半分以上とすることにより、パターン18aの凹みが埋め込まれることになる。 For example, as shown in FIG. 7 (a), the initially formed pattern 18a, among the period of the edge roughness that needs to be eliminated, the maximum period is f 1. In this case, the thickness of the film 20a to be deposited later, by at least f 1 more than half, so that the depressions of the pattern 18a is embedded.

また、実施の形態1では、「周期」として表したが、これは、エッジラフネスの「凹部の幅」、あるいは、「凹部の径」として考えることもできる。
例えば、図7(b)に示すように、パターン18bが、エッジラフネスとして、角張った凹凸を有する場合を用いて、簡略化して説明する。この場合、パターン18b表面に、凹部の幅fの半分の膜厚を有する膜を堆積すると、少なくとも、エッジラフネスの側面には、fの半分の幅の膜が形成されることになるので、幅fの凹部は、後から堆積された膜により埋め込まれたことになる。
Further, in the first embodiment, it is expressed as “period”, but this can also be considered as “width of recess” or “diameter of recess” of edge roughness.
For example, as shown in FIG. 7B, the description will be simplified by using a case where the pattern 18b has angular irregularities as edge roughness. In this case, if a film having a film thickness half of the width f 2 of the recess is deposited on the surface of the pattern 18b, a film having a width half of f 2 is formed at least on the side surface of the edge roughness. , recess width f 2 would embedded by film deposited later.

従って、後から堆積する膜の膜厚としては、解消すべきエッジラフネスの、少なくとも、最大周期の半分以上の膜厚、あるいは、少なくとも、凹部の幅(凹部の径)の半分以上の膜厚とすればよく、これにより、エッジラフネスの凹み部分は埋め込まれるものと考えることができる。従って、この実施の形態1では、周期、即ち、凹部の径の半分の膜厚のα-Si膜14を堆積する場合について説明した。   Therefore, as the film thickness of the film to be deposited later, the edge roughness to be eliminated is at least a film thickness that is at least half the maximum period, or at least a film thickness that is at least half the width of the recess (the diameter of the recess). Thus, it can be considered that the recessed portion of the edge roughness is embedded. Therefore, in the first embodiment, the case where the α-Si film 14 having a period, that is, a film thickness that is half the diameter of the recess is deposited has been described.

ところで、図3(a)からも判る通り、実際に最初にレジストマスクを用いてエッチングされるパターン(α-Si膜8a)の凹凸は、完全に規則的な周期的なものである場合に限られるものではない。このような場合、α-Si膜14の膜厚の決定については、どのくらいまで、エッジラフネスを解消する必要があるか等を考慮する必要がある。例えば、比較的大きなエッジラフネスが発生し、このラフネスを解消する必要があるのであれば、α-Si膜14を、この大きなラフネスの周期の半分の膜厚で堆積する必要がある。また、例えば、電極が、活性領域と不活性領域とに渡って形成されているような場合、エッジラフネスが問題となる活性領域のみを対象として、エッジラフネスの周期を算出し、この周期のうち、最大周期の半分以上の膜厚を堆積すればよい。また、全体に、比較的ばらつきが少ない小さなエッジラフネスが形成されており、このラフネスを半分くらいの割合で解消すればよいのであれば、各エッジラフネスの周期の平均の2倍の膜厚のα-Si膜14を堆積することも考えられる。このように、エッジラフネスを解消する必要に応じて、後から堆積する膜の膜厚を決定することができる。   Incidentally, as can be seen from FIG. 3A, the unevenness of the pattern (α-Si film 8a) actually etched using the resist mask first is limited to a case where the irregularity is completely regular and periodic. It is not something that can be done. In such a case, when determining the thickness of the α-Si film 14, it is necessary to consider how much the edge roughness needs to be eliminated. For example, if a relatively large edge roughness occurs and this roughness needs to be eliminated, the α-Si film 14 needs to be deposited with a film thickness that is half the period of this large roughness. For example, when the electrode is formed across the active region and the inactive region, the edge roughness period is calculated only for the active region where the edge roughness is a problem, The film thickness may be deposited more than half of the maximum period. In addition, a small edge roughness with relatively little variation is formed on the whole, and if this roughness should be eliminated at a rate of about half, α having a film thickness that is twice the average of the period of each edge roughness. It is also conceivable to deposit the -Si film 14. In this way, the film thickness of a film to be deposited later can be determined as necessary to eliminate edge roughness.

また、実施の形態1のように、α-Si膜8をパターニングし、その後に、その側面に、α-Si膜14を堆積するような場合、堆積するα-Si膜14の膜厚分、パターンが太くなる。従って、予め、このパターンが増膜する分の膜厚を考慮して、α-Si膜8をパターニングする必要がある。   Further, when the α-Si film 8 is patterned as in the first embodiment and then the α-Si film 14 is deposited on the side surfaces thereof, the film thickness of the α-Si film 14 to be deposited is The pattern becomes thicker. Therefore, it is necessary to pattern the α-Si film 8 in advance in consideration of the film thickness that the pattern increases.

実施の形態1では、α-Si膜8のエッチングの際に用いるレジストマスク12を、予め細く形成しておくようにした。このように、レジストマスク12によりパターニングする膜のエッチング条件等を考慮し、また、埋め込むエッジラフネスの幅を決定し、レジストマスク12を、予め細く設計してもよい。また、この他に、例えば、後からデポされたα-Si膜14のエッチング量を制御することにより、ハードマスク16の最終的な幅を制御するものであってもよい。   In the first embodiment, the resist mask 12 used for etching the α-Si film 8 is previously formed thin. In this manner, the resist mask 12 may be designed to be thin in advance by considering the etching conditions of the film to be patterned by the resist mask 12 and determining the width of the edge roughness to be embedded. In addition, for example, the final width of the hard mask 16 may be controlled by controlling the etching amount of the α-Si film 14 deposited later.

また、実施の形態1においては、α-Si膜14を異方性エッチングすることにより、α-Si膜8a側面にのみ、α-Si膜14aを残す場合について説明した。しかし、この発明は、これに限るものではない。例えば、異方性エッチングの後、更に、等方性エッチングを行って、太くなったパターンを細くすることも考えられる。更に、異方性エッチングを行わず、等方性エッチングのみで対応するものであってもよい。   In the first embodiment, the case where the α-Si film 14a is left only on the side surface of the α-Si film 8a by anisotropically etching the α-Si film 14 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it is conceivable that after the anisotropic etching, isotropic etching is further performed to narrow the thickened pattern. Further, it may be possible to deal with only isotropic etching without performing anisotropic etching.

また、実施の形態1において、BARC膜10を、α-Si膜8上に形成する場合について説明した。ここで、BARC膜10は、反射防止膜として機能するものである。しかし、この発明においては、被加工膜(あるいは、エッチングストッパ膜)と、ハードマスクとの間に、BARC膜等の反射防止膜を形成する場合に限るものではなく、反射防止膜を形成しないものであってもよい。   In the first embodiment, the case where the BARC film 10 is formed on the α-Si film 8 has been described. Here, the BARC film 10 functions as an antireflection film. However, the present invention is not limited to the case where an antireflection film such as a BARC film is formed between a film to be processed (or an etching stopper film) and a hard mask, and an antireflection film is not formed. It may be.

また、実施の形態1においては、ラインパターンを用いる場合について説明したが、同様の方法は、穴パターンや、ドットパターン等の形成に適用することもできる。   In the first embodiment, the case where a line pattern is used has been described. However, the same method can be applied to formation of a hole pattern, a dot pattern, or the like.

