JP2013021013A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Takuya Mizutani
卓也 水谷
Hidefumi Mukai
英史 向井
Hideshi Shiobara
英志 塩原
Yoshihiro Yanai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method which can form a fine line pattern below the lithography resolution limit by improving a selection flexibility of the number of lines according to an embodiment.SOLUTION: According to an embodiment, a semiconductor device manufacturing method comprises the steps of: forming a plurality of line patterns 23a; forming side wall films 26a on side walls of each line pattern 23a to form pattern rows 50 including a plurality of line patterns 23a and a plurality of side wall films 26a; forming spacer films 27a, 27b between neighboring side wall films 26a and in regions 60 beside the side wall films 26a at the ends of the pattern rows 50; and processing each spacer film 27b formed in each region 60 to a line-and-space pattern and removing the side wall films 26a to leave the spacer films 27a, 27b1, 27b2.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の微細化が進むのに伴い、リソグラフィの解像限界以下の微細な配線パターンの形成が求められている。これを実現する方法として、リソグラフィで形成された犠牲膜または芯材の側壁に側壁膜を形成した後、犠牲膜を除去して側壁膜を残すいわゆる側壁プロセスが知られている。この方法によれば、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/2倍ピッチのラインアンドスペースを形成することが可能になる。また、側壁プロセスを繰り返して、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/4倍ピッチのラインアンドスペースを形成する方法も提案されている。   With the progress of miniaturization of semiconductor devices, formation of fine wiring patterns below the resolution limit of lithography is required. As a method for realizing this, a so-called sidewall process is known in which a sidewall film is formed on a sidewall of a sacrificial film or a core material formed by lithography, and then the sacrifice film is removed to leave the sidewall film. According to this method, it becomes possible to form a line and space having a pitch that is 1/2 times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography. There has also been proposed a method of forming a line and space having a pitch 1/4 times a pitch subject to the limitation of the resolution limit of lithography by repeating the side wall process.

特開2009−152613号公報JP 2009-152613 A

実施形態によれば、リソグラフィの解像限界以下の微細なラインパターンを本数の選択自由度を高めて形成できる半導体装置の製造方法を提供する。   According to the embodiment, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a fine line pattern having a resolution below the resolution limit of lithography with an increased degree of freedom in selection.

実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、複数のラインパターンを形成する工程と、それぞれの前記ラインパターンの側壁に側壁膜を形成し、複数の前記ラインパターンおよび複数の前記側壁膜を含むパターン列を形成する工程と、隣り合う前記側壁膜間および前記パターン列の端の側壁膜の横の領域に、スペーサ膜を形成する工程と、前記端の側壁膜の横の前記領域に形成された前記スペーサ膜を、前記側壁膜間に形成された前記スペーサ膜とは異なる幅のラインパターンを含むラインアンドスペースパターンに加工するとともに、前記側壁膜を除去する工程と、を備えている。   According to the embodiment, a method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a plurality of line patterns, a sidewall film is formed on a sidewall of each of the line patterns, and the plurality of line patterns and the plurality of sidewall films are included. Forming a pattern row; forming a spacer film between the adjacent sidewall films; and a region next to the sidewall film at the end of the pattern row; and forming the pattern row in the region next to the sidewall film at the end. And processing the spacer film into a line and space pattern including a line pattern having a width different from that of the spacer film formed between the side wall films, and removing the side wall film.

実施形態の半導体装置の模式平面図。1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to an embodiment. 図1におけるA−A’断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 1. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図。FIG. 5 is a schematic plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の他の製造方法を示す模式平面図。FIG. 6 is a schematic plan view showing another method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment. 実施形態の半導体装置の他の製造方法を示す模式平面図。FIG. 6 is a schematic plan view showing another method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment.

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in each drawing.

図1は、実施形態の半導体装置における主な要素の平面レイアウトを表す模式平面図である。
図2は、図1におけるA−A’断面に対応する模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a planar layout of main elements in the semiconductor device of the embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view corresponding to the cross section AA ′ in FIG. 1.

