JP2008078344A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To widen a margin to an electrical short circuit caused by a contact between a wiring layer and a through hole which occurs for a misalignment in forming the through hole through between wiring layers formed on a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of depositing an insulating film 101 on the semiconductor substrate 100, depositing a conductive film 102 on the insulating film, forming an interconnection pattern 105 by conducting a dry etching process to the conductive film, depositing a protective insulating film 110 so as to cover the interconnection pattern, forming a through hole 111 so as to penetrate through the interconnection pattern in the protective insulating film, and forming a plug 112 in the through-hole. Making the size of the upper part of the interconnection pattern smaller than that of the lower part of the interconnection pattern makes the space width between the upper parts of the interconnection pattern larger than that between the lower parts of the interconnection pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板上に形成された配線層間を通してスルーホールを形成する際に、アライメントズレによって発生する配線層とスルーホールとの接触に起因する電気的なショートに対するマージンを拡大することができる半導体装置およびその製造方法に関するものである。   According to the present invention, when a through hole is formed through a wiring layer formed on a semiconductor substrate, a margin for an electrical short caused by contact between the wiring layer and the through hole caused by misalignment can be increased. The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

近年、半導体デバイスにおいては、高速化、低消費電力化の要望が大きくなってきている。そのため、半導体デバイスを構成する配線パターンの寸法、配線パターン間のスペース幅、及び半導体基板と上層配線層とを電気的に接続するコンタクト径といった素子サイズの微細化が加速度的に進んでいる。特に、0.09μm以細の半導体デバイスにおいては、配線層間のスペース幅が200nm以下と小さくなってきており、配線層間を通してコンタクトプラグを形成する際に、リソグラフィー工程で発生する回避不能なアライメントズレ(35nm程度)の発生により、コンタクトと隣接する配線層との電気的なショートマージンが益々厳しくなってきている。   In recent years, there has been a growing demand for higher speed and lower power consumption in semiconductor devices. For this reason, miniaturization of element sizes such as the dimensions of the wiring patterns constituting the semiconductor device, the space width between the wiring patterns, and the contact diameter for electrically connecting the semiconductor substrate and the upper wiring layer is accelerating. In particular, in a semiconductor device having a thickness of 0.09 μm or less, the space width between the wiring layers has become as small as 200 nm or less, and an unavoidable alignment misalignment that occurs in the lithography process when forming a contact plug through the wiring layer ( As a result, the electrical short margin between the contact and the adjacent wiring layer has become increasingly severe.

以下、従来の半導体装置の製造工程の一例を図8〜10を参照しながら説明する。まず、図8(a)に示すように、半導体基板1の上に例えば2nmのゲート酸化膜2を介して、例えば150nmのポリシリコン膜からなるゲート電極3を公知のフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて形成する。この時、ゲート電極3の間のスペース幅3aは140nmになっている。次に、ソース・ドレイン拡散層の一部となる不純物濃度の低いN型拡散層4をゲート電極3をマスクとしてイオン注入法(例えばPを5×1013個/cm)により自己整合的に形成する。 Hereinafter, an example of a manufacturing process of a conventional semiconductor device will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 8A, a known photolithography technique and a dry etching technique are used to form a gate electrode 3 made of, for example, a 150 nm polysilicon film on a semiconductor substrate 1 with a 2 nm gate oxide film 2 interposed therebetween. It forms using. At this time, the space width 3a between the gate electrodes 3 is 140 nm. Next, the N-type diffusion layer 4 having a low impurity concentration, which becomes a part of the source / drain diffusion layer, is self-aligned by ion implantation using the gate electrode 3 as a mask (for example, P + is 5 × 10 13 / cm 2 ). To form.

次に、図8(b)に示すように、被加工基板の表面を覆うようにシリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm堆積し、続けてシリコン窒化膜(図示せず)をCVD法により例えば30nm堆積する。次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜の異方性エッチングを行って、ゲート電極3の側面だけを残すようにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を除去し、30nmの幅を有するサイドウォールスペーサ5を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, a silicon oxide film (not shown) is deposited by, for example, 10 nm by the CVD method so as to cover the surface of the substrate to be processed, and then a silicon nitride film (not shown) is formed. For example, 30 nm is deposited by the CVD method. Next, anisotropic etching is performed on the laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film to remove the silicon oxide film and the silicon nitride film so that only the side surface of the gate electrode 3 is left, and a sidewall having a width of 30 nm. The spacer 5 is formed.

次に、図8(c)に示すように、ゲート電極3及びサイドウォールスペーサ5をマスクとし、イオン注入法(例えばAsを5×1015個/cm)によって前記ソース・ドレイン拡散層の他の部分となる高濃度の拡散層6を自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 8C, the gate electrode 3 and the side wall spacer 5 are used as a mask, and the source / drain diffusion layers are formed by ion implantation (for example, As + 5 × 10 15 / cm 2 ). A high-concentration diffusion layer 6 which is another part is formed in a self-aligning manner.

次に、図9(a)に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極3の上部分とソース・ドレイン拡散層4の上部分に例えばSiとCoの化合物からなるシリサイド層7を形成する。その後、シリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば700nm堆積した後、公知のCMP法を用いて前記シリコン酸化膜を300nm研磨して、平坦化された400nmの厚さを有するシリコン酸化膜8を形成する。   Next, as shown in FIG. 9A, a silicide layer 7 made of, for example, a compound of Si and Co is formed on the upper portion of the gate electrode 3 and the upper portion of the source / drain diffusion layer 4 using a known salicide technique. To do. Then, after depositing a silicon oxide film (not shown) by, for example, 700 nm by a CVD method, the silicon oxide film is polished by 300 nm using a known CMP method, and a flattened silicon oxide film having a thickness of 400 nm is obtained. 8 is formed.

次に、図9(b)に示すように、シリコン酸化膜8上にリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて、ゲート電極3の間を通して半導体基板1に接続するためのスルーホール9を形成する。このスルーホール9のホール径9aは80nmとなっている。またこの時、スルーホール9を形成する際のリソグラフィー処理においては、35nm程度の回避不能なアライメントズレ9bが発生している。   Next, as shown in FIG. 9B, a through hole 9 for connecting to the semiconductor substrate 1 through the gate electrode 3 is formed on the silicon oxide film 8 by using a lithography technique and a dry etching technique. The through hole 9 has a hole diameter 9a of 80 nm. At this time, in the lithography process when forming the through-hole 9, an alignment deviation 9b of about 35 nm that cannot be avoided occurs.

次に、図9(c)に示すように、Ti/TiN膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm/30nm堆積し、続けてW膜(図示せず)をCVD法により例えば100nmを堆積する。次に、CMP法を用いて前記Ti/TiN膜とW膜の不要な部分を除去することによって、半導体基板と上層配線とを電気的に接続するためのプラグ10を形成する。   Next, as shown in FIG. 9C, a Ti / TiN film (not shown) is deposited by CVD, for example, 10 nm / 30 nm, and then a W film (not shown) is deposited by CVD, for example, 100 nm. To do. Next, the plug 10 for electrically connecting the semiconductor substrate and the upper layer wiring is formed by removing an unnecessary portion of the Ti / TiN film and the W film by using a CMP method.

ここで、図8〜9で示した半導体装置の製造工程では、スルーホール9を形成する際のアライメントズレ9bが原因で、ゲート電極3とプラグ10とが5nm程度接触してしまい(符号11)、電気的なショート不良が発生する課題が生じてしまう。   Here, in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIGS. 8 to 9, the gate electrode 3 and the plug 10 are in contact with each other by about 5 nm due to the alignment shift 9 b when the through hole 9 is formed (reference numeral 11). As a result, there arises a problem that an electrical short circuit failure occurs.

しかし、特許文献1に、前記アライメントズレが原因で発生するゲート電極とプラグとの接触を防止する一つの方法が示されている。この特許文献1では、図10に示すように、半導体基板21上に形成されたゲート電極22上部、及びサイドウォール23側面にシリコン窒化膜24、25を形成することにより、シリコン酸化膜26にスルーホール27と配線28を形成する際、ゲート電極22と配線28の接触を防止できることが提案されている。
特開平6−177265公報
However, Patent Document 1 discloses one method for preventing the contact between the gate electrode and the plug caused by the alignment shift. In this Patent Document 1, as shown in FIG. 10, silicon nitride films 24 and 25 are formed on the gate electrode 22 and on the side wall 23 formed on the semiconductor substrate 21, thereby passing through the silicon oxide film 26. It has been proposed that when the hole 27 and the wiring 28 are formed, the contact between the gate electrode 22 and the wiring 28 can be prevented.
JP-A-6-177265

しかしながら、特許文献1のような上記従来の手法を用いてゲート電極間にスルーホールを形成する場合は以下の課題が生じる。ゲート電極上や、サイドウォール側面にシリコン窒化膜を形成する工程が余分に必要となるので、工程数が増加して半導体装置の製造コストが増加してしまう。また、半導体デバイスの微細化が進んで、ゲート電極間のスペース幅がより小さくなった場合、サイドウォール側面にシリコン窒化膜を形成する際に、ゲート電極間スペースがシリコン窒化膜で埋ってしまい、スルーホールが形成できなくなる課題が生じる。   However, when the through hole is formed between the gate electrodes using the above-described conventional technique such as Patent Document 1, the following problems occur. Since an extra step of forming a silicon nitride film on the gate electrode or on the side wall of the side wall is necessary, the number of steps increases and the manufacturing cost of the semiconductor device increases. In addition, when the semiconductor device is further miniaturized and the space width between the gate electrodes becomes smaller, when forming the silicon nitride film on the side wall of the sidewall, the space between the gate electrodes is filled with the silicon nitride film, There arises a problem that through holes cannot be formed.

したがって、この発明の目的は、以上のような従来の欠点を解決するものであって、ゲート電極間にスルーホールを形成する工程において、半導体デバイス素子の微細化が進んだ場合においても、アライメントズレによるゲート電極とスルーホールの接触に起因する電気的なショートマージンを拡大することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional drawbacks as described above, and in the process of forming a through hole between gate electrodes, even when the miniaturization of a semiconductor device element is advanced, the alignment displacement is reduced. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of expanding an electrical short margin caused by contact between a gate electrode and a through hole due to the above and a manufacturing method thereof.

以上の目的を達成するためにこの発明の請求項1記載の半導体装置は、半導体基板上に形成された複数の配線パターンと、配線パターンを覆うように堆積した絶縁膜と、絶縁膜中に配線パターンの間を通すように形成されたスルーホールと、スルーホール内に埋め込んだ導電膜からなるプラグとを備え、配線パターンの上部の幅の寸法が下部の幅の寸法に比べて小さくなっている。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 of the present invention includes a plurality of wiring patterns formed on a semiconductor substrate, an insulating film deposited so as to cover the wiring patterns, and a wiring in the insulating film. A through hole formed so as to pass between the patterns and a plug made of a conductive film embedded in the through hole is provided, and the upper width dimension of the wiring pattern is smaller than the lower width dimension. .

