JP2012033839A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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学 坂本
Takaki Tsuchiya
隆紀 土屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device which optimizes a depth of a wiring trench between a memory cell array region and a peripheral circuit region.SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor device comprises: a step of processing a core material film using a resist pattern as a mask; a step of forming a side wall film having an etching selection ratio with a film to be processed on the core material film; a step of processing the side wall film by the anisotropic etching process; a step of selectively removing the core material film and the side wall film; and a step of forming an insulting film having a first film thickness on the side wall film and the film to be processed in a first region, and forming an insulating layer having a second film thickness on the film to be processed in a second region. The method further comprises: a step of forming a resist pattern in the second region by the photolithography process; and a step of processing the insulating layer and the film to be processed using the side wall film in the first region and the resist pattern in the second region as masks and then forming a wiring trench in the film to be processed.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の微細化の要求により、リソグラフィの解像限界以下の配線パターンの形成が必要とされている。これを実現する方法として、いわゆる側壁転写プロセスが知られている。   Due to demands for miniaturization of semiconductor devices, it is necessary to form wiring patterns that are below the resolution limit of lithography. As a method for realizing this, a so-called sidewall transfer process is known.

この方法は、配線材料の上にハードマスクおよびレジストを形成し、レジストをスリミングした後、レジストをマスクとしてハードマスクをエッチングする。レジストを剥離した後、側壁膜となる薄膜を堆積させ、異方性エッチングエッチング等を用いて底部および上部の薄膜をエッチングすることで、ハードマスク側壁に側壁膜を形成する。そして、異方性エッチング又は等方性エッチングでハードマスクのみを除去して側壁膜は残す。そして、この側壁膜をマスクとして配線材料を加工する。   In this method, a hard mask and a resist are formed on a wiring material, and after slimming the resist, the hard mask is etched using the resist as a mask. After removing the resist, a thin film to be a sidewall film is deposited, and the bottom and upper thin films are etched by anisotropic etching or the like, thereby forming a sidewall film on the hard mask sidewall. Then, only the hard mask is removed by anisotropic etching or isotropic etching to leave the sidewall film. Then, the wiring material is processed using this sidewall film as a mask.

形成するパターンがダマシン工程の配線パターンの場合、上記配線材料の代わりに配線の層間絶縁膜をエッチングすることにより配線溝が形成され、その溝の中に配線となる金属材料等が埋め込まれ、CMP(Chemical Mechanical Polish)等で平坦化され、配線が形成される。   When the pattern to be formed is a damascene process wiring pattern, a wiring groove is formed by etching a wiring interlayer insulating film instead of the above wiring material, and a metal material or the like that becomes wiring is embedded in the groove, and CMP is performed. The wiring is formed by planarization with (Chemical Mechanical Polish) or the like.

また、半導体記憶装置等の、メモリセルアレイと周辺回路のように配線幅に差のあるパターンを有するデバイスでは、側壁転写プロセスによる解像限界以下の配線パターンと、より幅が広い配線パターンとを同一の配線層に形成する必要がある。この場合のダマシン工程では、側壁膜をマスクとしたエッチングに先立ち、周辺回路領域にはレジストパターンが形成される。その後に、メモリセルアレイでは側壁膜をマスクとして配線溝が加工され、周辺回路領域はレジストパターンをマスクとして、配線溝が加工される。   In addition, in a device having a pattern with a difference in wiring width, such as a memory cell array and a peripheral circuit, such as a semiconductor memory device, the wiring pattern below the resolution limit by the sidewall transfer process is the same as the wider wiring pattern. It is necessary to form the wiring layer. In the damascene process in this case, a resist pattern is formed in the peripheral circuit region prior to etching using the sidewall film as a mask. Thereafter, in the memory cell array, the wiring groove is processed using the sidewall film as a mask, and the wiring groove is processed in the peripheral circuit region using the resist pattern as a mask.

しかしながら、ダマシン工程においてメモリセルアレイと周辺回路の配線溝を同時に形成する場合は、配線溝の深さが両者で同一となる。したがって、金属材料等の埋め込みを容易にするため配線溝が浅い方が望ましいというメモリセルアレイ領域における要請と、配線抵抗の低くするため配線溝が深い方が望ましいという周辺回路領域における要請とを両立させることが困難であった。   However, when the memory cell array and the peripheral circuit wiring grooves are formed simultaneously in the damascene process, the depth of the wiring grooves is the same in both. Therefore, the requirement in the memory cell array region that a shallow wiring groove is desirable for facilitating embedding of a metal material and the like and the requirement in a peripheral circuit region that a deep wiring groove is desirable for reducing wiring resistance are compatible. It was difficult.