実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2における半導体装置を説明するための断面模式図である。
図8に示す半導体装置の断面において、Si基板22には、素子分離領域24が形成されている。Si基板22上の素子分離領域24により分離された領域には、ゲート酸化膜26を介して、ゲート電極28が形成されている。ゲート電極28の側面には、サイドウォール30が形成されている。また、Si基板22表面付近の、ゲート電極28の周辺部分には、エクステンション32が形成され、エクステンション32の外側に、ソース/ドレイン34が形成されている。エクステンション32とソース/ドレイン34とにより、不純物拡散層が形成されるが、エクステンション32は、ソース/ドレイン34に比して、接合が浅く、また不純物濃度が低い領域である。また、Si基板22上には、Si基板22上に形成されたゲート酸化膜26、ゲート電極28、サイドウォール30等を埋め込むようにして、絶縁膜36が形成されている。絶縁膜36を貫通して、表面からソース/ドレイン34に接続するコンタクトプラグ38が形成されている。通常、半導体装置には、更に、絶縁膜36上に、層間絶縁膜が多層に積層され、層間絶縁膜中に配線やビアプラグが多層形成されて構成されるが、この実施の形態においては、図示及び説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
In the cross section of the semiconductor device shown in FIG. 8, an element isolation region 24 is formed in the Si substrate 22. A gate electrode 28 is formed in the region isolated by the element isolation region 24 on the Si substrate 22 via the gate oxide film 26. Sidewalls 30 are formed on the side surfaces of the gate electrode 28. An extension 32 is formed in the vicinity of the gate electrode 28 near the surface of the Si substrate 22, and a source / drain 34 is formed outside the extension 32. The extension 32 and the source / drain 34 form an impurity diffusion layer. The extension 32 is a region having a shallower junction and a lower impurity concentration than the source / drain 34. An insulating film 36 is formed on the Si substrate 22 so as to bury the gate oxide film 26, the gate electrode 28, the sidewalls 30 and the like formed on the Si substrate 22. A contact plug 38 that penetrates the insulating film 36 and is connected to the source / drain 34 from the surface is formed. In general, a semiconductor device is configured such that an interlayer insulating film is further laminated on an insulating film 36 and wirings and via plugs are formed in the interlayer insulating film. The description is omitted.

図9は、この発明の実施の形態2における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。また、図10〜図15は、実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。図10〜図15の各図において、(a)は上面を表し、(b)は、図1に対応する断面を表す。   FIG. 9 is a flowchart for illustrating the method for manufacturing a semiconductor device in the second embodiment of the present invention. 10 to 15 are schematic cross-sectional views for explaining states in the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment. In each figure of FIGS. 10-15, (a) represents an upper surface and (b) represents the cross section corresponding to FIG.

実施の形態2における半導体装置の製造方法は、実施の形態1において説明したパターン形成方法を、半導体装置のゲート電極28のパターニングに適用したものである。以下、図9〜図15及び図8を用いて、この発明の実施の形態2における半導体装置の製造方法について具体的に説明する。   The semiconductor device manufacturing method in the second embodiment is obtained by applying the pattern forming method described in the first embodiment to patterning of the gate electrode 28 of the semiconductor device. The semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. 9 to 15 and FIG.

まず、図10(a)、10(b)を参照して、Si基板22に、素子分離領域24を形成した後(ステップS202)、各領域に必要な不純物を注入してウェル(図示せず)の形成等を行う。その後、熱酸化により、基板22の表面にゲート酸化膜形成用の酸化膜26aを形成し(ステップS204)、更に、酸化膜26a上に、ゲート電極形成用のPoly−Si(ポリシリコン)膜28aを形成する(ステップS206)。その後、Poly−Si膜28a上に、SiN膜42、SiO膜44を順に積層する。ここで、SiO膜44は、Poly−Si膜28aをゲート電極の形状に加工する際に用いるハードマスクを形成するための膜であり、SiN膜42は、エッチングストッパ膜として機能する。 First, referring to FIGS. 10A and 10B, after element isolation regions 24 are formed in the Si substrate 22 (step S202), necessary impurities are implanted into each region to form wells (not shown). ). Thereafter, an oxide film 26a for forming a gate oxide film is formed on the surface of the substrate 22 by thermal oxidation (step S204). Further, a Poly-Si (polysilicon) film 28a for forming a gate electrode is formed on the oxide film 26a. Is formed (step S206). Thereafter, the SiN film 42 and the SiO 2 film 44 are sequentially laminated on the Poly-Si film 28a. Here, the SiO 2 film 44 is a film for forming a hard mask used when the Poly-Si film 28a is processed into the shape of the gate electrode, and the SiN film 42 functions as an etching stopper film.

次に、SiO膜44上に、レジストマスク46を形成する(ステップS212)。レジストマスク46は、SiO膜44上にレジストを塗布して、所定のマスクを用いてレジストを露光し、その後、現像等の処理をすることにより形成する。実施の形態2においては、実施の形態1において説明したパターンの形成方法を適用する。即ち、後に続く工程において、エッチングにより形成されたパターンのエッジラフネスを埋め込むため、予め、従来の工程で最終的となるレジストパターンの幅よりも細くなるように設計されている。なお、ここで、形成されたレジストマスク46は、図10(a)に示すように、直線的な形状ではなく、エッジラフネスを含む。 Next, a resist mask 46 is formed on the SiO 2 film 44 (step S212). The resist mask 46 is formed by applying a resist on the SiO 2 film 44, exposing the resist using a predetermined mask, and then performing a process such as development. In the second embodiment, the pattern forming method described in the first embodiment is applied. That is, in order to embed the edge roughness of the pattern formed by etching in the subsequent process, it is designed in advance to be narrower than the width of the resist pattern that is final in the conventional process. Here, as shown in FIG. 10A, the formed resist mask 46 does not have a linear shape but includes edge roughness.

次に、図11(a)、11(b)を参照して、SiO膜44のエッチングを行う(ステップS214)。ここでは、レジストマスク46を用いて、下層のSiN膜42に対するエッチング選択比を大きく取れる条件で、エッチング行う。SiN膜42は、エッチングストッパ膜として機能し、エッチングは、SiN膜42表面でストップする。ここでパターニングされたSiO膜44aは、エッジラフネスを含むレジストマスク46を用いてエッチングしたものであるから、パターニングされたSiO膜44aにも同様のエッジラフネスが含まれる。 Next, referring to FIGS. 11A and 11B, the SiO 2 film 44 is etched (step S214). Here, etching is performed using the resist mask 46 under the condition that the etching selectivity with respect to the lower SiN film 42 can be increased. The SiN film 42 functions as an etching stopper film, and the etching stops on the surface of the SiN film 42. Since the patterned SiO 2 film 44a is etched using the resist mask 46 including edge roughness, the patterned SiO 2 film 44a also includes the same edge roughness.

次に、図12(a)、12(b)を参照して、SiO膜44上に、SiO膜48を堆積する(ステップS216)。SiO膜48は、CVD法を用いて、除去すべきエッジラフネス周期のうち最大周期の半分の膜厚となるように堆積する。これにより、図12(a)に示すように、SiO膜44aのうち、少なくとも解消する必要があるエッジラフネスの窪みは埋め込まれる。ここで、解消する必要があるエッジラフネスとしては、例えば、ゲート電極28の、活性領域上に形成される部分に相当する部分のエッジラフネスのみを解消するなど、領域を限定して考えることができる。 Next, referring to FIGS. 12A and 12B, a SiO 2 film 48 is deposited on the SiO 2 film 44 (step S216). The SiO 2 film 48 is deposited using the CVD method so as to have a film thickness that is half the maximum period of the edge roughness period to be removed. As a result, as shown in FIG. 12A, at least the edge roughness depressions that need to be eliminated are buried in the SiO 2 film 44a. Here, as the edge roughness that needs to be eliminated, for example, only the edge roughness of the portion corresponding to the portion formed on the active region of the gate electrode 28 is eliminated, so that the region can be limited. .