請求項2記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、導電膜にドライエッチング処理を実施して複数の配線パターンを形成する工程とを含み、配線パターンを形成する工程は、配線パターンの上部の幅の寸法を下部の幅の寸法に比べて小さくする。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of depositing an insulating film on the semiconductor substrate, a step of depositing a conductive film on the insulating film, and a plurality of wiring patterns by performing a dry etching process on the conductive film. In the step of forming the wiring pattern, the width of the upper portion of the wiring pattern is made smaller than the width of the lower portion.

請求項3記載の半導体装置の製造方法は、請求項2記載の半導体装置の製造方法において、配線パターンを覆うように保護絶縁膜を堆積する工程と、保護絶縁膜中に配線パターンの間を通すようにスルーホールを形成する工程と、スルーホール内にプラグを形成する工程とを含む。   A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of depositing a protective insulating film so as to cover the wiring pattern and a space between the wiring patterns in the protective insulating film are provided. In this way, a step of forming a through hole and a step of forming a plug in the through hole are included.

請求項4記載の半導体装置の製造方法は、請求項2または3記載の半導体装置の製造方法において、導電膜を堆積する工程は、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程と、ポリシリコン膜にイオン注入法によりV族の不純物を注入してポリシリコン膜の上部にV族の不純物濃度が高い領域を形成する工程とを含み、配線パターンを形成する工程は、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜にドライエッチング処理を実施して、配線パターンの上部に位置するV族の不純物濃度が高い部分の幅の寸法を、配線パターンの下部に位置するV族の不純物濃度の低い部分の幅の寸法に比べて小さくする。   A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the step of depositing the conductive film includes the step of depositing a polysilicon film on the insulating film, and a polysilicon film. A step of implanting a group V impurity by ion implantation to form a region having a high group V impurity concentration on the polysilicon film, and the step of forming a wiring pattern includes the step of implanting the group V impurity. The polysilicon film is dry-etched so that the width dimension of the portion where the V group impurity concentration is high located at the upper part of the wiring pattern is changed to the width dimension of the portion where the V group impurity concentration is located below the wiring pattern. Make it smaller than the width dimension.

請求項5記載の半導体装置の製造方法は、請求項4記載の半導体装置の製造方法において、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理は、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度より速くなる条件下でなされる。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the dry etching process of the polysilicon film into which the Group V impurity is implanted is performed using polysilicon having a high Group V impurity concentration. The etching is performed under the condition that the etching rate of the film is higher than that of the polysilicon film having a low Group V impurity concentration.

請求項6記載の半導体装置の製造方法は、請求項4または5記載の半導体装置の製造方法において、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる。   A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 or 5, wherein the polysilicon film into which the Group V impurities are implanted is subjected to a dry etching process using fluorine (F), chlorine ( A gas containing a halogen element such as Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used.

請求項7記載の半導体装置の製造方法は、請求項2または3記載の半導体装置の製造方法において、導電膜を堆積する工程は、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程と、ポリシリコン膜上にV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜を堆積する工程とを含み、配線パターンを形成する工程は、ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜にドライエッチング処理を実施して、配線パターンの上部に位置するドープトポリシリコン膜部分の幅の寸法を、配線パターンの下部に位置するポリシリコン膜部分の幅の寸法に比べて小さくする。   A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the step of depositing the conductive film includes a step of depositing a polysilicon film on the insulating film, and a polysilicon film. A step of depositing a doped polysilicon film containing a Group V impurity, and a step of forming a wiring pattern is a dry etching process on a laminated film in which a polysilicon film and a doped polysilicon film are sequentially deposited. Then, the width dimension of the doped polysilicon film portion located above the wiring pattern is made smaller than the width dimension of the polysilicon film portion located below the wiring pattern.

請求項8記載の半導体装置の製造方法は、請求項7記載の半導体装置の製造方法において、ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜のドライエッチング処理は、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度より速くなる条件下でなされる。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the dry etching process of the laminated film in which the polysilicon film and the doped polysilicon film are sequentially deposited is performed as a group V impurity. The etching is performed under the condition that the etching rate of the polysilicon film having a high concentration is higher than the etching rate of the polysilicon film having a low V group impurity concentration.

請求項9記載の半導体装置の製造方法は、請求項7または8記載の半導体装置の製造方法において、ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる。   A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7 or 8, wherein the dry etching process of the laminated film in which the polysilicon film and the doped polysilicon film are sequentially deposited is performed by fluorine ( A gas containing a halogen element such as F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used.

請求項10記載の半導体装置の製造方法は、請求項2または3記載の半導体装置の製造方法において、配線パターンを形成する工程は、導電膜上に有機膜、SiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜を順次堆積する工程と、有機無機ハイブリッド膜上にリソグラフィー法によりレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにして有機膜と有機無機ハイブリッド膜の積層膜をドライエッチング処理して、有機膜と有機無機ハイブリッド膜の積層膜パターンを形成する工程とを含み、積層パターンをマスクにして導電膜にドライエッチング処理を実施して、配線パターンの上部の幅の寸法を下部の幅の寸法に比べて小さくする。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the step of forming the wiring pattern is performed by forming an organic film, SiC w H x O y N z ( sequentially depositing an organic-inorganic hybrid film represented by w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0), forming a resist pattern on the organic-inorganic hybrid film by lithography, and resist pattern And a step of dry-etching the laminated film of the organic film and the organic-inorganic hybrid film to form a laminated film pattern of the organic film and the organic-inorganic hybrid film. Etching is performed to reduce the upper width dimension of the wiring pattern compared to the lower width dimension.

請求項11記載の半導体装置の製造方法は、請求項10記載の半導体装置の製造方法において、有機膜のドライエッチング処理に、酸素(O)、窒素(N)または水素(H)の元素を含むガスを用い、有機無機ハイブリッド膜のドライエッチング処理に、フルオロカーボンガスを用いる。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the dry etching process of the organic film includes an element of oxygen (O), nitrogen (N), or hydrogen (H). A gas is used and a fluorocarbon gas is used for the dry etching treatment of the organic-inorganic hybrid film.

請求項12記載の半導体装置の製造方法は、請求項10記載の半導体装置の製造方法において、導電膜のドライエッチング処理は、ドライエッチング処理の途中に、マスク材として機能する有機無機ハイブリッド膜がエッチングされて無くなるように条件設定されている。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the dry etching process of the conductive film is performed by etching the organic-inorganic hybrid film functioning as a mask material during the dry etching process. The condition is set so as to disappear.

請求項13記載の半導体装置の製造方法は、請求項10または12載の半導体装置の製造方法において、導電膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる。   A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 or 12, wherein the conductive film is subjected to a dry etching process of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) or iodine. A gas containing a halogen element (I) is used.

本発明の請求項1記載の半導体装置によれば、配線パターンの上部の幅の寸法が下部の幅の寸法に比べて小さくなっているので、配線パターンの上部間のスペース幅が配線パターンの下部間スペース幅より大きくなる。このため、配線間を通してスルーホールを形成する際、アライメントズレが35nm程度発生しても配線上部間のスペース幅が広くなっているので、配線とスルーホールとの接触を回避することができる。つまり、プラグと隣接する配線層との電気的なショートマージンを拡大することができる。更に、半導体デバイス素子の微細化が進むと、配線間のスペース幅が益々小さくなり、配線間への絶縁膜の埋め込み特性が厳しくなるが、配線上部間のスペース幅が配線下部間のスペース幅に比べて大きくなっているので、絶縁膜の埋め込み特性に対しても有利な構造となる。   According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the width of the upper part of the wiring pattern is smaller than the width of the lower part, the space width between the upper parts of the wiring pattern is lower than the lower part of the wiring pattern. It becomes larger than the space width. For this reason, when the through hole is formed between the wirings, the space width between the upper parts of the wirings is wide even if an alignment misalignment occurs of about 35 nm, so that contact between the wirings and the through holes can be avoided. That is, the electrical short margin between the plug and the adjacent wiring layer can be increased. Furthermore, as semiconductor device elements become finer, the space width between wirings becomes smaller and the embedding property of the insulating film between the wirings becomes more severe, but the space width between the upper parts of the wiring becomes the space width between the lower parts of the wiring. Since it is larger than the above, it becomes an advantageous structure for the embedding property of the insulating film.

本発明の請求項2記載の半導体装置の製造方法によれば、配線パターンの上部の幅の寸法が下部の幅の寸法に比べて小さくなっているので、配線パターンの上部間のスペース幅が配線パターンの下部間スペース幅より大きくなる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the upper width of the wiring pattern is smaller than the lower width, so that the space width between the upper portions of the wiring pattern is reduced. It becomes larger than the space width between the lower parts of the pattern.

また、本発明において、請求項3記載の半導体装置の製造方法によれば、請求項1記載の半導体装置と同様の効果が得られる。   In the present invention, the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 can provide the same effects as those of the semiconductor device according to claim 1.

また、本発明において、請求項4記載の半導体装置の製造方法によれば、導電膜を堆積する工程において、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積し、ポリシリコン膜にV族の不純物を注入して、ポリシリコン膜の上部分にV族の不純物濃度が高い領域を形成できる。そして、ポリシリコン膜にドライエッチング処理して配線パターンを形成する際、ポリシリコン膜上部に位置するV族の不純物濃度の高い部分の寸法を選択的に小さくすることができる。これにより、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅に比べて大きくすることができる。   According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, in the step of depositing the conductive film, a polysilicon film is deposited on the insulating film, and a group V impurity is implanted into the polysilicon film. Thus, a region having a high Group V impurity concentration can be formed on the upper portion of the polysilicon film. When forming a wiring pattern by performing dry etching on the polysilicon film, the size of the portion of the V group having a high impurity concentration located on the polysilicon film can be selectively reduced. Thereby, the space width between the upper parts of the wiring pattern can be made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

また、本発明において、請求項5記載の半導体装置の製造方法によれば、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度に比べて早くなる条件下でドライエッチング処理がなされる。このため、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際には、V族の不純物濃度が高いポリシリコン膜の上部分に対しては横方向へのエッチングが進行し易くなるので、ポリシリコン膜の上部分の寸法を選択的に小さくすることができる。   According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, the etching rate of the polysilicon film having a high V group impurity concentration is higher than the etching rate of the polysilicon film having a low V group impurity concentration. The dry etching process is performed under the faster conditions. For this reason, when forming a wiring pattern by dry-etching a polysilicon film into which a group V impurity is implanted, an upper portion of the polysilicon film having a high group V impurity concentration is laterally extended. Since the etching easily proceeds, the size of the upper portion of the polysilicon film can be selectively reduced.