特開平7−263677号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263677

そこで本発明は、上記のような問題点を考慮し、メモリセルアレイ領域(側壁転写プロセス部分)と周辺回路領域(側壁転写プロセスでない部分)との配線溝の深さを最適化することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention has an object to optimize the depth of the wiring trench between the memory cell array region (side wall transfer process portion) and the peripheral circuit region (portion where the side wall transfer process is not performed). To do.

本発明の一態様の半導体装置の製造方法によれば、以下の点を特徴としている。半導体基板上に被加工膜を形成する工程と、前記被加工膜上に芯材膜を形成する工程と、第1領域において前記芯材膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストパターンを形成する工程と、を備えている。さらに、前記レジストパターンをマスクとして前記芯材膜を加工する工程と、前記芯材膜上に被加工膜とエッチング選択比がある側壁膜を形成する工程と、前記側壁膜を異方性エッチング工程により加工する工程と、前記芯材膜を前記側壁膜と選択的に除去する工程と、前記第1領域の前記側壁膜上および前記被加工膜上に絶縁膜を前記被加工膜表面から第1の膜厚を有するように形成し、前記第1領域と異なる第2領域の前記被加工膜上に前記絶縁膜を前記被加工膜表面から第2の膜厚を有するように形成する工程と、を備えている。さらに、前記第2領域においてフォトリソグラフィ工程によりレジストパターンを形成する工程と、前記第1領域における前記側壁膜と前記第2領域における前記レジストパターンとをマスクとして前記絶縁膜および前記被加工膜を加工し、前記被加工膜に配線溝を形成する工程と、を備えている。   The method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention is characterized by the following points. Forming a film to be processed on a semiconductor substrate; forming a core material film on the film to be processed; forming a resist pattern on the core material film in a first region by a photolithography process; It has. Further, a step of processing the core material film using the resist pattern as a mask, a step of forming a sidewall film having an etching selectivity with respect to a film to be processed on the core material film, and an anisotropic etching step of the sidewall film A step of selectively removing the core material film from the side wall film, and an insulating film on the side wall film and the work film in the first region from the surface of the work film. Forming the insulating film on the processed film in a second region different from the first region so as to have a second film thickness from the surface of the processed film; It has. Further, a process of forming a resist pattern by a photolithography process in the second region, and processing the insulating film and the film to be processed using the sidewall film in the first region and the resist pattern in the second region as a mask. And forming a wiring groove in the film to be processed.

本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの全体図である。1 is an overall view of a NAND flash memory according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの平面図である。1 is a plan view of a NAND flash memory according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの断面図であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a NAND flash memory according to an embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow; FIG. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その1)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 3A is a process cross-sectional view of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention (part 1), (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow; It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その2)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (part 2) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow; It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その3)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 6 is a process cross-sectional view (part 3) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その4)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 8 is a process cross-sectional view (part 4) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その5)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (No. 5) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の比較例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その6)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 8 is a process cross-sectional view (No. 6) of the NAND flash memory according to the comparative example of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その7)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 8 is a process cross-sectional view (No. 7) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その8)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 11 is a process cross-sectional view (No. 8) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の実施例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その9)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 11 is a process cross-sectional view (No. 9) of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の比較例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その1)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (part 1) of the NAND flash memory according to the comparative example of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow; It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction. 本発明の比較例に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図(その2)であり、(a)図2のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、(b)図2のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、である。FIG. 7 is a process cross-sectional view (part 2) of the NAND flash memory according to the comparative example of the present invention, (a) a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and viewed in the direction of the arrow; It is sectional drawing cut | disconnected along BB and looked at the arrow direction.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置(例えば、NAND型フラッシュメモリ)の全体図を示す。この実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ200は、メモリセルアレイ領域201、周辺回路領域202によって構成されている。   FIG. 1 is an overall view of a semiconductor device (for example, a NAND flash memory) according to an embodiment of the present invention. The NAND flash memory 200 according to this embodiment includes a memory cell array region 201 and a peripheral circuit region 202.