次に、図13(a)、13(b)を参照して、異方性エッチングにより、SiO膜48のエッチバックを行う(ステップS218)。これにより、SiO膜44aの所定のエッジラフネスが、SiO膜48aにより埋め込まれて、必要な部分において、平坦な形状の、ハードマスク50が形成される。 Next, referring to FIGS. 13A and 13B, the SiO 2 film 48 is etched back by anisotropic etching (step S218). As a result, the predetermined edge roughness of the SiO 2 film 44a is filled with the SiO 2 film 48a, and the hard mask 50 having a flat shape is formed at a necessary portion.

次に、図14(a)、14(b)を参照して、ハードマスク50をマスクとして、SiN膜42を除去する(ステップS220)。更に、続けて、ハードマスク50をマスクとして、Poly−Si膜28aを、エッチングし、ゲート電極28の形状に加工する(ステップS222)。   Next, referring to FIGS. 14A and 14B, the SiN film 42 is removed using the hard mask 50 as a mask (step S220). Further, using the hard mask 50 as a mask, the Poly-Si film 28a is etched and processed into the shape of the gate electrode 28 (step S222).

次に、図15(a)、15(b)を参照して、SiO膜からなるハードマスク50を除去し(ステップS224)、更に、SiN膜42を除去する(ステップS226)。なお、このとき、酸化膜26aの表面に露出する部分も除去され、ゲート酸化膜26の形状に加工される。 Next, referring to FIGS. 15A and 15B, the hard mask 50 made of the SiO 2 film is removed (step S224), and the SiN film 42 is further removed (step S226). At this time, the portion exposed on the surface of the oxide film 26 a is also removed and processed into the shape of the gate oxide film 26.

その後、ゲート電極28をマスクとして、Si基板22に不純物を注入しエクステンション32を形成する(ステップS228)。
その後、図8を参照して、ゲート電極28側面にサイドウォール30を形成した後(ステップS230)、ゲート電極28とサイドウォール30とをマスクとして、不純物を注入し、ソース/ドレイン34を形成する(ステップS232)。その後、不純物活性化のための熱処理を行う(ステップS234)。これにより、エクステンション32とソース/ドレイン34からなる不純物拡散層が形成される。更に、ゲート電極28、サイドウォール30等を埋め込んで、絶縁膜36を形成した後(ステップS236)、コンタクトプラグ38を形成する(ステップS238)。コンタクトプラグ38は、絶縁膜36にコンタクトホールを形成した後、タングステン等の導電部材を埋め込み、CMPにより平坦化することにより形成する。なお、このコンタクトホール形成の露光、エッチングにおいても、実施の形態1において説明したような、パターン形成方法を適用してもよい。
Thereafter, using the gate electrode 28 as a mask, impurities are implanted into the Si substrate 22 to form extensions 32 (step S228).
Then, referring to FIG. 8, after forming sidewall 30 on the side surface of gate electrode 28 (step S230), impurities are implanted using gate electrode 28 and sidewall 30 as a mask to form source / drain 34. (Step S232). Thereafter, heat treatment for impurity activation is performed (step S234). Thereby, an impurity diffusion layer including the extension 32 and the source / drain 34 is formed. Further, the insulating film 36 is formed by embedding the gate electrode 28, the sidewall 30 and the like (step S236), and then the contact plug 38 is formed (step S238). The contact plug 38 is formed by forming a contact hole in the insulating film 36 and then embedding a conductive member such as tungsten and planarizing it by CMP. Note that the pattern formation method described in the first embodiment may also be applied to the exposure and etching for forming the contact hole.

以上説明したように、実施の形態2においては、トランジスタのゲート電極の形成に、実施の形態1において説明したパターン形成方法を適用する。これにより、エッジラフネスが解消された、正確な形状のゲート電極を形成することができ、デバイス特性の良好な半導体装置を得ることができる。   As described above, in the second embodiment, the pattern forming method described in the first embodiment is applied to the formation of the gate electrode of the transistor. As a result, it is possible to form a gate electrode having an accurate shape in which edge roughness is eliminated, and a semiconductor device having good device characteristics can be obtained.

なお、実施の形態2においては、トランジスタのゲート電極の形成に、実施の形態1のパターン形成方法を適用する場合の1例について説明したが、トランジスタの他の部分の形成方法等は、実施の形態1において説明したものに限るものではない。
その他は、実施の形態1において説明したのと同様であるから説明を省略する。
Note that in the second embodiment, an example in which the pattern formation method of the first embodiment is applied to formation of the gate electrode of the transistor has been described. It is not restricted to what was demonstrated in the form 1.
Others are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

実施の形態3.
図16、17は、この発明の実施の形態3における半導体装置について説明するための模式図である。図16は、半導体装置の電極のみを抽出し、上面から見た状態を表したものであり、図17(a)、(b)、(c)は、それぞれ、図16におけるX−X´方向、Y1−Y1´方向、Y2−Y2´方向の断面を表す。
Embodiment 3 FIG.
16 and 17 are schematic diagrams for illustrating the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 illustrates a state in which only the electrodes of the semiconductor device are extracted and viewed from above, and FIGS. 17A, 17B, and 17C are respectively XX ′ directions in FIG. , Y1-Y1 ′ direction, Y2-Y2 ′ direction cross section.

図16、17に示すように、実施の形態3における半導体装置は、AND型フラッシュメモリであり、素子分離MOS(あるいは、アシストゲート電極;以下、「AG電極」と称する)52、電荷蓄積素子(あるいは、フローティングゲート電極;以下、「FG電極」と称する)54、さらに、制御用電極(あるいは、コントロールゲート電極;以下、「CG電極」と称する)56を有する。   As shown in FIGS. 16 and 17, the semiconductor device according to the third embodiment is an AND type flash memory, and includes an element isolation MOS (or assist gate electrode; hereinafter referred to as “AG electrode”) 52, a charge storage element ( Alternatively, a floating gate electrode (hereinafter referred to as “FG electrode”) 54 and a control electrode (or control gate electrode; hereinafter referred to as “CG electrode”) 56 are provided.

AG電極52は、上面から見て、帯状の電極であり、それぞれ水平に所定の間隔をあけて平行に配置されている。なお、以下、この明細書において、図16において、AG電極52の長手方向を、「X方向」とし、これに対して垂直な方向を「Y方向」と称することとする。   The AG electrodes 52 are band-like electrodes as viewed from above, and are arranged in parallel at predetermined intervals horizontally. Hereinafter, in this specification, in FIG. 16, the longitudinal direction of the AG electrode 52 is referred to as “X direction”, and the direction perpendicular thereto is referred to as “Y direction”.

AG電極52の一端には、引き出し用の電極がそれぞれ形成され、AG電極52には、それぞれ独立して異なる電圧の電力を供給することができる。また、このフラッシュメモリにおいては、互いに隣接するAG電極52において、1方のAG電極52が、X方向左側に引き出し電極を有する場合、他の一方のAG電極52は、右側に引き出し電極を有する構造となっている。AG電極52のY方向(即ち、短手方向)の幅は、例えば、55nmであり、隣接するAG電極52間の間隔は、例えば、75nmである。   An extraction electrode is formed at one end of the AG electrode 52, and power of different voltages can be independently supplied to the AG electrode 52. Further, in this flash memory, in the AG electrodes 52 adjacent to each other, when one AG electrode 52 has an extraction electrode on the left side in the X direction, the other one of the AG electrodes 52 has an extraction electrode on the right side. It has become. The width of the AG electrode 52 in the Y direction (that is, the short direction) is, for example, 55 nm, and the interval between the adjacent AG electrodes 52 is, for example, 75 nm.