また、本発明において、請求項6記載の半導体装置の製造方法によれば、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いることが好ましい。上記ハロゲン元素は一般的に電子親和力が大きいので、電子を過剰に含有する材料に対しては反応性が大きくなり、エッチング速度が速くなる傾向にある。従って、V族の不純物濃度が高いポリシリコン膜のエッチング速度が、V族の不純物濃度が低いポリシリコン膜のエッチング速度よりも速くなる。   In the present invention, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) is used for the dry etching process of the polysilicon film into which the Group V impurity is implanted. ) Or iodine (I) containing a halogen element is preferably used. Since the halogen element generally has a high electron affinity, the reactivity with a material containing excessive electrons tends to increase, and the etching rate tends to increase. Therefore, the etching rate of the polysilicon film having a high group V impurity concentration is higher than the etching rate of the polysilicon film having a low group V impurity concentration.

また、本発明において、請求項7記載の半導体装置の製造方法によれば、導電膜を堆積する工程において、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積して、ポリシリコン膜上にV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜を堆積するので、ポリシリコン膜とV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜の積層膜にドライエッチング処理して配線パターンを形成する際、ドープトポリシリコン膜が位置する配線上部分の寸法を選択的に小さくすることができる。これにより、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅に比べて大きくすることができる。   According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, in the step of depositing the conductive film, a polysilicon film is deposited on the insulating film, and a group V impurity is deposited on the polysilicon film. Since the doped polysilicon film is deposited, when the wiring pattern is formed by dry etching the stacked film of the polysilicon film and the doped polysilicon film containing the Group V impurity, the doped polysilicon film It is possible to selectively reduce the size of the upper portion of the wiring. Thereby, the space width between the upper parts of the wiring pattern can be made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

また、本発明において、請求項8記載の半導体装置の製造方法によれば、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度に比べて早くなる条件下でドライエッチング処理がなされる。このため、ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜の積層膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際には、配線の上部分に位置するドープトポリシリコン膜に対しては横方向へのエッチングが進行し易くなるので、配線パターンの上部分の寸法を選択的に小さくすることができる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the etching rate of the polysilicon film having a high V group impurity concentration is higher than the etching rate of the polysilicon film having a low V group impurity concentration. The dry etching process is performed under the faster conditions. For this reason, when a wiring pattern is formed by dry etching the laminated film of the polysilicon film and the doped polysilicon film, the lateral direction is not applied to the doped polysilicon film located on the upper part of the wiring. Since the etching easily proceeds, the dimension of the upper part of the wiring pattern can be selectively reduced.

また、本発明において、請求項9記載の半導体装置の製造方法によれば、請求項6記載の半導体装置の製造方法と同様に、ポリシリコン膜とV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いることが好ましい。   Further, in the present invention, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, as in the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, the polysilicon film and the doped polysilicon film containing a group V impurity It is preferable to use a gas containing a halogen element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) in the dry etching process.

また、本発明において、請求項10記載の半導体装置の製造方法によれば、導電膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際のマスク材料として、有機膜とSiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜の積層膜パターンを用いる。この場合、導電膜をドライエッチング処理する初期においては、有機無機ハイブリッド膜がエッチングマスク材として機能する。導電膜のドライエッチング処理では、一般的に、マスク材から発生する有機物などの生成物を、エッチャントのパターン側壁へのサイドエッチに対する保護膜として利用している。しかし、有機無機ハイブリッド膜がエッチングマスクである場合は、有機元素の含有量が少ないために、パターン側壁を保護する役割を持つマスク材からの生成物の発生量が少ない。このため、有機無機ハイブリッド膜がマスク材として機能している間は、導電膜に対するサイドエッチが進行し易くなってパターン寸法が小さくなる。そして、導電膜のドライエッチング途中に有機無機ハイブリッド膜がエッチングされて無くなると、次に下層の有機膜がエッチングマスク材として機能する。この場合は、通常のドライエッチングと同様に、マスク材からの生成物の発生量が多くなるので、導電膜に対するサイドエッチが抑制されるようになる。このため、マスク材が有機膜に切り替わった以降の導電膜のパターン寸法は大きくなる。このように、マスク材に有機膜と有機無機ハイブリッド膜の積層膜を用いることで、導電膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際に、配線上部分の寸法を選択的に小さくすることができる。これにより、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅に比べて大きくすることができる。 Further, in the present invention, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, the organic film and SiC w H x O y N z are used as a mask material when the conductive film is dry-etched to form a wiring pattern. A laminated film pattern of an organic-inorganic hybrid film represented by (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) is used. In this case, the organic / inorganic hybrid film functions as an etching mask material in the initial stage of dry etching the conductive film. In a dry etching process of a conductive film, a product such as an organic substance generated from a mask material is generally used as a protective film against side etching on the side wall of an etchant pattern. However, when the organic / inorganic hybrid film is an etching mask, the content of the organic element is small, so that the amount of products generated from the mask material that serves to protect the pattern sidewall is small. For this reason, while the organic-inorganic hybrid film functions as a mask material, side etching with respect to the conductive film easily proceeds and the pattern dimension becomes small. If the organic-inorganic hybrid film is etched away during the dry etching of the conductive film, the lower organic film functions as an etching mask material. In this case, as in the case of normal dry etching, the amount of products generated from the mask material increases, so that side etching on the conductive film is suppressed. For this reason, the pattern dimension of the conductive film after the mask material is switched to the organic film is increased. In this way, by using a laminated film of an organic film and an organic / inorganic hybrid film as a mask material, when forming a wiring pattern by dry-etching the conductive film, the size of the upper part of the wiring can be selectively reduced. Can do. Thereby, the space width between the upper parts of the wiring pattern can be made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

また、本発明において、請求項11記載の半導体装置の製造方法によれば、有機膜のドライエッチング処理には、酸素(O)、窒素(N)または水素(H)の元素を含むガスを用い、SiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜のドライエッチング処理には、フルオロカーボンガスを用いることが好ましい。ここで、有機無機ハイブリッド膜のドライエッチング処理では、上層のレジストパターンがマスク材として機能する。そして、有機膜のドライエッチング処理では、有機無機ハイブリッド膜がマスク材として機能する。この際のエッチングガスは酸素、窒素、水素の元素を含むガスであるため、マスク材の有機無機ハイブリッド膜は殆どエッチングされない。 According to the semiconductor device manufacturing method of the invention, in the present invention, a gas containing an element of oxygen (O), nitrogen (N) or hydrogen (H) is used for the dry etching process of the organic film. It is preferable to use a fluorocarbon gas for the dry etching treatment of the organic-inorganic hybrid film represented by SiC w H x O y N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0). Here, in the dry etching process of the organic-inorganic hybrid film, the upper resist pattern functions as a mask material. In the organic film dry etching process, the organic-inorganic hybrid film functions as a mask material. Since the etching gas at this time is a gas containing oxygen, nitrogen and hydrogen elements, the organic-inorganic hybrid film of the mask material is hardly etched.

また、本発明において、請求項12記載の半導体装置の製造方法によれば、この発明の請求項10記載の半導体装置の製造方法の効果で説明した通り、ドライエッチング処理の途中に、マスク材として機能する前記SiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜がエッチングされて無くなるように条件設定されることが好ましい。 According to the semiconductor device manufacturing method of the twelfth aspect of the present invention, as described in the effect of the semiconductor device manufacturing method of the tenth aspect of the present invention, as a mask material during the dry etching process, It is preferable that conditions be set so that the organic / inorganic hybrid film represented by the functioning SiC w H x O y N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) is etched away. .

また、本発明において、請求項13記載の半導体装置の製造方法によれば、導電膜のドライエッチング処理には、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いることが好ましい。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirteenth aspect of the present invention, the dry etching treatment of the conductive film includes fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) halogen. It is preferable to use a gas containing an element.

この発明の第1の実施形態を図1〜3に基づいて説明する。図1〜2は本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 2 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

本発明の第1の実施形態による製造方法の要点は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程の後、ポリシリコン膜の上部分にV族の不純物を注入して、ポリシリコン膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際に、V族の不純物濃度が高くなっているポリシリコン膜の上部分の幅寸法を選択的に小さくすることである。そして、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅より大きくするものである。   The main points of the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention are that after the step of forming an insulating film on a semiconductor substrate and the step of depositing a polysilicon film on the insulating film, a group V is formed on the upper portion of the polysilicon film. When the polysilicon film is dry-etched to form a wiring pattern, the width dimension of the upper portion of the polysilicon film in which the V group impurity concentration is high is selectively reduced. It is. The space width between the upper parts of the wiring pattern is made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

まず、図1(a)に示すように、半導体基板100の上に例えば2nmのゲート酸化膜101を介して、CVD法により例えば150nmのポリシリコン膜102を堆積する。次に、イオン注入法を用いてP(図示せず)を例えば15keVの加速エネルギーで8E15/cm注入して、P濃度が高いポリシリコン膜103を形成する。このP濃度が高いポリシリコン膜103の膜厚は50nm程度になっている。次に、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、P濃度が高いポリシリコン膜103とポリシリコン膜102をドライエッチング処理する際のマスクとなるレジストパターン104を形成する。 First, as shown in FIG. 1A, a polysilicon film 102 of, eg, 150 nm is deposited on a semiconductor substrate 100 through a gate oxide film 101 of, eg, 2 nm by a CVD method. Next, P (not shown) is implanted by 8E15 / cm 2 at an acceleration energy of 15 keV, for example, by ion implantation to form a polysilicon film 103 having a high P concentration. The thickness of the polysilicon film 103 having a high P concentration is about 50 nm. Next, using a known photolithography method, a polysilicon film 103 having a high P concentration and a resist pattern 104 serving as a mask when the polysilicon film 102 is dry-etched are formed.

次に、図1(b)に示すように、レジストパターン104をマスクにして、P濃度が高いポリシリコン膜103とポリシリコン膜102にドライエッチング処理を行なって配線パターンとしてゲート電極105を形成する。この時、ゲート電極105の下部間のスペース幅105aは140nmになっている。また、ゲート電極105上部の寸法はゲート電極105下部の寸法に比べて20nm小さくなっており、ゲート電極105の上部間のスペース幅105bは160nmになっている。次に、ソース・ドレイン拡散層の一部となる不純物濃度の低いN型拡散層106をゲート電極105をマスクとしてイオン注入法(例えばPを5×1013個/cm)により自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 1B, using the resist pattern 104 as a mask, the polysilicon film 103 and the polysilicon film 102 having a high P concentration are dry-etched to form a gate electrode 105 as a wiring pattern. . At this time, the space width 105a between the lower portions of the gate electrode 105 is 140 nm. The dimension of the upper part of the gate electrode 105 is 20 nm smaller than the dimension of the lower part of the gate electrode 105, and the space width 105b between the upper parts of the gate electrode 105 is 160 nm. Next, the N-type diffusion layer 106 having a low impurity concentration, which becomes a part of the source / drain diffusion layer, is self-aligned by ion implantation (for example, P + is 5 × 10 13 / cm 2 ) using the gate electrode 105 as a mask. To form.