本実施形態では、半導体装置として、例えば浮遊ゲート構造を有する不揮発性半導体記憶装置を一例に挙げて説明する。   In the present embodiment, as a semiconductor device, for example, a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate structure will be described as an example.

図2は、半導体基板8の表面付近の断面を表す。半導体基板8の表面にはアクティブ領域10が形成されている。アクティブ領域10は、第1導電形のチャネル領域と、第2導電形のソース領域及びドレイン領域を有する。   FIG. 2 shows a cross section near the surface of the semiconductor substrate 8. An active region 10 is formed on the surface of the semiconductor substrate 8. The active region 10 has a first conductivity type channel region, and a second conductivity type source region and drain region.

アクティブ領域10は、第1の方向Xに延びている。また、図1に示すように、複数のアクティブ領域10が、第1の方向Xに対して直交する第2の方向Yに並んで形成されている。第2の方向Yで隣り合うアクティブ領域10どうしは、半導体基板8に埋め込まれた絶縁膜により絶縁分離されている。   The active region 10 extends in the first direction X. Further, as shown in FIG. 1, a plurality of active regions 10 are formed side by side in a second direction Y that is orthogonal to the first direction X. The active regions 10 adjacent in the second direction Y are isolated from each other by an insulating film embedded in the semiconductor substrate 8.

図2に示すように、アクティブ領域10上には、第1の絶縁膜11が設けられている。第1の絶縁膜11は、第1の方向Xに延び、また、第2の方向Yに複数に分断されている。   As shown in FIG. 2, a first insulating film 11 is provided on the active region 10. The first insulating film 11 extends in the first direction X and is divided into a plurality of parts in the second direction Y.

第1の絶縁膜11上には、複数の浮遊ゲートFGが設けられている。複数の浮遊ゲートFGは第1の方向Xに分断されている。また、複数の浮遊ゲートFGは、第2の方向Yにも分断されている。   A plurality of floating gates FG are provided on the first insulating film 11. The plurality of floating gates FG are divided in the first direction X. Further, the plurality of floating gates FG are also divided in the second direction Y.

浮遊ゲートFGの上には、第2の絶縁膜13が設けられている。第2の絶縁膜13は、第1の方向Xに複数に分断されている。また、第2の絶縁膜13は、第2の方向Yに延び、第2の方向Yには分断されていない。   A second insulating film 13 is provided on the floating gate FG. The second insulating film 13 is divided into a plurality in the first direction X. The second insulating film 13 extends in the second direction Y and is not divided in the second direction Y.

第2の絶縁膜13上には、制御ゲートCGが設けられている。制御ゲートCGは、第1の方向Xに複数に分断されている。また、制御ゲートCGは、第2の方向Yに延び、第2の方向Yには分断されていない。   A control gate CG is provided on the second insulating film 13. The control gate CG is divided into a plurality in the first direction X. The control gate CG extends in the second direction Y and is not divided in the second direction Y.

第1の方向Xで隣り合う浮遊ゲートFG間には、絶縁層17が設けられている。第2の方向Yで隣り合う浮遊ゲートFG間は、半導体基板8に埋め込まれた図示しない絶縁膜により絶縁分離されている。   An insulating layer 17 is provided between the floating gates FG adjacent in the first direction X. The floating gates FG adjacent in the second direction Y are insulated and separated by an insulating film (not shown) embedded in the semiconductor substrate 8.

浮遊ゲートFGは、平面視にて制御ゲートCGとアクティブ領域10との交差部に位置する。すなわち、半導体基板8上に、複数のメモリセルMCがマトリクス状にレイアウトされている。1つのメモリセルMCは、そのまわりが絶縁された1つの浮遊ゲートFGを含む。   The floating gate FG is located at the intersection of the control gate CG and the active region 10 in plan view. That is, a plurality of memory cells MC are laid out in a matrix on the semiconductor substrate 8. One memory cell MC includes one floating gate FG that is insulated around the memory cell MC.