メモリセルアレイ領域201では、側壁転写プロセスにより、側壁膜をマスクとしてリソグラフィの解像限界以下の幅の狭いL/S(Line and Space)が形成される。周辺回路領域202では、フォトレジストをマスクとした配線パターンが形成される。   In the memory cell array region 201, an L / S (Line and Space) having a width equal to or smaller than the resolution limit of lithography is formed by using a sidewall transfer process as a mask. In the peripheral circuit region 202, a wiring pattern using a photoresist as a mask is formed.

図2は、本発明の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの平面図である。図2(a)はメモリセルアレイ領域201の平面図を、図2(b)は周辺回路領域202の平面図を示す。図2(a)で示されるメモリセルアレイ領域においては、層間絶縁膜である例えばTEOS(Tetraethoxysilane)膜10に形成された、幅の狭い溝のL/Sの中に、金属配線材料20(例えばCu)が埋め込まれている。図2(b)で示される周辺回路領域では、層間絶縁膜10に形成された溝の中に、金属配線材料20が埋め込まれている。   FIG. 2 is a plan view of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention. 2A shows a plan view of the memory cell array region 201, and FIG. 2B shows a plan view of the peripheral circuit region 202. FIG. In the memory cell array region shown in FIG. 2A, a metal wiring material 20 (for example, Cu) is formed in an L / S of a narrow groove formed in, for example, a TEOS (Tetraethoxysilane) film 10 that is an interlayer insulating film. ) Is embedded. In the peripheral circuit region shown in FIG. 2B, the metal wiring material 20 is embedded in the groove formed in the interlayer insulating film 10.

図3は、本発明の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの断面図である。図3(a)は、図2(a)のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図3(b)は、図2(b)のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。ダマシン工程により配線溝が形成される場合は、幅の狭い配線溝に対する金属配線材料の埋め込みを容易にするため、メモリセルアレイ領域201においては、前述のように周辺回路領域202における配線溝17より浅い配線溝16が形成される。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 3B is cut along the line BB in FIG. It is sectional drawing seen in the arrow direction. When the wiring trench is formed by the damascene process, the memory cell array region 201 is shallower than the wiring trench 17 in the peripheral circuit region 202 as described above in order to facilitate the embedding of the metal wiring material into the narrow wiring trench. A wiring groove 16 is formed.

図4〜図9は、本発明の実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの工程断面図である。図4(a)〜図9(a)は、図2(a)のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた工程断面図、図4(b)〜図9(b)は、図2(b)のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた工程断面図を表す。   4 to 9 are process cross-sectional views of the NAND flash memory according to the embodiment of the present invention. 4 (a) to 9 (a) are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 2 (a) and viewed in the direction of the arrows, and FIGS. 4 (b) to 9 (b) are diagrams. Process sectional drawing cut | disconnected along BB of 2 (b) and looked at the arrow direction is represented.

まず、半導体基板101上に、層間絶縁膜となるTEOS膜10および側壁転写プロセスの芯材(ハードマスク)となる例えばSiN膜11が形成される。次に、図4(a)に示されるように、メモリセルアレイ領域では、フォトリソグラフィ技術により、メモリセルアレイの配線幅(F)の2倍のピッチのフォトレジストパターンが形成される。図4(b)に示されるように、周辺回路部分にはフォトレジストパターンは形成されない。なお、本工程や、これ以降のフォトリソグラフィ工程においては、フォトレジストは複数層のレジスト構造を有する積層型のフォトレジストを使用してもよい。   First, a TEOS film 10 serving as an interlayer insulating film and, for example, a SiN film 11 serving as a core material (hard mask) for a sidewall transfer process are formed on the semiconductor substrate 101. Next, as shown in FIG. 4A, in the memory cell array region, a photoresist pattern having a pitch twice the wiring width (F) of the memory cell array is formed by photolithography. As shown in FIG. 4B, a photoresist pattern is not formed in the peripheral circuit portion. Note that, in this step and the subsequent photolithography steps, a multi-layered photoresist having a multiple-layer resist structure may be used as the photoresist.