また、Y方向に、CG電極56が複数本、所定の間隔を空けて平行に配置されている。図16に示すように、CG電極56は、上面から見て帯状の電極である。CG電極56の一端は、ワード線(図示せず)に接続され、所定の電力が供給されるようになっている。また、互いに隣接するCG電極56において、1の電極がY方向上部においてワード線に接続する場合、他の一方の電極は、Y方向下部において、ワード線に接続する。CG電極56のX方向(即ち、短手方向)の幅は、例えば、55nmであり、隣接するCG電極56間の間隔は、例えば、75nmである。   A plurality of CG electrodes 56 are arranged in parallel in the Y direction with a predetermined interval. As shown in FIG. 16, the CG electrode 56 is a belt-like electrode when viewed from above. One end of the CG electrode 56 is connected to a word line (not shown) so that predetermined power is supplied. Further, in the CG electrodes 56 adjacent to each other, when one electrode is connected to the word line in the upper part in the Y direction, the other electrode is connected to the word line in the lower part in the Y direction. The width of the CG electrode 56 in the X direction (that is, the short direction) is, for example, 55 nm, and the interval between adjacent CG electrodes 56 is, for example, 75 nm.

また、互いに隣接するAG電極52に挟まれた隙間、かつ、CG電極56と重なって、CG電極56の下部に、FG電極54が形成されている。FG電極54のX方向の幅は、例えば、55nmであり、Y方向の幅は、例えば、55nmである。   Further, an FG electrode 54 is formed below the CG electrode 56 so as to overlap with the CG electrode 56 and between the adjacent AG electrodes 52. The width of the FG electrode 54 in the X direction is, for example, 55 nm, and the width in the Y direction is, for example, 55 nm.

次に、図16及び図17(a)〜(c)を用いて、このフラッシュメモリの断面構造について説明する。
基板60上には、絶縁膜62が形成されている。絶縁膜62上には、AG電極52が形成されている。AG電極52は、Poly−Siにより構成される。AG電極52の高さは、例えば、70nmである。AG電極52上部には、キャップ膜として、SiN膜64が形成されている。SiN膜64の膜厚は、50nmである。また、AG電極52側面には、SiO膜66が形成されている。
Next, a cross-sectional structure of the flash memory will be described with reference to FIGS. 16 and 17A to 17C.
An insulating film 62 is formed on the substrate 60. An AG electrode 52 is formed on the insulating film 62. The AG electrode 52 is made of Poly-Si. The height of the AG electrode 52 is, for example, 70 nm. A SiN film 64 is formed on the AG electrode 52 as a cap film. The film thickness of the SiN film 64 is 50 nm. A SiO 2 film 66 is formed on the side surface of the AG electrode 52.

基板60上の、隣接するAG電極52の間、かつ、CG電極56の下部となる位置に、FG電極54が凸状に配置されている。FG電極54は、Poly−Siにより構成されている。FG電極54は、AG電極52に比して、十分に高く形成されている。具体的に、FG電極54の高さは、例えば、250nmである。また、AG電極52と、FG電極54との間は、SiO膜66により絶縁されている。 The FG electrodes 54 are arranged in a convex shape on the substrate 60 between the adjacent AG electrodes 52 and at a position below the CG electrodes 56. The FG electrode 54 is made of Poly-Si. The FG electrode 54 is formed sufficiently higher than the AG electrode 52. Specifically, the height of the FG electrode 54 is, for example, 250 nm. Further, the AG electrode 52 and the FG electrode 54 are insulated by the SiO 2 film 66.

AG電極52のSiN膜64上、及びFG電極54上に、ONO膜68が形成されている。ONO膜68は、AG電極52及びFG電極54側から順に、SiO膜、SiN膜、SiO膜が積層されて形成された膜であり、各膜の膜厚は、順に、例えば、4nm、10nm、7nmである。 An ONO film 68 is formed on the SiN film 64 of the AG electrode 52 and the FG electrode 54. ONO film 68 in order from the AG electrode 52 and the FG electrode 54 side, the SiO 2 film, a SiN film, film SiO 2 film is formed by laminating, the thickness of each layer in turn, for example, 4 nm, 10 nm and 7 nm.

ONO膜68上に、Y方向に、帯状のCG電極56が形成されている。CG電極56は、Poly−Si膜70と、その上に形成されたWSi膜72との積層により形成されている。Poly−Si膜70の膜厚は、例えば、厚い部分、すなわち、AG電極52上に位置する部分が230nmであり、薄い部分、すなわち、FG電極54上に位置する部分が10nmである。また、WSi膜72の膜厚は、例えば、100nmである。ここで、AG電極52の高さは70nmであり、FG電極54に対して、十分に小さく形成されている。すなわち、CG電極56とFG電極54との、ONO膜68を介した接触面積は、十分に大きくなっており、従って、高速動作に必要なカップリング比を、十分に大きく確保することができている。   On the ONO film 68, a strip-shaped CG electrode 56 is formed in the Y direction. The CG electrode 56 is formed by stacking a Poly-Si film 70 and a WSi film 72 formed thereon. The thickness of the Poly-Si film 70 is, for example, 230 nm at the thick part, that is, the part located on the AG electrode 52, and 10 nm at the thin part, that is, the part located on the FG electrode 54. The film thickness of the WSi film 72 is, for example, 100 nm. Here, the height of the AG electrode 52 is 70 nm, which is sufficiently smaller than the FG electrode 54. That is, the contact area between the CG electrode 56 and the FG electrode 54 via the ONO film 68 is sufficiently large, and therefore, the coupling ratio necessary for high-speed operation can be secured sufficiently large. Yes.

なお、このように構成されたフラッシュメモリにおいて、図16の点線で囲む部分がメモリセルの一単位をあらわす。このメモリセルは、FG電極54に蓄積する電子個数を制御することで、1単位で、"00"/"01"/"10"/"11"等の、4つ以上の値を記録する多値記憶動作を行うことができるものである。すなわち、この実施の形態のフラッシュメモリは、AND型のフラッシュメモリである。また、このフラッシュメモリは、特徴としては、AG電極52を採用した構造であり、このAG電極52により、FG電極54間の干渉を防いで分離を行うと共に、少ないチャネル領域で、高速な書き込み、読み込み等の動作を実現できるものである。   In the flash memory configured as described above, a portion surrounded by a dotted line in FIG. 16 represents one unit of the memory cell. In this memory cell, the number of electrons stored in the FG electrode 54 is controlled to record four or more values such as “00” / “01” / “10” / “11” in one unit. A value storing operation can be performed. That is, the flash memory of this embodiment is an AND type flash memory. In addition, this flash memory is characterized by a structure employing an AG electrode 52. The AG electrode 52 prevents separation between the FG electrodes 54 and performs high-speed writing with a small channel area. Operation such as reading can be realized.

図18は、この発明の実施の形態3におけるフラッシュメモリの製造方法を説明するためのフロー図である。また、図19〜図28は、実施の形態3におけるフラッシュメモリの製造過程における状態を説明するための模式図である。また、図19〜図28の各図において、(a)、(b)、(c)は、それぞれ、図16におけるX1−X1´、Y1−Y1´、Y2−Y2´の断面を表す。
以下、図18〜図28及び図16、17を用いて、この発明の実施の形態3におけるフラッシュメモリの製造方法について説明する。
FIG. 18 is a flowchart for illustrating the manufacturing method of the flash memory according to the third embodiment of the present invention. FIGS. 19 to 28 are schematic views for explaining states in the manufacturing process of the flash memory according to the third embodiment. In FIGS. 19 to 28, (a), (b), and (c) represent cross sections of X1-X1 ′, Y1-Y1 ′, and Y2-Y2 ′ in FIG. 16, respectively.
The flash memory manufacturing method according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 18 to 28 and FIGS.