すなわち、浮遊ゲートFGは、電気的にどこにも接続されていない。そのため、電源を切っても、浮遊ゲートFG内に蓄積された電子は浮遊ゲートFGから漏れ出さず、また新たに入ることもない。すなわち、本実施形態の半導体装置は、電源を供給することなくデータを保持することができる不揮発性半導体記憶装置である。   That is, the floating gate FG is not electrically connected anywhere. Therefore, even if the power is turned off, the electrons accumulated in the floating gate FG do not leak from the floating gate FG and do not enter again. That is, the semiconductor device of this embodiment is a nonvolatile semiconductor memory device that can hold data without supplying power.

複数のメモリセルMCは、第1の方向Xに直列接続され、セル列を構成する。さらに、セル列の第1の方向Xの両端には、選択トランジスタが接続されている。セル列及び選択トランジスタは、図2に示すソース線SLとビット線BLとの間に直列接続され、メモリストリングを構成する。隣接するメモリセルMC間及び両端の各メモリセルMCと隣接する選択トランジスタ間における半導体基板8の表面には、図示しないソース領域及びドレイン領域が形成されている。   The plurality of memory cells MC are connected in series in the first direction X to form a cell column. Further, selection transistors are connected to both ends of the cell column in the first direction X. The cell column and the select transistor are connected in series between the source line SL and the bit line BL shown in FIG. 2, and constitute a memory string. A source region and a drain region (not shown) are formed on the surface of the semiconductor substrate 8 between the adjacent memory cells MC and between the select transistors adjacent to the memory cells MC at both ends.

ソース線SLは、ソース線コンタクトCSL及びコンタクト領域19aを介して、アクティブ領域10に接続されている。コンタクト領域19aは、セル列の一方の端から第1の方向Xに延在した部分のアクティブ領域10の表面に形成されている。ソース線コンタクトCSLは、コンタクト領域19a上に設けられ、コンタクト領域19aと電気的に接続されている。   The source line SL is connected to the active region 10 via the source line contact CSL and the contact region 19a. The contact region 19a is formed on the surface of the active region 10 in a portion extending in the first direction X from one end of the cell row. The source line contact CSL is provided on the contact region 19a and is electrically connected to the contact region 19a.

セル列とコンタクト領域19aとの間に、ソース側選択トランジスタが設けられている。ソース側選択トランジスタは、ソース側選択ゲートSGSを有する。ソース側選択ゲートSGSは、セル列の第1の方向Xにおける外側で、第1の絶縁膜11を介してアクティブ領域10上に設けられている。   A source side select transistor is provided between the cell column and the contact region 19a. The source side select transistor has a source side select gate SGS. The source side select gate SGS is provided on the active region 10 via the first insulating film 11 outside the cell row in the first direction X.

ソース側選択ゲートSGSはセル列の最も端の浮遊ゲートFG及び制御ゲートCGに対して離間し、セル列とソース側選択ゲートSGSとの間には絶縁層17が設けられている。セル列の最も端のメモリセルMCとソース側選択ゲートSGSとの間の距離は、メモリセルMC間の距離よりも大きい。   The source side select gate SGS is separated from the floating gate FG and the control gate CG at the extreme end of the cell column, and an insulating layer 17 is provided between the cell column and the source side select gate SGS. The distance between the memory cell MC at the end of the cell column and the source side select gate SGS is larger than the distance between the memory cells MC.

コンタクト領域19aを第1の方向Xに挟んで一対のソース側選択ゲートSGSが設けられ、それぞれのソース側選択ゲートSGSは、それぞれ異なるセル列をソース線SLと接続可能にする。すなわち、複数のメモリストリング間でソース線SLを共有している。   A pair of source side select gates SGS is provided across the contact region 19a in the first direction X, and each of the source side select gates SGS can connect a different cell column to the source line SL. That is, the source line SL is shared among a plurality of memory strings.