次に、図1(c)に示すように、被加工基板の表面を覆うようにシリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm堆積し、続けてシリコン窒化膜(図示せず)をCVD法により例えば30nm堆積する。次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜の異方性エッチングを行って、ゲート電極105の側面だけを残すようにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を除去し、30nmの幅を有するサイドウォールスペーサ107を形成する。このサイドウォールスペーサ107は、後のスルーホール111を形成する際に、ゲート電極105の側面とスルーホール111の接触を防止する保護膜としても機能する。   Next, as shown in FIG. 1C, a silicon oxide film (not shown) is deposited by, for example, 10 nm by the CVD method so as to cover the surface of the substrate to be processed, and then a silicon nitride film (not shown) is formed. For example, 30 nm is deposited by the CVD method. Next, anisotropic etching is performed on the laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film to remove the silicon oxide film and the silicon nitride film so that only the side surface of the gate electrode 105 is left, and a sidewall having a width of 30 nm. A spacer 107 is formed. The sidewall spacer 107 also functions as a protective film for preventing the contact between the side surface of the gate electrode 105 and the through hole 111 when forming the subsequent through hole 111.

次に、図1(d)に示すように、ゲート電極105及びサイドウォールスペーサ107をマスクとし、イオン注入法(例えばAsを5×1015個/cm)によって前記ソース・ドレイン拡散層の他の部分となる高濃度の拡散層108を自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 1D, the gate electrode 105 and the side wall spacer 107 are used as a mask, and the source / drain diffusion layers of the source / drain diffusion layer are formed by ion implantation (for example, As + is 5 × 10 15 / cm 2 ). A high-concentration diffusion layer 108 to be another part is formed in a self-aligning manner.

次に、図2(a)に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極105の上部分とソース・ドレイン拡散層106の上部分に例えばSiとCoの化合物からなるシリサイド層109を形成する。その後、シリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば700nm堆積した後、公知のCMP法を用いて前記シリコン酸化膜を300nm研磨して、平坦化された400nmの厚さを有するシリコン酸化膜110を形成する。   Next, as shown in FIG. 2A, a silicide layer 109 made of, for example, a compound of Si and Co is formed on the upper portion of the gate electrode 105 and the upper portion of the source / drain diffusion layer 106 using a known salicide technique. To do. Then, after depositing a silicon oxide film (not shown) by, for example, 700 nm by a CVD method, the silicon oxide film is polished by 300 nm using a known CMP method, and a flattened silicon oxide film having a thickness of 400 nm is obtained. 110 is formed.

次に、図2(b)に示すように、シリコン酸化膜110上にリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて、ゲート電極105の間を通して半導体基板100に接続するためのスルーホール111を形成する。このスルーホール111のホール径111aは80nmになっている。またこの時、スルーホール111を形成する際のリソグラフィー処理においては、35nmの回避不能なアライメントズレ111bが発生している。   Next, as shown in FIG. 2B, a through hole 111 for connecting to the semiconductor substrate 100 through the gate electrode 105 is formed on the silicon oxide film 110 using a lithography technique and a dry etching technique. The through hole 111 has a hole diameter 111a of 80 nm. At this time, in the lithography process when forming the through-hole 111, an alignment deviation 111b of 35 nm that cannot be avoided occurs.

次に、図2(c)に示すように、Ti/TiN膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm/30nm堆積し、続けてW膜(図示せず)をCVD法により例えば100nmを堆積する。次に、CMP法を用いて前記Ti/TiN膜とW膜の不要な部分を除去することによって、半導体基板と上層配線とを電気的に接続するためのプラグ112を形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, a Ti / TiN film (not shown) is deposited by CVD, for example, 10 nm / 30 nm, and then a W film (not shown) is deposited by CVD, for example, 100 nm. To do. Next, unnecessary portions of the Ti / TiN film and the W film are removed by CMP to form a plug 112 for electrically connecting the semiconductor substrate and the upper layer wiring.

この実施形態では、スルーホール111を形成する際のリソグラフィー処理において、35nmの回避不能なアライメントズレ111bが発生しているが、ゲート電極105の上部分の寸法がゲート電極105の下部分の寸法より20nm小さくなっているので、ゲート電極105とプラグ112との接触は発生していない。すなわち、ゲート電極105の上部分と下部分の寸法が等しい場合に比べて、ゲート電極105とプラグ112との接触、つまり電気的なショートマージンを5nm拡大することができた。   In this embodiment, an inevitable alignment shift 111b of 35 nm occurs in the lithography process when forming the through hole 111, but the dimension of the upper part of the gate electrode 105 is larger than the dimension of the lower part of the gate electrode 105. Since it is 20 nm smaller, no contact between the gate electrode 105 and the plug 112 occurs. That is, the contact between the gate electrode 105 and the plug 112, that is, the electrical short margin can be expanded by 5 nm, compared with the case where the upper and lower portions of the gate electrode 105 have the same dimensions.

ここで、P濃度が高いポリシリコン膜103とポリシリコン膜102をドライエッチングする条件の一例を示す。ドライエッチングでは、プラズマ生成とイオンエネルギー制御を独立に制御できる高周波電源を2つ以上備えた誘導結合型のプラズマエッチング装置を使用した。ドライエッチング条件としては、P濃度が高いポリシリコン膜103とポリシリコン膜102の途中までをエッチングする第1ステップ、残りのポリシリコン膜102をエッチングする第2ステップとポリシリコン膜102の残渣を除去する第3ステップの3ステップ構成からなっている。
<第1ステップ>
処理圧力・・・1.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・60(W)
ガス・・・Cl/O=100/20(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
<第2ステップ>
処理圧力・・・1.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・20(W)
ガス・・・HBr/O=100/4(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
<第3ステップ>
処理圧力・・・5.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・40(W)
ガス・・・HBr/O/He=100/4/100(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
ここで、ハロゲン元素は一般的に電子親和力が大きいので、電子を過剰に含有する材料に対しては反応性が大きくなり、エッチング速度が速くなる傾向にある。図3にステップ1の条件に対して、Pを15keVの加速エネルギーで8E15/cm注入したポリシリコン膜と不純物を注入していないポリシリコン膜のエッチング速度を比較した結果を示す。図3の横軸は膜種を、縦軸は不純物を注入していないポリシリコン膜のエッチング速度に対する比をそれぞれ示している。図3より、Pを注入したポリシリコン膜のエッチング速度がポリシリコン膜のエッチング速度に比べて2割程度速くなっていることが分かる。従って、今回の実施形態では、ステップ1の条件でエッチングする際、ポリシリコン膜102に比べて、P濃度が高くなっているポリシリコン膜103に対する横方向へのエッチングが大きい。このため、ゲート電極105の上部分の寸法がゲート電極105の下部分の寸法より20nm小さくなった。
Here, an example of conditions for dry-etching the polysilicon film 103 and the polysilicon film 102 having a high P concentration is shown. In dry etching, an inductively coupled plasma etching apparatus provided with two or more high-frequency power sources capable of independently controlling plasma generation and ion energy control was used. As the dry etching conditions, the first step of etching partway between the polysilicon film 103 and the polysilicon film 102 with high P concentration, the second step of etching the remaining polysilicon film 102, and the residue of the polysilicon film 102 are removed. It consists of a three-step configuration of the third step.
<First step>
Processing pressure: 1.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 60 (W)
Gas: Cl 2 / O 2 = 100/20 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
<Second step>
Processing pressure: 1.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 20 (W)
Gas: HBr / O 2 = 100/4 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
<Third step>
Processing pressure: 5.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 40 (W)
Gas: HBr / O 2 / He = 100/4/100 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
Here, since the halogen element generally has a high electron affinity, the reactivity with a material containing excessive electrons tends to increase and the etching rate tends to increase. FIG. 3 shows the results of comparing the etching rates of the polysilicon film in which P is implanted at 8E15 / cm 2 with the acceleration energy of 15 keV and the polysilicon film into which no impurity is implanted with respect to the conditions in step 1. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the film type, and the vertical axis indicates the ratio of the polysilicon film not doped with impurities to the etching rate. FIG. 3 shows that the etching rate of the polysilicon film implanted with P is about 20% faster than the etching rate of the polysilicon film. Therefore, in the present embodiment, when etching is performed under the condition of Step 1, the lateral etching with respect to the polysilicon film 103 having a higher P concentration is larger than the polysilicon film 102. Therefore, the dimension of the upper part of the gate electrode 105 is 20 nm smaller than the dimension of the lower part of the gate electrode 105.

以上説明したように、本実施形態による製造方法では、ポリシリコン膜の上部分にPを注入して、ポリシリコン膜をドライエッチング処理してゲート電極を形成する際に、P濃度が高くなっているポリシリコン膜の上部分の寸法を選択的に小さくすることができる。そして、ゲート電極の上部間のスペース幅をゲート電極の下部間のスペース幅より大きくすることができるので、ゲート電極間を通してスルーホールを形成する際に、ゲート電極とスルーホールとの接触に対するマージンを拡大することができる。   As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, when the gate electrode is formed by implanting P into the upper portion of the polysilicon film and dry-etching the polysilicon film, the P concentration increases. The size of the upper portion of the polysilicon film can be selectively reduced. Since the space width between the upper portions of the gate electrodes can be made larger than the space width between the lower portions of the gate electrodes, a margin for contact between the gate electrodes and the through holes can be increased when forming the through holes between the gate electrodes. Can be enlarged.

また、P濃度が高いポリシリコン膜103を形成する工程においては、Pを注入する際の注入エネルギーによりP濃度が高いポリシリコン膜103の膜厚を変化させることができ、P注入量によりP濃度を変化させることができる。つまり、Pを注入する際の注入エネルギーと濃度を制御することによって、ポリシリコン膜の上部分における寸法細り量を横、縦方向それぞれに制御することができる。   Further, in the step of forming the polysilicon film 103 having a high P concentration, the film thickness of the polysilicon film 103 having a high P concentration can be changed by the implantation energy when P is implanted, and the P concentration is varied depending on the P implantation amount. Can be changed. That is, by controlling the implantation energy and concentration at the time of implanting P, the size reduction amount in the upper portion of the polysilicon film can be controlled in the horizontal and vertical directions.

なお、V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理には、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)などのハロゲン元素を含むガスを用いることができる。   Note that a gas containing a halogen element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used for the dry etching process of the polysilicon film into which the Group V impurity is implanted. it can.