まず、図19(a)〜(c)を参照して、Si基板60上に絶縁膜62を形成し、その上に、AG電極52の材料膜であるAG電極用Poly−Si膜52aを形成する(ステップS302)。その後、AG電極用Poly−Si膜52a上に、キャップ膜としてSiN膜64を堆積し(ステップS304)、更に、その上に、TEOS膜80を堆積する(ステップS306)。   First, referring to FIGS. 19A to 19C, an insulating film 62 is formed on an Si substrate 60, and an AG electrode Poly-Si film 52a, which is a material film of the AG electrode 52, is formed thereon. (Step S302). Thereafter, a SiN film 64 is deposited as a cap film on the AG electrode Poly-Si film 52a (step S304), and further, a TEOS film 80 is deposited thereon (step S306).

その後、TEOS膜80上に、α-Siを用いて、TEOS膜80及びAG電極用Poly−Si膜52aをエッチングするためのハードマスクを形成する。このTEOS膜80等のエッチングにおいて、実施の形態1において説明したパターンの形成方法を適用する。   Thereafter, a hard mask for etching the TEOS film 80 and the AG electrode poly-Si film 52a is formed on the TEOS film 80 using α-Si. In the etching of the TEOS film 80 and the like, the pattern forming method described in the first embodiment is applied.

具体的に、まず、α-Si膜82を形成する(ステップS308)。次に、α-Si膜82上に、AG電極52に対応するパターンを有するレジストマスクを形成する(ステップS310)。その後、レジストマスクをマスクとして、α-Si膜82をエッチングする。エッチングは、α-Si膜の下層のTEOS膜80に対するエッチング選択比を十分に確保できる条件で行い、α-Si膜82のエッチングが、TEOS膜80表面でストップできるようにする。その後、パターニングされたα-Si膜82a表面に、α-Si膜84を堆積する(ステップS314)。   Specifically, first, the α-Si film 82 is formed (step S308). Next, a resist mask having a pattern corresponding to the AG electrode 52 is formed on the α-Si film 82 (step S310). Thereafter, the α-Si film 82 is etched using the resist mask as a mask. Etching is performed under the condition that a sufficient etching selection ratio with respect to the TEOS film 80 under the α-Si film can be secured, so that the etching of the α-Si film 82 can be stopped on the surface of the TEOS film 80. Thereafter, an α-Si film 84 is deposited on the surface of the patterned α-Si film 82a (step S314).

次に、図20(a)〜(c)を参照して、α-Si膜84をエッチバックし(ステップS316)、α-Si膜84aを、α-Si膜82a側面にのみ残す。これにより、レジストマスクのエッジラフネスがそのまま転写された、α-Si膜82aのエッジラフネスが、α-Si膜84aにより埋め込まれて、α-Si膜82a、84aからなる、直線形状のハードマスクが形成される。
次に、ハードマスク(82a、84a)をマスクとして、TEOS膜80、SiN膜64をエッチングする(ステップS318)。
Next, referring to FIGS. 20A to 20C, the α-Si film 84 is etched back (step S316), and the α-Si film 84a is left only on the side surface of the α-Si film 82a. Thereby, the edge roughness of the α-Si film 82a, in which the edge roughness of the resist mask is transferred as it is, is embedded in the α-Si film 84a, and a linear hard mask composed of the α-Si films 82a and 84a is formed. It is formed.
Next, the TEOS film 80 and the SiN film 64 are etched using the hard mask (82a, 84a) as a mask (step S318).

次に、図21(a)〜(c)を参照して、α-Si膜82a、84aからなるハードマスクを除去する(ステップS320)。その後、TEOS膜80、SiN膜64をマスクとして、AG電極用Poly−Si膜52aをエッチングして、AG電極52の形状に加工する(ステップS322)。その後、熱酸化し、TEOS膜を形成した後、TEOS膜をエッチバックすることにより、少なくともAG電極52の側面に、SiO膜66を形成する(ステップS324)。 Next, referring to FIGS. 21A to 21C, the hard mask composed of the α-Si films 82a and 84a is removed (step S320). Thereafter, using the TEOS film 80 and the SiN film 64 as a mask, the AG electrode poly-Si film 52a is etched to be processed into the shape of the AG electrode 52 (step S322). Thereafter, thermal oxidation is performed to form a TEOS film, and then the TEOS film is etched back to form an SiO 2 film 66 at least on the side surface of the AG electrode 52 (step S324).

次に、図22(a)〜(c)を参照して、FG電極54の材料膜であるFG電極用Poly−Si膜54aを堆積する(ステップS326)。その後、少なくとも、TEOS膜80表面が露出するまで、全面エッチバックを行う(ステップS328)。   Next, with reference to FIGS. 22A to 22C, an FG electrode Poly-Si film 54a, which is a material film of the FG electrode 54, is deposited (step S326). Thereafter, the entire surface is etched back until at least the surface of the TEOS film 80 is exposed (step S328).

次に、図23(a)〜(c)を参照して、AG電極52上のTEOS膜80を除去する(ステップS330)。ここでは、まずドライエッチを行い、その後、フッ酸を用いた処理を行うことにより、TEOS膜80のみを選択的に除去することができる。   Next, referring to FIGS. 23A to 23C, the TEOS film 80 on the AG electrode 52 is removed (step S330). Here, only the TEOS film 80 can be selectively removed by first performing dry etching and then performing treatment using hydrofluoric acid.

この状態で、図24(a)〜(c)を参照して、基板全面に、ONO膜68aを形成する(ステップS332)。ここで、ONO膜68は、SiO膜、SiN膜、SiO膜の3層からなる積層膜であり、これらを順に、CVD法により、堆積することにより形成される。 In this state, referring to FIGS. 24A to 24C, an ONO film 68a is formed on the entire surface of the substrate (step S332). Here, the ONO film 68 is a laminated film composed of three layers of a SiO 2 film, a SiN film, and a SiO 2 film, and is formed by sequentially depositing these by the CVD method.

次に、図25(a)〜(c)に示すように、ONO膜68a上に、CG電極56の材料膜となるCG電極用Poly−Si膜70aを形成し(ステップS334)更に、その上に、WSi膜72aを形成する(ステップS336)。   Next, as shown in FIGS. 25A to 25C, a Poly-Si film for CG electrode 70a, which becomes a material film for the CG electrode 56, is formed on the ONO film 68a (step S334). Then, a WSi film 72a is formed (step S336).

次に、CG電極56のパターニングを行う。このパターニングにおいても、実施の形態1において説明したパターン形成方法を適用する。
具体的に、図26(a)〜(c)を参照し、ハードマスク形成するための膜として、TEOS膜86を形成し(ステップS338)。更に、レジストマスクを形成する(ステップS340)。ここで、レジストマスクは、CG電極56に対応するパターンを有するものであるが、このパターンは、エッジラフネスを含む状態となっている。また、後の工程を考慮して、必要なパターン幅よりも細く形成されている。
Next, the CG electrode 56 is patterned. Also in this patterning, the pattern forming method described in the first embodiment is applied.
Specifically, referring to FIGS. 26A to 26C, a TEOS film 86 is formed as a film for forming a hard mask (step S338). Further, a resist mask is formed (step S340). Here, the resist mask has a pattern corresponding to the CG electrode 56, but this pattern includes edge roughness. Further, in consideration of a later process, the pattern is formed narrower than a necessary pattern width.

このレジストマスクをマスクとして、TEOS膜86のエッチングを行う(ステップS342)。これにより、パターニングされたTEOS膜86aが形成される。次に、レジストマスクを除去する(ステップS344)。更に、TEOS膜86aの表面を含む全面にTEOS膜88を均一に堆積する(ステップS346)。   Using this resist mask as a mask, the TEOS film 86 is etched (step S342). Thereby, a patterned TEOS film 86a is formed. Next, the resist mask is removed (step S344). Further, the TEOS film 88 is uniformly deposited on the entire surface including the surface of the TEOS film 86a (step S346).