図5(a)に示されるように、メモリセルアレイ領域においては、フォトレジストをマスクとして、SiN膜11が異方性エッチング(例えばRIE(Reactive Ion Etching))により加工される。続いて等方性エッチングによりスリミング処理が行われ、SiN膜11の幅はFに細化される。図5(b)に示されるように、周辺回路領域のSiN膜11はRIEにより除去される。   As shown in FIG. 5A, in the memory cell array region, the SiN film 11 is processed by anisotropic etching (for example, RIE (Reactive Ion Etching)) using a photoresist as a mask. Subsequently, a slimming process is performed by isotropic etching, and the width of the SiN film 11 is reduced to F. As shown in FIG. 5B, the SiN film 11 in the peripheral circuit region is removed by RIE.

次に、図6(a)に示されるように、層間絶縁膜10およびSiN膜11上に側壁転写プロセスのマスクとなる例えばアモルファスシリコン膜12がFの膜厚で形成される。図6(b)に示されるように、周辺回路領域にはFの膜厚でアモルファスシリコン膜12が形成される。   Next, as shown in FIG. 6A, for example, an amorphous silicon film 12 serving as a mask for the sidewall transfer process is formed with a film thickness of F on the interlayer insulating film 10 and the SiN film 11. As shown in FIG. 6B, an amorphous silicon film 12 is formed with a film thickness of F in the peripheral circuit region.

次に、図7(a)に示されるように、アモルファスシリコン膜12が異方性エッチングにより加工され、その後のエッチングのマスクとなる側壁が形成される。芯材のSiN膜11が例えばリン酸等のウェットエッチングにより除去される。メモリセルアレイ領域には、Fのラインアンドスペースでアモルファスシリコン膜12が形成される。図7(b)に示されるように、アモルファスシリコン膜12は、周辺回路領域では異方性エッチングにより除去される。   Next, as shown in FIG. 7A, the amorphous silicon film 12 is processed by anisotropic etching to form sidewalls that serve as a mask for subsequent etching. The core SiN film 11 is removed by wet etching such as phosphoric acid. In the memory cell array region, an amorphous silicon film 12 is formed with F line and space. As shown in FIG. 7B, the amorphous silicon film 12 is removed by anisotropic etching in the peripheral circuit region.

次に、図8(a)および(b)に示されるように、層間絶縁膜10およびアモルファスシリコン膜12上に、例えばSOG(Spin on Glass)膜13のような塗布膜を形成する。メモリセルアレイ領域では、側壁パターンのアモルファスシリコン膜12の体積分およびメモリセル領域にあるそれぞれのアモルファスシリコン膜12によって壁が形成されるため、SOG膜13が流されずにアモルファスシリコン膜12の間に留まり、厚く(膜厚8A)形成される。これに対して、周辺回路領域では、アモルファスシリコン膜12が存在しないのでSOG膜13が流れやすく、メモリセル領域のSOG膜13より薄く(膜厚8B)形成される。   Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, a coating film such as an SOG (Spin on Glass) film 13 is formed on the interlayer insulating film 10 and the amorphous silicon film 12. In the memory cell array region, since the walls are formed by the volume of the amorphous silicon film 12 having the sidewall pattern and the amorphous silicon films 12 in the memory cell region, the SOG film 13 is not flown between the amorphous silicon films 12. It stays and is formed thick (film thickness 8A). On the other hand, in the peripheral circuit region, since the amorphous silicon film 12 does not exist, the SOG film 13 flows easily and is formed thinner (film thickness 8B) than the SOG film 13 in the memory cell region.

次に、図9(b)に示されるように、周辺回路領域においてはSOG膜13上に、フォトレジストが形成され、フォトリソグラフィ工程によって、スペースが周辺回路の配線パターンとなるようにフォトレジストパターン15が形成される。このとき、図9(a)に示されるように、メモリセルアレイ領域にはフォトレジストパターンは形成されない。   Next, as shown in FIG. 9B, in the peripheral circuit region, a photoresist is formed on the SOG film 13, and a photoresist pattern is formed so that the space becomes a wiring pattern of the peripheral circuit by a photolithography process. 15 is formed. At this time, as shown in FIG. 9A, no photoresist pattern is formed in the memory cell array region.

次に、メモリセルアレイ領域ではアモルファスシリコン膜12をマスクとして、周辺回路領域ではフォトレジストパターン15をマスクとして、SOG膜13、および層間絶縁膜10がRIE工程によりエッチングされる。   Next, the SOG film 13 and the interlayer insulating film 10 are etched by the RIE process using the amorphous silicon film 12 as a mask in the memory cell array region and the photoresist pattern 15 as a mask in the peripheral circuit region.