この発明の第2の実施形態を図4および図5に基づいて説明する。図4〜5は本発明の第2の実施形態における半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

本発明の第2の実施形態による製造方法の要点は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程と、ポリシリコン膜上にV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜を堆積する工程の後、ポリシリコン膜とV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜の積層膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する際に、ドープトポリシリコン膜部分の幅寸法を選択的に小さくすることである。そして、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅より大きくするものである。   The main points of the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention are a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a polysilicon film on the insulating film, and a group V impurity on the polysilicon film. After the step of depositing the doped polysilicon film, the doped polysilicon film and the doped polysilicon film containing Group V impurities are dry-etched to form a wiring pattern. This is to selectively reduce the width dimension of the silicon film portion. The space width between the upper parts of the wiring pattern is made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

まず、図4(a)に示すように、半導体基板200の上に例えば2nmのゲート酸化膜201を介して、CVD法により例えば100nmのポリシリコン膜202を堆積する。次に、Pを5E20/cm含有するドープトポリシリコン膜203をCVD法により例えば50nm堆積する。次に、公知のフォトリソグラフィー法を用いて、ドープトポリシリコン膜203とポリシリコン膜202をドライエッチング処理する際のマスクとなるレジストパターン204を形成する。 First, as shown in FIG. 4A, a polysilicon film 202 of, for example, 100 nm is deposited on the semiconductor substrate 200 through a gate oxide film 201 of, for example, 2 nm by a CVD method. Next, a doped polysilicon film 203 containing 5E20 / cm 3 of P is deposited by, for example, 50 nm by the CVD method. Next, using a known photolithography method, a resist pattern 204 is formed that serves as a mask when the doped polysilicon film 203 and the polysilicon film 202 are dry-etched.

次に、図4(b)に示すように、レジストパターン204をマスクにして、ドープトポリシリコン膜203とポリシリコン膜202にドライエッチング処理を行なって配線パターンとしてゲート電極205を形成する。この時、ゲート電極205の下部間のスペース幅205aは140nmになっている。また、ゲート電極205上部の寸法はゲート電極205下部の寸法に比べて20nm小さくなっており、ゲート電極205の上部間のスペース幅205bは160nmになっている。次に、ソース・ドレイン拡散層の一部となる不純物濃度の低いN型拡散層206をゲート電極205をマスクとしてイオン注入法(例えばPを5×1013個/cm)により自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 4B, using the resist pattern 204 as a mask, the doped polysilicon film 203 and the polysilicon film 202 are dry-etched to form a gate electrode 205 as a wiring pattern. At this time, the space width 205a between the lower portions of the gate electrode 205 is 140 nm. The dimension of the upper part of the gate electrode 205 is 20 nm smaller than the dimension of the lower part of the gate electrode 205, and the space width 205b between the upper parts of the gate electrode 205 is 160 nm. Next, the N-type diffusion layer 206 having a low impurity concentration, which becomes a part of the source / drain diffusion layer, is self-aligned by ion implantation (for example, P + is 5 × 10 13 / cm 2 ) using the gate electrode 205 as a mask. To form.

次に、図4(c)に示すように、被加工基板の表面を覆うようにシリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm堆積し、続けてシリコン窒化膜(図示せず)をCVD法により例えば30nm堆積する。次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜の異方性エッチングを行って、ゲート電極205の側面だけを残すようにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を除去し、30nmの幅を有するサイドウォールスペーサ207を形成する。このサイドウォールスペーサ207は、後のスルーホール211を形成する際に、ゲート電極205の側面とスルーホール211の接触を防止する保護膜としても機能する。   Next, as shown in FIG. 4C, a silicon oxide film (not shown) is deposited by, for example, 10 nm by the CVD method so as to cover the surface of the substrate to be processed, and then a silicon nitride film (not shown) is formed. For example, 30 nm is deposited by the CVD method. Next, anisotropic etching is performed on the laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film to remove the silicon oxide film and the silicon nitride film so as to leave only the side surface of the gate electrode 205, and a sidewall having a width of 30 nm. A spacer 207 is formed. The sidewall spacer 207 also functions as a protective film that prevents the side surface of the gate electrode 205 from contacting the through hole 211 when the subsequent through hole 211 is formed.

次に、図4(d)に示すように、ゲート電極205及びサイドウォールスペーサ207をマスクとし、イオン注入法(例えばAsを5×1015個/cm)によって前記ソース・ドレイン拡散層の他の部分となる高濃度の拡散層208を自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 4D, the gate electrode 205 and the side wall spacer 207 are used as a mask, and the source / drain diffusion layers of the source / drain diffusion layer are formed by ion implantation (for example, As + is 5 × 10 15 / cm 2 ). A high-concentration diffusion layer 208 to be another part is formed in a self-aligning manner.

次に、図5(a)に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極205の上部分とソース・ドレイン拡散層206の上部分に例えばSiとCoの化合物からなるシリサイド層209を形成する。その後、シリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば700nm堆積した後、公知のCMP法を用いて前記シリコン酸化膜を300nm研磨して、平坦化された400nmの厚さを有するシリコン酸化膜210を形成する。   Next, as shown in FIG. 5A, a silicide layer 209 made of, for example, a compound of Si and Co is formed on the upper portion of the gate electrode 205 and the upper portion of the source / drain diffusion layer 206 by using a known salicide technique. To do. Then, after depositing a silicon oxide film (not shown) by, for example, 700 nm by a CVD method, the silicon oxide film is polished by 300 nm using a known CMP method, and a flattened silicon oxide film having a thickness of 400 nm is obtained. 210 is formed.

次に、図5(b)に示すように、シリコン酸化膜210上にリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて、ゲート電極205の間を通して半導体基板200に接続するためのスルーホール211を形成する。このスルーホール211のホール径211aは80nmとなっている。またこの時、スルーホール211を形成する際のリソグラフィー処理においては、35nmの回避不能なアライメントズレ211bが発生している。   Next, as shown in FIG. 5B, through holes 211 for connecting to the semiconductor substrate 200 through the gaps between the gate electrodes 205 are formed on the silicon oxide film 210 by using a lithography technique and a dry etching technique. The through hole 211 has a hole diameter 211a of 80 nm. Further, at this time, in the lithography process when forming the through hole 211, an alignment deviation 211b of 35 nm that cannot be avoided occurs.

次に、図5(c)に示すように、Ti/TiN膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm/30nm堆積し、続けてW膜(図示せず)をCVD法により例えば100nmを堆積する。次に、CMP法を用いて前記Ti/TiN膜とW膜の不要な部分を除去することによって、半導体基板と上層配線とを電気的に接続するためのプラグ212を形成する。   Next, as shown in FIG. 5C, a Ti / TiN film (not shown) is deposited by CVD, for example, 10 nm / 30 nm, and then a W film (not shown) is deposited by CVD, for example, 100 nm. To do. Next, unnecessary portions of the Ti / TiN film and the W film are removed by CMP to form a plug 212 for electrically connecting the semiconductor substrate and the upper layer wiring.

この実施形態では、スルーホール211を形成する際のリソグラフィー処理において、35nmの回避不能なアライメントズレ211bが発生しているが、ゲート電極205の上部分の寸法がゲート電極205の下部分の寸法より20nm小さくなっているので、ゲート電極205とプラグ212との接触は発生していない。すなわち、ゲート電極205の上部分と下部分の寸法が等しい場合に比べて、ゲート電極205とプラグ212との接触、つまり電気的なショートマージンを5nm拡大することができた。   In this embodiment, an inevitable alignment shift 211b of 35 nm occurs in the lithography process when forming the through hole 211, but the dimension of the upper part of the gate electrode 205 is larger than the dimension of the lower part of the gate electrode 205. Since it is 20 nm smaller, no contact between the gate electrode 205 and the plug 212 occurs. That is, the contact between the gate electrode 205 and the plug 212, that is, the electrical short margin can be expanded by 5 nm, compared with the case where the upper and lower portions of the gate electrode 205 have the same dimensions.

ここで、ドープトポリシリコン膜203とポリシリコン膜202のドライエッチング処理では、第1の実施形態と同一の条件を使用することにより、ゲート電極205の上部分の寸法をゲート電極205の下部分の寸法より20nm小さくすることができた。   Here, in the dry etching process of the doped polysilicon film 203 and the polysilicon film 202, the dimensions of the upper part of the gate electrode 205 are reduced by using the same conditions as those in the first embodiment. It was possible to make it 20 nm smaller than the dimension.

以上説明したように、本実施形態による製造方法では、ポリシリコン膜とPを含有するドープトポリシリコン膜の積層膜をドライエッチング処理してゲート電極を形成する際に、ドープトポリシリコン膜の部分の寸法を選択的に小さくすることができる。そして、ゲート電極の上部間のスペース幅をゲート電極の下部間のスペース幅より大きくすることができるので、ゲート電極間を通してスルーホールを形成する際に、ゲート電極とスルーホールとの接触に対するマージンを拡大することができる。   As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, when the gate electrode is formed by dry etching the stacked film of the polysilicon film and the doped polysilicon film containing P, the doped polysilicon film The size of the part can be selectively reduced. Since the space width between the upper portions of the gate electrodes can be made larger than the space width between the lower portions of the gate electrodes, a margin for contact between the gate electrodes and the through holes can be increased when forming the through holes between the gate electrodes. Can be enlarged.

また、ドープトポリシリコン膜203を形成する工程において、ドープトポリシリコン膜に含有されるP濃度と膜厚を制御することによって、ドープトポリシリコン膜203の部分における寸法の細り量を縦、横方向にそれぞれ制御することができる。   Further, in the step of forming the doped polysilicon film 203, by controlling the P concentration and the film thickness contained in the doped polysilicon film, the dimensional thinning amount in the doped polysilicon film 203 is vertically increased. Each can be controlled laterally.

この発明の第3の実施形態を図6および図7に基づいて説明する。図6〜7は本発明の第3の実施形態における半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 7 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

本発明の第3の実施形態による製造方法の要点は、半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜上に導電膜を堆積する工程の後、導電膜をドライエッチング処理して配線パターンを形成する工程において、ドライエッチングのマスク材として、有機膜とSiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜の積層膜パターンを用いて、ドライエッチング中にマスク材から発生する生成物の量を制御することによって、配線層の上部分の幅寸法を配線層の下部分の幅寸法に比べて小さくすることである。そして、配線パターンの上部間のスペース幅を配線パターンの下部間のスペース幅より大きくするものである。 The main point of the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention is that a wiring pattern is formed by performing a dry etching process on a conductive film after a step of depositing an insulating film on a semiconductor substrate and a step of depositing a conductive film on the insulating film. As a mask material for dry etching, an organic film and an organic-inorganic hybrid film represented by SiC w H x O y N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) are used. By using the laminated film pattern to control the amount of product generated from the mask material during dry etching, the width dimension of the upper part of the wiring layer is made smaller than the width dimension of the lower part of the wiring layer. is there. The space width between the upper parts of the wiring pattern is made larger than the space width between the lower parts of the wiring pattern.

