JP2008244417A - 半導体素子の微細パターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板100の上部にエッチング対象膜101、ハードマスク膜102及び第1補助パターン104aを形成し、それらハードマスク膜と第1補助パターンの上部に絶縁膜110と第2補助膜112を形成する。第1のエッチング工程を実施し、第2補助膜112が第1補助パターン104a間に残留して第2補助パターン112aとなる。続いて絶縁膜110を除去し、第2のエッチング工程で第1,第2補助パターンをエッチングマスクとしてハードマスクパターンを形成し、それをエッチングマスクとして第3のエッチング工程でエッチング対象膜101をエッチングする。
【選択図】図1D
Description
図1A〜図1Fは、本発明の第1実施形態による形成工程を順に示す。
つぎに、図2A〜図2Hは、本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法について、NAND型のフラッシュメモリ素子の製造方法に適用した場合の第2実施形態の工程順を示す。
101, 201 エッチング対象膜
101a, 201a エッチング対象パターン
102, 202 ハードマスク膜
102c, 202c ハードマスクパターン
102a, 202a アモルファス膜
102b, 202b シリコン酸化窒化膜
104, 204 第1補助膜
104a, 204a 第1補助パターン
106, 206 下部反射防止膜
108 フォトレジストパターン
208 第1のフォトレジストパターン
110, 210 絶縁膜
112, 212 第2補助膜
112a, 212a 第2補助パターン
214 第2のフォトレジストパターン
Claims (27)
- 半導体基板の上部にエッチング対象膜、ハードマスク膜及び第1補助パターンを形成する工程と、
前記ハードマスク膜と前記第1補助パターンの上部に絶縁膜及び第2補助膜を形成する工程と、
前記第2補助膜が前記第1補助パターンの間の前記絶縁膜上に残留され、第2補助パターンになるように第1のエッチング工程を実施する工程と、
前記第1補助パターンの上部と前記第1,第2補助パターンの間の前記絶縁膜を除去する工程と、
前記第1,第2補助パターンをエッチングマスクとして用いる第2のエッチング工程で前記ハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、
前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして用いる第3のエッチング工程で前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。 - セルゲート領域、選択トランジスタ領域及び周辺回路領域が設定された半導体基板の上部にエッチング対象膜、ハードマスク膜及び第1補助パターンを形成する工程と、
前記ハードマスク膜と前記第1補助パターンの上部に絶縁膜及び第2補助膜を形成する工程と、
前記選択トランジスタ領域及び周辺回路領域に形成された前記絶縁膜と第2補助膜を除去する工程と、
前記セルゲート領域に形成された前記第2補助膜が前記第1補助パターンの間の前記絶縁膜上に残留され、第2補助パターンになるように第1のエッチング工程を実施する工程と、
前記セルゲート領域から前記第1補助パターンの上部と前記第1,第2補助パターンの間の前記絶縁膜を除去する工程と、
前記第1,第2補助パターンをエッチングマスクとして用いる第2のエッチング工程で前記ハードマスク膜をエッチングし、ハードマスクパターンを形成する工程と、
前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして用いる第3のエッチング工程で前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。 - 前記エッチング対象膜は、絶縁膜、導電膜または層間絶縁膜の膜質からなっていることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記エッチング対象膜は、タングステンシリサイドで形成することを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記エッチング対象膜と半導体基板の間には、トンネル絶縁膜、フローティングゲート用の第1導電膜、誘電体膜及びコントロールゲート用の第2導電膜が積層された構造で形成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記ハードマスク膜は、アモルファス膜及びシリコン酸化窒化膜が積層された構造で形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第1補助膜は、ポリシリコン膜、SiO2、タングステン膜またはSOG物質で形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第1補助パターンの臨界寸法は、最終工程で形成された微細パターンのピッチの半分程度になるようにすることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記絶縁膜は、アモルファス膜、SiO2、タングステン膜またはSOG物質で形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記絶縁膜は、前記第2補助膜と前記第1補助パターン物質に対してエッチング選択比を有する物質で形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第1補助パターンの側面に蒸着された前記絶縁膜の厚さは、最終工程で形成された微細パターンのピッチの半分程度になるようにすることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第2補助膜は、導電物質または絶縁物質で形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第2補助膜は、SOG物質、多機能ハードマスク膜のようにシリコンが含まれた有機下部反射防止膜、SiO2、タングステン膜またはポリシリコンで形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記SOG物質を用いる場合、蒸着工程後に熱処理工程をさらに実施することを特徴とする請求項13に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記選択トランジスタ領域及び周辺回路領域に形成された前記第2の補助膜除去工程時に前記絶縁膜をエッチング停止膜として用い、乾式エッチング工程で除去することを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記選択トランジスタ領域及び周辺回路領域に形成された前記絶縁膜除去工程時に前記ハードマスク膜をエッチング停止膜として用い、乾式エッチング工程で除去することを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第2の補助膜は、エッチバック工程でエッチングすることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記セルゲート領域に形成された前記第2の補助膜エッチング工程時、前記選択トランジスタ領域に残留する前記第2補助膜も除去されることを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記選択トランジスタ領域に残留する前記第2補助膜は、エッチバック工程でエッチングすることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第1のエッチング工程時に前記第2補助パターンは、前記第1補助パターンの高さまで残留することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記絶縁膜は、O2プラズマを用いた乾式エッチング工程で除去することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第1のエッチング工程及び前記絶縁膜除去工程時に前記絶縁膜は、前記第1補助パターン物質と前記第2補助膜に対してエッチング選択比を有することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記セルゲート領域に形成された前記絶縁膜除去工程時、前記選択トランジスタ領域に残留する前記絶縁膜も除去されることを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記選択トランジスタ領域に残留する前記絶縁膜は、O2プラズマを用いた乾式エッチング工程で除去することを特徴とする請求項23に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第2補助パターンは、前記第1補助パターンの間に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第2のエッチング工程は、乾式エッチング工程で実施することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第3のエッチング工程時に前記エッチング対象膜と半導体基板の間に形成された前記トンネル絶縁膜、フローティングゲート用の第1導電膜、誘電体膜及びコントロールゲート用の第2導電膜も共にエッチングされてゲートを形成することを特徴とする請求項5に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
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