次に、図27(a)〜(c)を参照して、TEOS膜88のエッチバックを行い(ステップS348)、TEOS膜88aの側面にのみTEOS膜88aを残す。これにより、TEOS膜86aの側面のエッジラフネスは、TEOS膜88aにより埋め込まれて、CG電極56形成用のハードマスクが形成される。   Next, referring to FIGS. 27A to 27C, the TEOS film 88 is etched back (step S348), and the TEOS film 88a is left only on the side surface of the TEOS film 88a. Thereby, the edge roughness of the side surface of the TEOS film 86a is filled with the TEOS film 88a, and a hard mask for forming the CG electrode 56 is formed.

次に、図28(a)〜(c)を参照して、TEOS膜86a、88aをマスクとして、WSi膜72a、CG電極用Poly−Si膜70aのエッチングを行う(ステップS350、S352)。ここで、CG電極用Poly−Si膜70aのエッチングは、ONO膜68aをエッチングストッパ膜として、ONO膜68a表面でストップさせる。   Next, with reference to FIGS. 28A to 28C, the WSi film 72a and the CG electrode Poly-Si film 70a are etched using the TEOS films 86a and 88a as a mask (steps S350 and S352). Here, the etching of the CG electrode poly-Si film 70a is stopped on the surface of the ONO film 68a using the ONO film 68a as an etching stopper film.

次に、ONO膜68aの表面が露出している部分をエッチングにより除去する(ステップS354)。このとき、TEOS膜86a、88aも除去されるが、TEOS膜86aがWSi72a上に残存する場合、必要に応じて、TEOS膜86a、88aを除去する。   Next, the portion where the surface of the ONO film 68a is exposed is removed by etching (step S354). At this time, the TEOS films 86a and 88a are also removed. However, if the TEOS film 86a remains on the WSi 72a, the TEOS films 86a and 88a are removed as necessary.

その後、ONO膜68aの除去により、表面が露出した部分のFG電極用Poly−Si膜54aを除去する(ステップS360)。これにより、図16、17に示すようなフラッシュメモリが形成される。   Thereafter, by removing the ONO film 68a, the FG electrode-use Poly-Si film 54a where the surface is exposed is removed (step S360). Thereby, a flash memory as shown in FIGS. 16 and 17 is formed.

以上説明したように、実施の形態3においては、実施の形態1において説明したパターン形成方法を、フラッシュメモリのAG電極52、CG電極56のパターニングに適用してフラッシュメモリを形成する場合について説明した。上述したように、フラッシュメモリにおいては、パターンの微細化、密集化が進み、エッジラフネスの影響による、パターン形状の変動が無視できない状態となっている。従って、上述のように、エッジラフネスの影響を抑えたパターニングを行うことにより、特に微細化の進むフラッシュメモリにおいても、エッジラフネスの影響によるデバイス特性の劣化を抑えることができる。   As described above, in the third embodiment, the case where the pattern forming method described in the first embodiment is applied to the patterning of the AG electrode 52 and the CG electrode 56 of the flash memory is described. . As described above, in the flash memory, the pattern is miniaturized and dense, and the variation of the pattern shape due to the influence of the edge roughness cannot be ignored. Therefore, as described above, by performing patterning while suppressing the influence of edge roughness, it is possible to suppress deterioration of device characteristics due to the influence of edge roughness even in a flash memory that is particularly miniaturized.

なお、実施の形態3においては、実施の形態1において説明したパターン形成方法をフラッシュメモリの製造に適用する場合の1例について説明した。しかし、フラッシュメモリの細部の製造方法は、実施の形態3において説明したものに限定するものではなく、この発明において、実施の形態1において説明したパターンの形成方法は、広く、メモリの製造方法にも適用することができる。また、必ずしも、全てのパターンの形成に、実施の形態1のパターン形成方法を適用する必要はなく、エッジラフネスが問題となるパターンの形成に、必要に応じて適用すればよい。
その他は実施の形態1において説明したものと同様であるから、説明を省略する。
In the third embodiment, an example in which the pattern forming method described in the first embodiment is applied to the manufacture of a flash memory has been described. However, the method for manufacturing the details of the flash memory is not limited to that described in the third embodiment. In the present invention, the pattern forming method described in the first embodiment is widely used as a memory manufacturing method. Can also be applied. Further, it is not always necessary to apply the pattern forming method of the first embodiment to the formation of all patterns, and it may be applied to the formation of patterns in which edge roughness is a problem as necessary.
Others are the same as those described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

なお、例えば、実施の形態1、2において、SiO膜4、Poly−Si膜28aは、それぞれ、この発明の「被加工膜」に該当し、αーSi膜8、SiO膜44は、「第1材料膜」に該当し、パターニングされたα-Si膜8a、パターニングされたSiO膜44aは、「第1マスク」に該当し、α−Si膜14、SiO膜48は、「第2材料膜」に該当し、α―Si膜14a、SiO膜48aは、「第2マスク」該当する。また、例えば、実施の形態1、2において、SiN膜6、SiN膜42は、この発明の「エッチングストッパ膜」に該当する。 For example, in the first and second embodiments, the SiO 2 film 4 and the Poly-Si film 28a correspond to the “processed film” of the present invention, respectively, and the α-Si film 8 and the SiO 2 film 44 are The α-Si film 8a and the patterned SiO 2 film 44a corresponding to the “first material film” correspond to the “first mask”, and the α-Si film 14 and the SiO 2 film 48 are “ The α-Si film 14a and the SiO 2 film 48a correspond to “second masks”. For example, in the first and second embodiments, the SiN film 6 and the SiN film 42 correspond to the “etching stopper film” of the present invention.

また、例えば、実施の形態1、2において、それぞれ、ステップS102、S206を実行することにより、この発明の、「被加工膜形成工程」が実行され、ステップS106、ステップS210を実行することにより、「第1材料膜形成工程」が実行され、ステップS110〜S114、ステップS212〜S214を実行することにより、「第1マスク形成工程」が実行され、ステップS118、ステップS216を実行することにより、「第2材料膜形成工程」が実行され、ステップS120、ステップS218を実行することにより、「第2マスク形成工程」が実行され、ステップS124、ステップS222を実行することにより、「エッチング工程」が実行される。また、例えば、実施の形態1、2において、ステップS104、ステップS208を実行することにより、「エッチングストッパ膜形成工程」が実行される。   Further, for example, in the first and second embodiments, by performing steps S102 and S206, respectively, the “processed film forming step” of the present invention is performed, and by performing steps S106 and S210, The “first material film forming step” is executed, and the steps S110 to S114 and steps S212 to S214 are executed to execute the “first mask forming step”, and the steps S118 and S216 are executed to execute “ The “second material film forming process” is executed, and the “second mask forming process” is executed by executing steps S120 and S218, and the “etching process” is executed by executing steps S124 and S222. Is done. Further, for example, in the first and second embodiments, the “etching stopper film forming step” is executed by executing Step S104 and Step S208.