まず、図6(a)に示すように、半導体基板300の上に例えば2nmのゲート酸化膜301を介して、CVD法により例えば150nmのポリシリコン膜302を堆積する。次に、炭素を85%以上含有する有機レジスト膜303を塗布法により200nm堆積する。次に、Si含有量が25%程度のSiOC膜304を塗布法により70nm堆積する。次に、公知のリソグラフィー法を用いて、例えば250nmの膜厚を有するレジストパターン305を形成する。   First, as shown in FIG. 6A, a polysilicon film 302 of, eg, 150 nm is deposited on a semiconductor substrate 300 by a CVD method through a gate oxide film of, eg, 2 nm. Next, an organic resist film 303 containing 85% or more of carbon is deposited to a thickness of 200 nm by a coating method. Next, an SiOC film 304 having a Si content of about 25% is deposited by a coating method to a thickness of 70 nm. Next, a resist pattern 305 having a film thickness of, for example, 250 nm is formed using a known lithography method.

次に、図6(b)に示すように、レジストパターン305をマスクにして、SiOC膜304と有機膜303のドライエッチング処理を行い、SiOC膜304と有機膜303の積層膜パターン306を形成する。ここで、このドライエッチング処理では、プラズマ生成とイオンエネルギー制御を独立に制御できる高周波電源を2つ以上備えた平行平板型のプラズマエッチング装置を使用した。ドライエッチング条件としては、SiOC膜304をエッチングする第1のステップと有機膜303をエッチングする第2のステップの2ステップ構成からなっている。
<第1ステップ>
処理圧力・・・6.7(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・1000(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・50(W)
ガス・・・CF=100(ml/min)
ウェハー温度・・・0℃
<第2ステップ>
処理圧力・・・1.3(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・100(W)
ガス・・・O/N=100/200(ml/min)
ウェハー温度・・・0℃
上記ドライエッチング処理の第1のステップにおいては、レジストパターン305がエッチングのマスク材として機能する。そして、第2のステップにおいては、エッチングガスとしてO/Nガスを使用するため、レジストパターン305は第2ステップのエッチングの初期段階で無くなってしまう。従って、第2ステップのエッチング時には、SiOC膜304がマスク材として機能するが、第2ステップのエッチングガスがO/Nガスであるため、有機膜303のSiOC膜304に対するエッチング選択比が高く、有機膜303のエッチングが終了しても、SiOC膜304はエッチングされずに殆ど残る状態となる。
Next, as shown in FIG. 6B, the SiOC film 304 and the organic film 303 are dry-etched using the resist pattern 305 as a mask to form a laminated film pattern 306 of the SiOC film 304 and the organic film 303. . Here, in this dry etching process, a parallel plate type plasma etching apparatus provided with two or more high-frequency power sources capable of independently controlling plasma generation and ion energy control was used. The dry etching conditions include a two-step configuration of a first step for etching the SiOC film 304 and a second step for etching the organic film 303.
<First step>
Processing pressure: 6.7 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 1000 (W)
Lower applied power (for ion energy control) 50 (W)
Gas: CF 4 = 100 (ml / min)
Wafer temperature: 0 ° C
<Second step>
Processing pressure: 1.3 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 100 (W)
Gas: O 2 / N 2 = 100/200 (ml / min)
Wafer temperature: 0 ° C
In the first step of the dry etching process, the resist pattern 305 functions as an etching mask material. In the second step, since the O 2 / N 2 gas is used as the etching gas, the resist pattern 305 is lost at the initial stage of the etching in the second step. Accordingly, during the second step etching, the SiOC film 304 functions as a mask material. However, since the etching gas in the second step is O 2 / N 2 gas, the etching selectivity of the organic film 303 to the SiOC film 304 is high. Even after the etching of the organic film 303 is finished, the SiOC film 304 remains almost unetched.

次に、上記SiOC膜304と有機膜303の積層膜パターン306をマスクにして、ポリシリコン膜302をドライエッチング処理して配線パターンとしてゲート電極307を形成する。ここで、このドライエッチング処理では、プラズマ生成とイオンエネルギー制御を独立に制御できる高周波電源を2つ以上備えた誘導結合型のプラズマエッチング装置を使用した。ドライエッチング条件としては、ポリシリコン膜302を100nmエッチングする第1のステップ、下地絶縁膜とのエッチング選択比を確保しながらポリシリコン膜302の残り50nmをエッチングする第2のステップ、下地絶縁膜とのエッチング選択比を確保しながらポリシリコン膜302の残渣を除去する第3のステップの3ステップで構成されている。
<第1ステップ>
処理圧力・・・1.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・50(W)
ガス・・・CF/Cl/HBr=20/100/20(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
<第2ステップ>
処理圧力・・・1.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・20(W)
ガス・・・HBr/O=100/4(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
<第3ステップ>
処理圧力・・・5.0(Pa)
上部印加電力(プラズマ生成用)・・・600(W)
下部印加電力(イオンエネルギー制御用)・・・40(W)
ガス・・・HBr/O/He=100/4/100(ml/min)
ウェハー温度・・・20℃
上記ドライエッチング処理の第1のステップにおいては、エッチングガスとしてポリシリコン膜302のSiOC膜304に対するエッチング選択比の低いCFガスを用いることによって、ポリシリコン膜302を50nmエッチングし終わった時点でSiOC膜304が無くなる設定にしてある。従って、ポリシリコン膜302を50nmエッチングする時は、SiOC膜304がエッチングのマスク材として機能し、ポリシリコン膜302の残り100nmをエッチングする時には、有機膜303がエッチングのマスク材として機能することになる。
Next, using the laminated film pattern 306 of the SiOC film 304 and the organic film 303 as a mask, the polysilicon film 302 is dry-etched to form a gate electrode 307 as a wiring pattern. Here, in this dry etching process, an inductively coupled plasma etching apparatus provided with two or more high-frequency power sources capable of independently controlling plasma generation and ion energy control was used. The dry etching conditions include a first step of etching the polysilicon film 302 by 100 nm, a second step of etching the remaining 50 nm of the polysilicon film 302 while ensuring an etching selection ratio with the base insulating film, The third etching step is a third step of removing the residue of the polysilicon film 302 while securing the etching selectivity.
<First step>
Processing pressure: 1.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) 50 (W)
Gas: CF 4 / Cl 2 / HBr = 20/100/20 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
<Second step>
Processing pressure: 1.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 20 (W)
Gas: HBr / O 2 = 100/4 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
<Third step>
Processing pressure: 5.0 (Pa)
Upper applied power (for plasma generation) ... 600 (W)
Lower applied power (for ion energy control) ... 40 (W)
Gas: HBr / O 2 / He = 100/4/100 (ml / min)
Wafer temperature: 20 ° C
In the first step of the dry etching process, a CF 4 gas having a low etching selection ratio of the polysilicon film 302 to the SiOC film 304 is used as an etching gas, and when the polysilicon film 302 has been etched by 50 nm, the SiOC gas is removed. The setting is such that the film 304 is eliminated. Therefore, the SiOC film 304 functions as an etching mask material when the polysilicon film 302 is etched by 50 nm, and the organic film 303 functions as an etching mask material when the remaining 100 nm of the polysilicon film 302 is etched. Become.

図6(c)にポリシリコン膜302のドライエッチング処理における第1のステップが終了した時点での工程断面図を示している。この第1のステップでは、ポリシリコン膜302を100nmエッチングしている。第1のステップでは、ポリシリコン膜302を50nmエッチングしている間はSiOC膜304がマスク材となるので、この間はマスク材からの生成物の供給が少ない。このため、ポリシリコン膜302に対する側壁保護膜の付着量が少なくなり、横方向へのエッチングが進行しやすくなる。これに対して、ポリシリコン膜302の残り100nmをエッチングしている間は有機膜303がマスク材となるので、マスク材からの生成物の供給が多くなる。このため、ポリシリコン膜302に対する側壁保護膜の付着量が増加して、横方向へのエッチングが抑制される。従って、第1のステップにおいては、ポリシリコン膜302のドライエッチングの途中にエッチングのマスク材が変わるために、ポリシリコン膜302の上部分の寸法がポリシリコン膜302の下部分の寸法に比べて小さくなる。   FIG. 6C shows a process cross-sectional view at the time when the first step in the dry etching process of the polysilicon film 302 is completed. In this first step, the polysilicon film 302 is etched by 100 nm. In the first step, the SiOC film 304 serves as a mask material while the polysilicon film 302 is etched by 50 nm, so that the supply of products from the mask material is small during this time. For this reason, the adhesion amount of the sidewall protective film to the polysilicon film 302 is reduced, and the etching in the lateral direction is likely to proceed. In contrast, while the remaining 100 nm of the polysilicon film 302 is being etched, the organic film 303 serves as a mask material, so that the supply of products from the mask material increases. For this reason, the adhesion amount of the side wall protective film with respect to the polysilicon film 302 increases, and the etching in the lateral direction is suppressed. Accordingly, in the first step, since the etching mask material changes during the dry etching of the polysilicon film 302, the dimension of the upper part of the polysilicon film 302 is larger than the dimension of the lower part of the polysilicon film 302. Get smaller.

図6(d)にポリシリコン膜302のドライエッチング処理における第2のステップと第3のステップが終了した時点の工程断面図を示す。この第2、第3のステップでは、有機膜303がエッチングマスク材として機能するので、横方向へのエッチングが進むことはない。このようにして、上部分の寸法が下部分の寸法に比べて小さくなったゲート電極307が形成される。   FIG. 6D is a process cross-sectional view at the time when the second step and the third step in the dry etching process of the polysilicon film 302 are completed. In the second and third steps, since the organic film 303 functions as an etching mask material, etching in the lateral direction does not proceed. In this way, the gate electrode 307 is formed in which the size of the upper portion is smaller than the size of the lower portion.

この時、ゲート電極307の下部間のスペース幅307aは140nmになっている。また、ゲート電極307上部の寸法はゲート電極307下部の寸法に比べて20nm小さくなっており、ゲート電極307の上部間のスペース幅307bは160nmになっている。   At this time, the space width 307a between the lower portions of the gate electrode 307 is 140 nm. The dimension of the upper part of the gate electrode 307 is 20 nm smaller than the dimension of the lower part of the gate electrode 307, and the space width 307b between the upper parts of the gate electrode 307 is 160 nm.