図10(a)および(b)に示されるように、SOG膜がメモリセル領域では厚く(膜厚8A)、周辺領域では薄く(膜厚8B)形成されているので、メモリセル領域でSOG膜13がエッチングされている間に周辺回路領域では層間絶縁膜10がエッチングされる。   As shown in FIGS. 10A and 10B, since the SOG film is formed thick in the memory cell region (film thickness 8A) and thin in the peripheral region (film thickness 8B), the SOG film is formed in the memory cell region. While 13 is being etched, the interlayer insulating film 10 is etched in the peripheral circuit region.

さらに、図11(a)および(b)に示されるように、メモリセルアレイ領域で層間絶縁膜10がエッチングされる時点でも、周辺回路領域にはメモリセルアレイ領域より深い溝が層間絶縁膜10に形成されている。   Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, even when the interlayer insulating film 10 is etched in the memory cell array region, a groove deeper than the memory cell array region is formed in the interlayer insulating film 10 in the peripheral circuit region. Has been.

最終的には、図12(a)および(b)に示されるように、周辺回路領域に形成された配線溝17の深さは、メモリセルアレイ領域に形成された配線溝16の深さより大きくなる。   Eventually, as shown in FIGS. 12A and 12B, the depth of the wiring trench 17 formed in the peripheral circuit region is larger than the depth of the wiring trench 16 formed in the memory cell array region. .

フォトレジスト15、SOG膜13、およびアモルファスシリコン膜12をそれぞれ除去した後、配線溝内および層間絶縁膜表面に金属の配線材料20が形成され、CMPにより平坦化が行われ、図3(a)および(b)の金属配線が形成される。   After removing the photoresist 15, the SOG film 13, and the amorphous silicon film 12, respectively, a metal wiring material 20 is formed in the wiring trench and on the surface of the interlayer insulating film, and planarized by CMP, as shown in FIG. And the metal wiring of (b) is formed.

図13〜図14は、比較例の工程断面図である。図13(a)〜図14(a)は、図2(a)のA−Aに沿って切断し矢印方向に眺めた工程断面図、図13(b)〜図14(b)は、図2(b)のB−Bに沿って切断し矢印方向に眺めた工程断面図を示す。メモリセル領域にアモルファスシリコン膜12がFのラインアンドスペースで形成されるまで(図7に相当)は、本発明の実施形態と同様である。   13 to 14 are process cross-sectional views of a comparative example. 13 (a) to 14 (a) are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 2 (a) and viewed in the direction of the arrows, and FIGS. 13 (b) to 14 (b) are diagrams. Process sectional drawing cut | disconnected along BB of 2 (b) and looked at the arrow direction is shown. Until the amorphous silicon film 12 is formed in the memory cell region with F line and space (corresponding to FIG. 7), it is the same as in the embodiment of the present invention.

比較例においては、図13(a)および(b)に示されるように、SOG膜13が形成されることなく、フォトレジストがアモルファスシリコン膜12の上に形成される。続いて、フォトリソグラフィ工程により、スペースが周辺回路の配線パターンとなるようにフォトレジストパターン15が形成される。このとき、メモリセル領域にはフォトレジストパターン15は形成されない。   In the comparative example, as shown in FIGS. 13A and 13B, a photoresist is formed on the amorphous silicon film 12 without forming the SOG film 13. Subsequently, a photoresist pattern 15 is formed by a photolithography process so that the space becomes a wiring pattern of the peripheral circuit. At this time, the photoresist pattern 15 is not formed in the memory cell region.

次に、図14(a)および(b)に示されるように、メモリセルアレイ領域ではアモルファスシリコン膜12をマスクとして、周辺回路領域ではフォトレジストパターン15をマスクとして、層間絶縁膜10がRIE工程によりエッチングされる。したがって、メモリセルアレイ領域と周辺回路領域では、同一の深さの配線溝が形成される。   Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, the interlayer insulating film 10 is formed by an RIE process using the amorphous silicon film 12 as a mask in the memory cell array region and the photoresist pattern 15 as a mask in the peripheral circuit region. Etched. Therefore, wiring grooves having the same depth are formed in the memory cell array region and the peripheral circuit region.