また、例えば、実施の形態3において、AG電極用Poly−Si膜52a、FG電極用Poly−Si膜54a、CG電極用Poly−Si膜70aは、それぞれ、この発明の「第1導電膜」、「第2導電膜」、「第3導電膜」に該当し、AG電極52、FG電極54、CG電極56は、それぞれ、「第1電極」、「第2電極」、「第3電極」に該当する。また、例えば、実施の形態3において、TEOS膜80、ONO膜68aは、それぞれ、「第1絶縁膜」、「第2絶縁膜」に該当する。また、例えば、実施の形態3において、α−Si膜82あるいはTEOS膜86は、この発明の「第1材料膜」該当し、これらをパターニングしたα−Si膜82aあるいはTEOS膜86aは、「第1マスク」に該当し、α−Si膜84、TEOS膜88は、「第2材料膜」に該当し、これらをパターニングしたα―SI膜84a、TEOS膜88aは、「第2マスク」に該当する。また、実施の形態3において、TEOS膜80は、この発明の「エッチングストッパ膜」としても機能する。   Also, for example, in the third embodiment, the AG electrode Poly-Si film 52a, the FG electrode Poly-Si film 54a, and the CG electrode Poly-Si film 70a are the "first conductive film" of the present invention, respectively. The AG electrode 52, the FG electrode 54, and the CG electrode 56 correspond to the “first electrode”, the “second electrode”, and the “third electrode”, respectively. Applicable. For example, in the third embodiment, the TEOS film 80 and the ONO film 68a correspond to a “first insulating film” and a “second insulating film”, respectively. Further, for example, in the third embodiment, the α-Si film 82 or the TEOS film 86 corresponds to the “first material film” of the present invention, and the α-Si film 82a or the TEOS film 86a obtained by patterning these films is the “first material film”. The α-Si film 84 and the TEOS film 88 correspond to the “second material film”, and the α-SI film 84a and the TEOS film 88a obtained by patterning these correspond to the “second mask”. To do. In the third embodiment, the TEOS film 80 also functions as an “etching stopper film” of the present invention.

また、例えば、実施の形態3において、ステップS302、S306を実行することにより、それぞれ、この発明の「第1導電膜形成工程」、「第1絶縁膜形成工程」が実行される。また、例えば、実施の形態3において、ステップS308、あるいはS338を実行することにより、「第1材料膜形成工程」が実行され、ステップSS310〜S312あるいは、ステップS340〜S344を実行することにより、「第1マスク形成工程」が実行され、ステップS314あるいはステップS346を実行することにより、「第2材料膜形成工程」が実行され、ステップS316あるいはステップS348を実行することにより、「第2マスク形成工程」が実行される。また、例えば、実施の形態3において、ステップS320〜S322を実行することにより、「第1電極形成工程」が実行され、ステップS326、S330、S332、を実行することにより、それぞれ、「第2導電膜形成工程」、「第1絶縁膜除去工程」、「第2絶縁膜除去工程」が実行され、ステップS334〜S336を実行することにより、「第3導電膜形成工程」が実行され、ステップS350〜S352を実行することにより「第3電極形成工程」が実行され、ステップS354、S360を実行することにより、それぞれ、「第2絶縁膜除去工程」、「第2電極形成工程」が実行される。   Further, for example, in the third embodiment, by executing steps S302 and S306, the “first conductive film forming step” and the “first insulating film forming step” of the present invention are executed, respectively. Further, for example, in the third embodiment, by executing step S308 or S338, the “first material film forming step” is executed, and by executing steps SS310 to S312 or steps S340 to S344, “ The “first mask forming process” is executed, and the “second material film forming process” is executed by executing step S314 or step S346, and the “second mask forming process” is executed by executing step S316 or step S348. Is executed. Further, for example, in the third embodiment, by executing steps S320 to S322, the “first electrode forming step” is executed, and by executing steps S326, S330, and S332, respectively, The “film forming step”, the “first insulating film removing step”, and the “second insulating film removing step” are executed, and by performing steps S334 to S336, the “third conductive film forming step” is executed, and the step S350 is executed. ˜S352 is executed to execute the “third electrode forming step”, and steps S354 and S360 are executed to execute the “second insulating film removing step” and the “second electrode forming step”, respectively. .

この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法について説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法のパターン形成過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the pattern formation process of the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法のパターン形成過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the pattern formation process of the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法のパターン形成過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the pattern formation process of the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法のパターン形成過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the pattern formation process of the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるパターン形成方法のパターン形成過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the pattern formation process of the pattern formation method in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるマスクのエッジラフネスと、後から堆積する膜の膜厚との関係を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the relationship between the edge roughness of the mask in Embodiment 1 of this invention, and the film thickness of the film | membrane deposited later. この発明の実施の形態2における半導体装置を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における半導体装置の製造過程における状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state in the manufacture process of the semiconductor device in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 Si基板
4 SiO
6 SiN膜
8 α−Si膜
10 BARC膜
12 レジストマスク
14 α−Si膜
16 ハードマスク
18a、18b パターン
20a、20b 後から堆積する膜
22 Si基板
24 素子分離領域
26 ゲート酸化膜
26a 酸化膜
28 ゲート電極
28a Poly−Si膜
30 サイドウォール
32 エクステンション
34 ソース/ドレイン
36 絶縁膜
38 コンタクトプラグ
42 SiN膜
44 SiO
46 レジストマスク
48 SiO
50 ハードマスク
52 AG電極、
52a AG電極用Poly−Si膜
54 FG電極
54a FG電極用Poly−Si膜
56 CG電極
60 基板
62 絶縁膜
64 SiN膜
66 SiO
68 ONO膜
70、70a CG電極用Poly−Si膜、
72、72a WSi膜
80 TEOS膜
82 α−Si膜
84 α−Si膜
86 TEOS膜
88 TEOS膜
2 Si substrate 4 SiO 2 film 6 SiN film 8 α-Si film 10 BARC film 12 Resist mask 14 α-Si film 16 Hard mask 18a, 18b Pattern 20a, 20b Film deposited later 22 Si substrate 24 Element isolation region 26 Gate Oxide film 26a Oxide film 28 Gate electrode 28a Poly-Si film 30 Side wall 32 Extension 34 Source / drain 36 Insulating film 38 Contact plug 42 SiN film 44 SiO 2 film 46 Resist mask 48 SiO 2 film 50 Hard mask 52 AG electrode,
52a Poly-Si film for AG electrode 54 FG electrode 54a Poly-Si film for FG electrode 56 CG electrode 60 Substrate 62 Insulating film 64 SiN film 66 SiO 2 film 68 ONO film 70, 70a Poly-Si film for CG electrode,
72, 72a WSi film 80 TEOS film 82 α-Si film 84 α-Si film 86 TEOS film 88 TEOS film

Claims (13)