次に、図7(a)に示すように、ソース・ドレイン拡散層の一部となる不純物濃度の低いN型拡散層308をゲート電極307をマスクとしてイオン注入法(例えばPを5×1013個/cm)により自己整合的に形成する。次に、被加工基板の表面を覆うようにシリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm堆積し、続けてシリコン窒化膜(図示せず)をCVD法により例えば30nm堆積する。次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜の異方性エッチングを行って、ゲート電極307の側面だけを残すようにシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を除去し、30nmの幅を有するサイドウォールスペーサ309を形成する。このサイドウォールスペーサ309は、後のスルーホール313を形成する際に、ゲート電極307の側面とスルーホール313の接触を防止する保護膜としても機能する。次に、ゲート電極307及びサイドウォールスペーサ309をマスクとし、イオン注入法(例えばAsを5×1015個/cm)によって前記ソース・ドレイン拡散層の他の部分となる高濃度の拡散層310を自己整合的に形成する。 Next, as shown in FIG. 7A, an N-type diffusion layer 308 with a low impurity concentration, which becomes a part of the source / drain diffusion layer, is used as a mask with the gate electrode 307 as a mask (for example, P + is 5 × 10 5). 13 / cm 2 ). Next, a silicon oxide film (not shown) is deposited by, for example, 10 nm so as to cover the surface of the substrate to be processed, and then a silicon nitride film (not shown) is deposited by, for example, 30 nm by the CVD method. Next, anisotropic etching is performed on the laminated film of the silicon oxide film and the silicon nitride film to remove the silicon oxide film and the silicon nitride film so that only the side surface of the gate electrode 307 is left, and a sidewall having a width of 30 nm. A spacer 309 is formed. The side wall spacer 309 also functions as a protective film that prevents the side surface of the gate electrode 307 and the through hole 313 from coming into contact when the subsequent through hole 313 is formed. Next, using the gate electrode 307 and the sidewall spacer 309 as a mask, a high-concentration diffusion layer that becomes the other part of the source / drain diffusion layer by ion implantation (for example, As + 5 × 10 15 / cm 2 ). 310 is formed in a self-aligning manner.

次に、図7(b)に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極307の上部分とソース・ドレイン拡散層308の上部分に例えばSiとCoの化合物からなるシリサイド層311を形成する。その後、シリコン酸化膜(図示せず)をCVD法により例えば700nm堆積した後、公知のCMP法を用いて前記シリコン酸化膜を300nm研磨して、平坦化された400nmの厚さを有するシリコン酸化膜312を形成する。次に、シリコン酸化膜312上にリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて、ゲート電極307の間を通して半導体基板300に接続するためのスルーホール313を形成する。このスルーホール313のホール径313aは80nmとなっている。またこの時、スルーホール313を形成する際のリソグラフィー処理においては、35nmの回避不能なアライメントズレ313bが発生している。   Next, as shown in FIG. 7B, a silicide layer 311 made of, for example, a compound of Si and Co is formed on the upper portion of the gate electrode 307 and the upper portion of the source / drain diffusion layer 308 using a known salicide technique. To do. Then, after depositing a silicon oxide film (not shown) by, for example, 700 nm by a CVD method, the silicon oxide film is polished by 300 nm using a known CMP method, and a flattened silicon oxide film having a thickness of 400 nm is obtained. 312 is formed. Next, a through hole 313 for connecting to the semiconductor substrate 300 through between the gate electrodes 307 is formed on the silicon oxide film 312 using a lithography technique and a dry etching technique. The through hole 313 has a hole diameter 313a of 80 nm. At this time, in the lithography process when forming the through hole 313, an alignment deviation 313b of 35 nm that cannot be avoided is generated.

次に、図7(c)に示すように、Ti/TiN膜(図示せず)をCVD法により例えば10nm/30nm堆積し、続けてW膜(図示せず)をCVD法により例えば100nmを堆積する。次に、CMP法を用いて前記Ti/TiN膜とW膜の不要な部分を除去することによって、半導体基板と上層配線とを電気的に接続するためのプラグ314を形成する。   Next, as shown in FIG. 7C, a Ti / TiN film (not shown) is deposited by CVD, for example, 10 nm / 30 nm, and then a W film (not shown) is deposited by CVD, for example, 100 nm. To do. Next, unnecessary portions of the Ti / TiN film and the W film are removed by CMP to form a plug 314 for electrically connecting the semiconductor substrate and the upper layer wiring.

この実施形態では、スルーホール313を形成する際のリソグラフィー処理において、35nmの回避不能なアライメントズレ313bが発生しているが、ゲート電極307の上部分の寸法がゲート電極307の下部分の寸法より20nm小さくなっているので、ゲート電極307とプラグ314との接触は発生していない。すなわち、ゲート電極307の上部分と下部分の寸法が等しい場合に比べて、ゲート電極307とプラグ314との接触、つまり電気的なショートマージンを5nm拡大することができた。   In this embodiment, an inevitable alignment shift 313b of 35 nm occurs in the lithography process when forming the through hole 313, but the dimension of the upper part of the gate electrode 307 is larger than the dimension of the lower part of the gate electrode 307. Since it is 20 nm smaller, no contact between the gate electrode 307 and the plug 314 occurs. That is, the contact between the gate electrode 307 and the plug 314, that is, the electrical short margin can be expanded by 5 nm, compared with the case where the upper and lower portions of the gate electrode 307 have the same dimensions.

以上説明したように、本実施形態による製造方法では、ポリシリコン膜をドライエッチング処理してゲート電極を形成する際に、ドライエッチングのマスク材として、有機膜とSiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜の積層膜パターンを用いて、ドライエッチング中にマスク材から発生する生成物の量を制御することによって、配線層の上部分の寸法を配線層の下部分の寸法に比べて小さくすることができる。そして、ゲート電極の上部間のスペース幅をゲート電極の下部間のスペース幅より大きくすることができるので、ゲート電極間を通してスルーホールを形成する際に、ゲート電極とスルーホールとの接触に対するマージンを拡大することができる。 As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, when the gate electrode is formed by dry etching the polysilicon film, the organic film and SiC w H x O y N z ( By controlling the amount of product generated from the mask material during dry etching using a laminated film pattern of an organic-inorganic hybrid film represented by w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) The dimension of the upper part of the wiring layer can be made smaller than the dimension of the lower part of the wiring layer. Since the space width between the upper portions of the gate electrodes can be made larger than the space width between the lower portions of the gate electrodes, a margin for contact between the gate electrodes and the through holes can be increased when forming the through holes between the gate electrodes. Can be enlarged.

ここで、有機膜とSiOC膜の積層膜パターン306をマスク材としてポリシリコン膜302をドライエッチング処理する工程においては、SiOC膜304の膜厚やドライエッチング条件を変化させることにより、SiOC膜304が無くなる時点におけるポリシリコン膜302の削れ量を制御することができる。すなわち、SiOC膜304の膜厚やドライエッチング条件を変化させることによって、ポリシリコン膜302の上部分における寸法の細り量を縦、横方向にそれぞれ制御することができる。   Here, in the step of dry-etching the polysilicon film 302 using the laminated film pattern 306 of the organic film and the SiOC film as a mask material, the SiOC film 304 is changed by changing the film thickness of the SiOC film 304 and the dry etching conditions. It is possible to control the amount of shaving of the polysilicon film 302 at the time when it disappears. That is, by changing the film thickness of the SiOC film 304 and the dry etching conditions, the amount of dimension reduction in the upper part of the polysilicon film 302 can be controlled in the vertical and horizontal directions, respectively.

また、本発明の実施形態では、導電膜としてポリシリコン膜を用いた場合について述べたが、その他、W、Ti、Co、Ptなどの金属化合物についても同様の効果を得ることができる。   In the embodiment of the present invention, the case where a polysilicon film is used as the conductive film has been described. However, the same effect can be obtained for metal compounds such as W, Ti, Co, and Pt.

なお、有機膜のドライエッチング処理には、酸素(O)、窒素(N)、水素(H)などの元素を含むガスを用い、有機無機ハイブリッド膜のドライエッチング処理には、CFなどのフルオロカーボンガス(C)、ハイドロフルオロカーボンガス(CH)を用いることができる。また、導電膜のドライエッチング処理には、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)などのハロゲン元素を含むガスを用いることができる。 Note that a gas containing an element such as oxygen (O), nitrogen (N), or hydrogen (H) is used for the dry etching process of the organic film, and a fluorocarbon such as CF 4 is used for the dry etching process of the organic-inorganic hybrid film. Gas (C x F y ) or hydrofluorocarbon gas (CH x F y ) can be used. For the dry etching treatment of the conductive film, a gas containing a halogen element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) can be used.

また、本発明の実施形態1、2、3では、イオン生成のために誘導結合型プラズマ、及び2周波の並行平板型プラズマを使用したが、ECR(Electron cycrotron Resonance)型プラズマ、容量結合型プラズマ、マイクロ波励起型プラズマを使用しても同様の効果を得ることができる。   In Embodiments 1, 2, and 3 of the present invention, inductively coupled plasma and two-frequency parallel plate plasma are used for ion generation. However, ECR (Electron Cytron Resonance) type plasma and capacitively coupled plasma are used. Even if microwave excitation type plasma is used, the same effect can be obtained.

また、本発明の実施形態では、ポリシリコンゲート電極を例に挙げて発明の効果を述べたが、それ以外の導電膜の配線パターン形成、例えばW膜、TiN膜などを用いたメタルゲート電極形成、ビットライン配線形成、アルミ膜を用いた上層配線パターン形成などにも応用が可能である。   In the embodiment of the present invention, the effect of the invention has been described by taking a polysilicon gate electrode as an example. However, the wiring pattern formation of other conductive films, for example, the formation of a metal gate electrode using a W film, a TiN film, etc. It can also be applied to bit line wiring formation, upper layer wiring pattern formation using an aluminum film, and the like.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された配線層間を通してスルーホールを形成する工程を有する半導体装置の製造方法として有用である。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is useful as a method for manufacturing a semiconductor device having a step of forming a through hole through a wiring layer formed on a semiconductor substrate.