以上述べたように、本発明の実施形態によれば、メモリセル領域と周辺回路領域に膜厚の異なるSOG膜13が形成されるため、周辺回路領域の配線溝の深さをメモリセル領域の配線溝の深さより深く加工することが可能である。これにより、メモリセル領域での配線金属層の埋め込み特性を確保しつつ周辺回路領域で配線抵抗を低減することができる。また、本発明の実施形態は、SOG膜を追加するだけなので、工程のコスト増加も抑制できる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the SOG films 13 having different film thicknesses are formed in the memory cell region and the peripheral circuit region, the depth of the wiring groove in the peripheral circuit region is set to the memory cell region. It is possible to process deeper than the depth of the wiring groove. Thereby, it is possible to reduce the wiring resistance in the peripheral circuit region while ensuring the embedding property of the wiring metal layer in the memory cell region. Moreover, since the embodiment of the present invention only adds an SOG film, an increase in process cost can be suppressed.

100 半導体基板
10 層間絶縁膜
11 側壁転写プロセスの芯材膜(ハードマスク)
12 側壁転写プロセスの側壁膜
13 溝深さ調整膜
15 フォトレジスト
20 配線の金属材料
200 NAND型フラッシュメモリ
201 メモリセル領域
202 周辺回路領域
100 Semiconductor substrate 10 Interlayer insulation film 11 Core material film (hard mask) of sidewall transfer process
12 Sidewall film 13 in sidewall transfer process 13 Groove depth adjusting film 15 Photoresist 20 Metal material for wiring 200 NAND flash memory 201 Memory cell area 202 Peripheral circuit area

Claims (5)

半導体基板上に被加工膜を形成する工程と、
前記被加工膜上に芯材膜を形成する工程と、
第1領域において前記芯材膜上にフォトリソグラフィ工程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として前記芯材膜を加工する工程と、
前記芯材膜上に被加工膜とエッチング選択比がある側壁膜を形成する工程と、
前記側壁膜を異方性エッチング工程により加工する工程と、
前記芯材膜を前記側壁膜と選択的に除去する工程と、
前記第1領域の前記側壁膜上および前記被加工膜上に絶縁膜を前記被加工膜表面から第1の膜厚を有するように形成し、前記第1領域と異なる第2領域の前記被加工膜上に前記絶縁膜を前記被加工膜表面から第2の膜厚を有するように形成する工程と、
前記第2領域においてフォトリソグラフィ工程によりレジストパターンを形成する工程と、
前記第1領域における前記側壁膜と前記第2領域における前記レジストパターンとをマスクとして前記絶縁膜および前記被加工膜を加工し、前記被加工膜に配線溝を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a film to be processed on a semiconductor substrate;
Forming a core material film on the work film;
Forming a resist pattern by a photolithography process on the core material film in the first region;
Processing the core material film using the resist pattern as a mask;
Forming a sidewall film having an etching selectivity with the film to be processed on the core material film;
Processing the sidewall film by an anisotropic etching process;
Selectively removing the core film from the sidewall film;
An insulating film is formed on the sidewall film and the film to be processed in the first region so as to have a first film thickness from the surface of the film to be processed, and the workpiece in a second region different from the first region Forming the insulating film on the film so as to have a second film thickness from the surface of the film to be processed;
Forming a resist pattern by a photolithography process in the second region;
Processing the insulating film and the film to be processed using the sidewall film in the first region and the resist pattern in the second region as a mask, and forming a wiring groove in the film to be processed;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記絶縁膜の前記第1の膜厚は、前記第2の膜厚より厚いことを特徴とする請求項1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 the first film thickness of the insulating film is thicker than the second film thickness. 前記被加工膜の表面からの前記配線溝の深さは、前記第2領域における深さが前記第1領域における深さより深いことを特徴とする請求項1または2のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。   3. The semiconductor according to claim 1, wherein the depth of the wiring groove from the surface of the film to be processed is such that the depth in the second region is deeper than the depth in the first region. Device manufacturing method. 前記絶縁膜は、SOG膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is an SOG film. 前記第1領域における前記配線溝の幅は、前記第2領域における前記配線溝の幅より小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項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 a width of the wiring groove in the first region is smaller than a width of the wiring groove in the second region. 6.
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