基板上に、被加工膜を形成する被加工膜形成工程と、
前記被加工膜上に、第1マスクの材料膜である第1材料膜を形成する第1材料膜形成工程と、
前記第1材料膜をエッチングして、第1マスクを形成する第1マスク形成工程と、
前記第1マスク表面に、第2マスクの材料膜である第2材料膜を形成する第2材料膜形成工程と、
前記第1マスクの側面に前記第2材料膜を残すように、前記第2材料膜をエッチングすることにより、第2マスクを形成する第2マスク形成工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクをマスクとして、前記被加工膜をエッチングするエッチング工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A processed film forming step of forming a processed film on the substrate;
A first material film forming step of forming a first material film, which is a material film of a first mask, on the film to be processed;
A first mask forming step of etching the first material film to form a first mask;
A second material film forming step of forming a second material film that is a material film of a second mask on the surface of the first mask;
A second mask forming step of forming a second mask by etching the second material film so as to leave the second material film on a side surface of the first mask;
An etching step of etching the film to be processed using the first mask and the second mask as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1マスク及び前記第2マスクの、前記被加工膜に対するエッチング選択比は、20以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an etching selection ratio of the first mask and the second mask to the film to be processed is 20 or more. 前記被加工膜上に、前記第2マスクに対するエッチング選択比を大きく確保できるエッチングストッパ膜を形成するエッチングストッパ膜形成工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising an etching stopper film forming step of forming an etching stopper film capable of ensuring a large etching selectivity with respect to the second mask on the film to be processed. 前記エッチングストッパ膜と前記第2マスクのエッチング選択比は、20以上であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein an etching selection ratio between the etching stopper film and the second mask is 20 or more. 前記被加工膜は、トランジスタのゲート電極用の材料膜であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the film to be processed is a material film for a gate electrode of a transistor. 基板に、第1電極の材料膜である第1導電膜を形成する第1導電膜形成工程と、
前記第1導電膜上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、
前記第1絶縁膜上に、第1マスクの材料膜である第1材料膜を形成する第1材料膜形成工程と、
前記第1材料膜をエッチングして、第1マスクを形成する第1マスク形成工程と、
前記第1マスク表面に、第2マスクの材料膜である第2材料膜を形成する第2材料膜形成工程と、
前記第1マスクの側面に前記第2材料膜を残すように、前記第2材料膜をエッチングすることにより、第2マスクを形成する第2マスク形成工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクをマスクとして、前記第1導電膜及び前記第1絶縁膜をエッチングして、所定の間隔を置いて配置された第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記基板の、前記第1電極及び前記第1絶縁膜に挟まれた領域上に、第2電極の材料膜である第2導電膜を形成する第2導電膜形成工程と、
前記第1絶縁膜を除去する第1絶縁膜除去工程と、
前記第2導電膜及び前記第1電極を含む基板表面上に、第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、
前記第2絶縁膜上に、第3電極の材料膜である第3導電膜を形成する第3導電膜形成工程と、
前記第3導電膜を、前記第1電極と交わる方向に、所定の間隔を空けて配置されるようにエッチングして、第3電極を形成する第3電極形成工程と、
前記第3電極をマスクとして、前記第2絶縁膜の、少なくとも前記第2電極上に配置され、かつ、表面が露出している部分を除去する第2絶縁膜除去工程と、
前記第2導電膜の、前記第2絶縁膜が除去されることにより表面が露出した部分を除去して、第2電極を形成する第2電極形成工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first conductive film forming step of forming a first conductive film as a material film of the first electrode on the substrate;
A first insulating film forming step of forming a first insulating film on the first conductive film;
A first material film forming step of forming a first material film that is a material film of a first mask on the first insulating film;
A first mask forming step of etching the first material film to form a first mask;
A second material film forming step of forming a second material film that is a material film of a second mask on the surface of the first mask;
A second mask forming step of forming a second mask by etching the second material film so as to leave the second material film on a side surface of the first mask;
A first electrode forming step of etching the first conductive film and the first insulating film using the first mask and the second mask as masks to form first electrodes arranged at a predetermined interval; ,
A second conductive film forming step of forming a second conductive film as a material film of the second electrode on a region of the substrate sandwiched between the first electrode and the first insulating film;
A first insulating film removing step of removing the first insulating film;
A second insulating film forming step of forming a second insulating film on the substrate surface including the second conductive film and the first electrode;
A third conductive film forming step of forming a third conductive film, which is a material film of the third electrode, on the second insulating film;
A third electrode forming step of forming the third electrode by etching the third conductive film so as to be arranged at a predetermined interval in a direction intersecting the first electrode;
Using the third electrode as a mask, a second insulating film removing step of removing a portion of the second insulating film which is disposed on at least the second electrode and whose surface is exposed;
A second electrode forming step of forming a second electrode by removing a portion of the second conductive film from which the surface is exposed by removing the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板に、第1電極の材料膜である第1導電膜を形成する第1導電膜形成工程と、
前記第1導電膜上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、
前記第1導電膜及び前記第1絶縁膜をエッチングして、所定の間隔をおいて配置された第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記基板の、前記第1電極及び第1絶縁膜に挟まれた領域上に、第2電極の材料膜である第2導電膜を形成する第2導電膜形成工程と、
前記第1絶縁膜を除去する第1絶縁膜除去工程と、
前記第2導電膜及び前記第1電極を含む基板表面上に、第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、
前記第2絶縁膜上に、第3電極の材料膜である第3導電膜を形成する第3導電膜形成工程と、
前記第3導電膜上に、第1マスクの材料膜である第1材料膜を形成する第1材料膜形成工程と、
前記第1材料膜をエッチングして、第1マスクを形成する第1マスク形成工程と、
前記第1マスク表面に、第2マスクの材料膜である第2材料膜を形成する第2材料膜形成工程と、
前記第1マスクの側面に前記第2材料膜を残すように、前記第2材料膜をエッチングすることにより、第2マスクを形成する第2マスク形成工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクをマスクとして、前記第3導電膜をエッチングすることにより、所定の間隔を空けて、前記第1電極と交わる方向に配置された第3電極を形成する第3電極形成工程と、
前記第3電極をマスクとして、前記第2絶縁膜の、少なくとも前記第2電極上に配置され、かつ、表面が露出している部分を除去する第2絶縁膜除去工程と、
前記第2導電膜の、前記第2絶縁膜が除去されることにより表面が露出した部分を除去して、第2電極を形成する第2電極形成工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first conductive film forming step of forming a first conductive film as a material film of the first electrode on the substrate;
A first insulating film forming step of forming a first insulating film on the first conductive film;
Etching the first conductive film and the first insulating film to form first electrodes arranged at predetermined intervals; and
A second conductive film forming step of forming a second conductive film that is a material film of the second electrode on a region of the substrate sandwiched between the first electrode and the first insulating film;
A first insulating film removing step of removing the first insulating film;
A second insulating film forming step of forming a second insulating film on the substrate surface including the second conductive film and the first electrode;
A third conductive film forming step of forming a third conductive film, which is a material film of the third electrode, on the second insulating film;
A first material film forming step of forming a first material film which is a material film of a first mask on the third conductive film;
A first mask forming step of etching the first material film to form a first mask;
A second material film forming step of forming a second material film that is a material film of a second mask on the surface of the first mask;
A second mask forming step of forming a second mask by etching the second material film so as to leave the second material film on a side surface of the first mask;
Etching the third conductive film using the first mask and the second mask as a mask forms a third electrode disposed in a direction intersecting the first electrode at a predetermined interval. An electrode forming step;
Using the third electrode as a mask, a second insulating film removing step of removing a portion of the second insulating film which is disposed on at least the second electrode and whose surface is exposed;
A second electrode forming step of forming a second electrode by removing a portion of the second conductive film from which the surface is exposed by removing the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1マスク及び前記第2マスクの、前記第1導電膜又は前記第3導電膜に対するエッチング選択比は、20以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein an etching selection ratio of the first mask and the second mask to the first conductive film or the third conductive film is 20 or more. . 前記第1導電膜又は前記第3導電膜上に、前記第2マスクに対するエッチング選択比を確保できるエッチングストッパ膜を形成するエッチングストッパ膜形成工程を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method according to claim 6, further comprising an etching stopper film forming step of forming an etching stopper film capable of ensuring an etching selectivity with respect to the second mask on the first conductive film or the third conductive film. Semiconductor device manufacturing method. 前記エッチングストッパ膜と前記第2マスクのエッチング選択比は、20以上であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein an etching selection ratio between the etching stopper film and the second mask is 20 or more. 前記第2材料膜形成工程において形成する第2材料膜の膜厚は、前記第1マスクの側面の凹部のうち、前記第2材料膜により埋め込む所定の凹部の幅の、少なくとも半分以上の膜厚であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The film thickness of the second material film formed in the second material film forming step is a film thickness that is at least half of the width of a predetermined recess buried by the second material film among the recesses on the side surface of the first mask. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記第2マスク形成工程は、前記第2材料膜を異方性エッチングを用いて行うことを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second mask forming step performs the second material film by using anisotropic etching. 前記第2マスク形成工程は、前記第2材料膜を、異方性エッチングによりエッチングする異方性エッチング工程と、
前記第2材料膜を等方性エッチングによりエッチングする等方性エッチング工程と、
を備えることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
The second mask forming step includes an anisotropic etching step of etching the second material film by anisotropic etching;
An isotropic etching step of etching the second material film by isotropic etching;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010533378A (en) * 2007-07-12 2010-10-21 マイクロン テクノロジー, インク. Method for smoothing oxide spacers
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