本発明の第1の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。FIG. 5D is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 図1の次の工程断面図である。FIG. 2 is a process cross-sectional view subsequent to FIG. 1. 本発明の第1の実施形態におけるP含有ポリシリコン膜とポリシリコン膜のエッチレート比を表す図である。It is a figure showing the etch rate ratio of the P containing polysilicon film and polysilicon film in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device by the 2nd Embodiment of this invention. 図4の次の工程断面図である。FIG. 5 is a process sectional view subsequent to FIG. 4. 本発明の第3の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device by the 3rd Embodiment of this invention. 図6の次の工程断面図である。FIG. 7 is a process sectional view subsequent to FIG. 6; 従来の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 図8の次の工程断面図である。FIG. 9 is a process sectional view subsequent to FIG. 8. 従来の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 ゲート酸化膜
3 ポリシリコン膜
3a ゲート電極間のスペース
4 ソース・ドレイン拡散層
5 サイドウォールスペーサ
6 ソース・ドレイン拡散層
7 シリサイド層
8 平坦化されたシリコン酸化膜
9 スルーホール
9a スルーホールのホール径
9b アライメントズレ
10 プラグ
21 半導体基板
22 ゲート電極
23 サイドウォール
24、25 シリコン窒化膜
26 シリコン酸化膜
27 スルーホール
28 配線
100 半導体基板
101 ゲート酸化膜
102 ポリシリコン膜
103 Pが注入されたポリシリコン膜
104 レジストパターン
105 ゲート電極
105a ゲート電極の下部間のスペース幅
105b ゲート電極の上部間のスペース幅
106 ソース・ドレイン拡散層
107 サイドウォールスペーサ
108 ソース・ドレイン拡散層
109 シリサイド層
110 平坦化されたシリコン酸化膜
111 スルーホール
111a スルーホールのホール径
111b アライメントズレ
112 プラグ
200 半導体基板
201 ゲート酸化膜
202 ポリシリコン膜
203 Pが注入されたポリシリコン膜
204 レジストパターン
205 ゲート電極
205a ゲート電極の下部間のスペース幅
205b ゲート電極の上部間のスペース幅
206 ソース・ドレイン拡散層
207 サイドウォールスペーサ
208 ソース・ドレイン拡散層
209 シリサイド層
210 平坦化されたシリコン酸化膜
211 スルーホール
211a スルーホールのホール径
211b アライメントズレ
212 プラグ
300 半導体基板
301 ゲート酸化膜
302 ポリシリコン膜
303 有機膜
304 SiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜
305 レジストパターン
306 有機膜とSiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜の積層パターン
307 ゲート電極
307a ゲート電極の下部間のスペース幅
307b ゲート電極の上部間のスペース幅
308 ソース・ドレイン拡散層
309 サイドウォールスペーサ
310 ソース・ドレイン拡散層
311 シリサイド層
312 平坦化されたシリコン酸化膜
313 スルーホール
313a スルーホールのホール径
313b アライメントズレ
314 プラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Gate oxide film 3 Polysilicon film 3a Space between gate electrodes 4 Source / drain diffusion layer 5 Side wall spacer 6 Source / drain diffusion layer 7 Silicide layer 8 Planarized silicon oxide film 9 Through hole 9a Through hole 9b Alignment deviation 10 Plug 21 Semiconductor substrate 22 Gate electrode 23 Side wall 24, 25 Silicon nitride film 26 Silicon oxide film 27 Through hole 28 Wiring 100 Semiconductor substrate 101 Gate oxide film 102 Polysilicon film 103 Poly in which P is implanted Silicon film 104 Resist pattern 105 Gate electrode 105a Space width between lower portions of gate electrode 105b Space width between upper portions of gate electrode 106 Source / drain diffusion layer 107 Side wall spacer 10 Source / drain diffusion layer 109 Silicide layer 110 Flattened silicon oxide film 111 Through hole 111a Hole diameter of through hole 111b Alignment shift 112 Plug 200 Semiconductor substrate 201 Gate oxide film 202 Polysilicon film 203 Polysilicon film implanted with P 204 Resist pattern 205 Gate electrode 205a Space width between lower portions of gate electrode 205b Space width between upper portions of gate electrode 206 Source / drain diffusion layer 207 Side wall spacer 208 Source / drain diffusion layer 209 Silicide layer 210 Flattened silicon oxide Film 211 Through hole 211a Hole diameter 211b Alignment shift 212 Plug 300 Semiconductor substrate 301 Gate oxide film 302 Polysilicon film 303 Organic film 304 SiC w H x O y N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) Organic-inorganic hybrid film 305 Resist pattern 306 Organic film and SiC w H x O y Stack pattern of organic-inorganic hybrid film represented by N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0) 307 Gate electrode 307a Space width between lower portions of gate electrode 307b Space between upper portions of gate electrodes Width 308 Source / drain diffusion layer 309 Side wall spacer 310 Source / drain diffusion layer 311 Silicide layer 312 Planarized silicon oxide film 313 Through hole 313a Hole diameter 313b Alignment displacement 314 Plug

Claims (13)

半導体基板上に形成された複数の配線パターンと、前記配線パターンを覆うように堆積した絶縁膜と、前記絶縁膜中に前記配線パターンの間を通すように形成されたスルーホールと、前記スルーホール内に埋め込んだ導電膜からなるプラグとを備え、前記配線パターンの上部の幅の寸法が下部の幅の寸法に比べて小さくなっていることを特徴とする半導体装置。   A plurality of wiring patterns formed on a semiconductor substrate; an insulating film deposited so as to cover the wiring patterns; a through hole formed in the insulating film so as to pass between the wiring patterns; and the through hole A semiconductor device comprising: a plug made of a conductive film embedded therein, wherein an upper width dimension of the wiring pattern is smaller than a lower width dimension. 半導体基板上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜にドライエッチング処理を実施して複数の配線パターンを形成する工程とを含み、前記配線パターンを形成する工程は、前記配線パターンの上部の幅の寸法を下部の幅の寸法に比べて小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。   Depositing an insulating film on a semiconductor substrate; depositing a conductive film on the insulating film; and performing a dry etching process on the conductive film to form a plurality of wiring patterns. The step of forming a pattern is characterized in that the upper width dimension of the wiring pattern is made smaller than the lower width dimension. 前記配線パターンを覆うように保護絶縁膜を堆積する工程と、前記保護絶縁膜中に前記配線パターンの間を通すようにスルーホールを形成する工程と、前記スルーホール内にプラグを形成する工程とを含む請求項2記載の半導体装置の製造方法。   Depositing a protective insulating film to cover the wiring pattern; forming a through hole in the protective insulating film so as to pass between the wiring patterns; and forming a plug in the through hole; A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, comprising: 前記導電膜を堆積する工程は、前記絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程と、前記ポリシリコン膜にイオン注入法によりV族の不純物を注入して前記ポリシリコン膜の上部にV族の不純物濃度が高い領域を形成する工程とを含み、前記配線パターンを形成する工程は、前記V族の不純物が注入されたポリシリコン膜にドライエッチング処理を実施して、前記配線パターンの上部に位置するV族の不純物濃度が高い部分の幅の寸法を、前記配線パターンの下部に位置するV族の不純物濃度の低い部分の幅の寸法に比べて小さくする請求項2または3記載の半導体装置の製造方法。   The step of depositing the conductive film includes a step of depositing a polysilicon film on the insulating film, a group V impurity is implanted into the polysilicon film by an ion implantation method, and a group V group is formed on the polysilicon film. A step of forming a region having a high impurity concentration, wherein the step of forming the wiring pattern is performed by performing a dry etching process on the polysilicon film into which the Group V impurities are implanted, and is positioned above the wiring pattern. 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein a width dimension of a portion where the Group V impurity concentration is high is made smaller than a width dimension of a portion where the V group impurity concentration is low and located below the wiring pattern. Production method. 前記V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理は、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度より速くなる条件下でなされる請求項4記載の半導体装置の製造方法。   The dry etching process of the polysilicon film into which the group V impurity is implanted is performed under the condition that the etching rate of the polysilicon film having a high group V impurity concentration is higher than the etching rate of the polysilicon film having a low group V impurity concentration. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein 前記V族の不純物が注入されたポリシリコン膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる請求項4または5記載の半導体装置の製造方法。   The gas containing a halogen element of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used for dry etching treatment of the polysilicon film into which the group V impurity is implanted. The manufacturing method of the semiconductor device of description. 前記導電膜を堆積する工程は、前記絶縁膜上にポリシリコン膜を堆積する工程と、前記ポリシリコン膜上にV族の不純物を含有するドープトポリシリコン膜を堆積する工程とを含み、前記配線パターンを形成する工程は、前記ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜にドライエッチング処理を実施して、前記配線パターンの上部に位置するドープトポリシリコン膜部分の幅の寸法を、前記配線パターンの下部に位置するポリシリコン膜部分の幅の寸法に比べて小さくする請求項2または3記載の半導体装置の製造方法。   The step of depositing the conductive film includes the step of depositing a polysilicon film on the insulating film, and the step of depositing a doped polysilicon film containing a Group V impurity on the polysilicon film, The step of forming a wiring pattern is performed by performing a dry etching process on the laminated film in which the polysilicon film and the doped polysilicon film are sequentially deposited, and the width of the doped polysilicon film portion located above the wiring pattern. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the size of the semiconductor device is made smaller than a width of a polysilicon film portion located below the wiring pattern. 前記ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜のドライエッチング処理は、V族の不純物濃度の高いポリシリコン膜のエッチング速度がV族の不純物濃度の低いポリシリコン膜のエッチング速度より速くなる条件下でなされる請求項7記載の半導体装置の製造方法。   The dry etching process of the laminated film in which the polysilicon film and the doped polysilicon film are sequentially deposited is performed by etching the polysilicon film having a high group V impurity concentration and the etching speed of the polysilicon film having a low group V impurity concentration. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method is performed under a faster condition. 前記ポリシリコン膜とドープトポリシリコン膜が順次堆積された積層膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる請求項7または8記載の半導体装置の製造方法。   A gas containing a halogen element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used for the dry etching process of the laminated film in which the polysilicon film and the doped polysilicon film are sequentially deposited. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7 or 8. 前記配線パターンを形成する工程は、前記導電膜上に有機膜、SiC(w>0、x≧0、y>0、z≧0)で表される有機無機ハイブリッド膜を順次堆積する工程と、前記有機無機ハイブリッド膜上にリソグラフィー法によりレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記有機膜と有機無機ハイブリッド膜の積層膜をドライエッチング処理して、前記有機膜と有機無機ハイブリッド膜の積層膜パターンを形成する工程とを含み、前記積層パターンをマスクにして前記導電膜にドライエッチング処理を実施して、前記配線パターンの上部の幅の寸法を下部の幅の寸法に比べて小さくする請求項2または3記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the wiring pattern includes an organic film on the conductive film, an organic / inorganic hybrid film represented by SiC w H x O y N z (w> 0, x ≧ 0, y> 0, z ≧ 0). A step of sequentially depositing a layer, a step of forming a resist pattern on the organic-inorganic hybrid film by a lithography method, and a dry etching treatment of the laminated film of the organic film and the organic-inorganic hybrid film using the resist pattern as a mask, Forming a laminated film pattern of the organic film and the organic-inorganic hybrid film, and performing a dry etching process on the conductive film using the laminated pattern as a mask to reduce the width of the upper part of the wiring pattern to the lower part 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the width is made smaller than the width of the semiconductor device. 前記有機膜のドライエッチング処理に、酸素(O)、窒素(N)または水素(H)の元素を含むガスを用い、前記有機無機ハイブリッド膜のドライエッチング処理に、フルオロカーボンガスを用いる請求項10記載の半導体装置の製造方法。   The gas containing an oxygen (O), nitrogen (N), or hydrogen (H) element is used for the dry etching process of the organic film, and a fluorocarbon gas is used for the dry etching process of the organic-inorganic hybrid film. Semiconductor device manufacturing method. 前記導電膜のドライエッチング処理は、ドライエッチング処理の途中に、マスク材として機能する前記有機無機ハイブリッド膜がエッチングされて無くなるように条件設定されている請求項10記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the dry etching process of the conductive film is set so that the organic-inorganic hybrid film functioning as a mask material is etched away during the dry etching process. 前記導電膜のドライエッチング処理に、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)またはヨウ素(I)のハロゲン元素を含むガスを用いる請求項10または12載の半導体装置の製造方法。   13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein a gas containing a halogen element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I) is used for the dry etching treatment of the conductive film.
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