ビット線BLは、ビット線コンタクトCBL及びコンタクト領域19bを介して、アクティブ領域10に接続されている。コンタクト領域19bは、セル列の他方の端から第1の方向Xに延在した部分のアクティブ領域10の表面に形成されている。ビット線コンタクトCBLは、コンタクト領域19b上に設けられ、コンタクト領域19bと電気的に接続されている。   The bit line BL is connected to the active region 10 via the bit line contact CBL and the contact region 19b. The contact region 19b is formed on the surface of the active region 10 in a portion extending in the first direction X from the other end of the cell row. The bit line contact CBL is provided on the contact region 19b and is electrically connected to the contact region 19b.

セル列とコンタクト領域19bとの間に、ドレイン側選択トランジスタが設けられている。ドレイン側選択トランジスタは、ドレイン側選択ゲートSGDを有する。ドレイン側選択ゲートSGDは、セル列の第1の方向Xにおける外側で、第1の絶縁膜11を介してアクティブ領域10上に設けられている。   A drain side select transistor is provided between the cell row and the contact region 19b. The drain side select transistor has a drain side select gate SGD. The drain side select gate SGD is provided on the active region 10 via the first insulating film 11 outside the cell row in the first direction X.

ドレイン側選択ゲートSGDはセル列の最も端の浮遊ゲートFG及び制御ゲートCGに対して離間し、セル列とドレイン側選択ゲートSGDとの間には絶縁層17が設けられている。セル列の最も端のメモリセルMCとドレイン側選択ゲートSGDとの間の距離は、メモリセルMC間の距離よりも大きい。   The drain side select gate SGD is separated from the farthest floating gate FG and control gate CG of the cell column, and an insulating layer 17 is provided between the cell column and the drain side select gate SGD. The distance between the memory cell MC at the extreme end of the cell column and the drain side select gate SGD is larger than the distance between the memory cells MC.

コンタクト領域19bを第1の方向Xに挟んで一対のドレイン側選択ゲートSGDが設けられ、それぞれのドレイン側選択ゲートSGDは、それぞれ異なるセル列をビット線BLと接続可能にする。すなわち、複数のメモリストリング間でビット線BLを共有している。   A pair of drain side select gates SGD is provided across the contact region 19b in the first direction X, and each drain side select gate SGD can connect a different cell column to the bit line BL. That is, the bit line BL is shared among a plurality of memory strings.

図1に示すように、ソース側選択ゲートSGS、ドレイン側選択ゲートSGD、およびソース線コンタクトCSLは、第2の方向Yに延びている。ソース線SL(図1では省略)は、第2の方向Yに並ぶ複数のアクティブ領域10を横切ってレイアウトされ、複数のアクティブ領域10が共通のソース線SLに接続可能である。ビット線BLは、図2に示すように、第1の方向Xに延びている。第2の方向Yに並ぶ複数のアクティブ領域10の本数に対応して、複数本のビット線BLが設けられている。   As shown in FIG. 1, the source side select gate SGS, the drain side select gate SGD, and the source line contact CSL extend in the second direction Y. The source lines SL (not shown in FIG. 1) are laid out across a plurality of active regions 10 arranged in the second direction Y, and the plurality of active regions 10 can be connected to a common source line SL. The bit line BL extends in the first direction X as shown in FIG. A plurality of bit lines BL are provided corresponding to the number of the plurality of active regions 10 arranged in the second direction Y.

図2に示すように、制御ゲートCG上、ソース側選択ゲートSGS上およびドレイン側選択ゲートSGD上には、層間絶縁膜15が設けられ、その層間絶縁膜15上にビット線BLが設けられている。ソース線SLは、層間絶縁膜15に覆われ、ビット線BL及びソース側選択ゲートSGSに対して絶縁されている。   As shown in FIG. 2, an interlayer insulating film 15 is provided on the control gate CG, the source-side selection gate SGS, and the drain-side selection gate SGD, and the bit line BL is provided on the interlayer insulating film 15. Yes. The source line SL is covered with the interlayer insulating film 15 and insulated from the bit line BL and the source side select gate SGS.

次に、実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of the embodiment will be described.

図3(a)〜図9(b)は、実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式平面図である。図10(a)〜図13(c)は、実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。   FIG. 3A to FIG. 9B are schematic plan views showing a method for manufacturing a semiconductor device of the embodiment. FIG. 10A to FIG. 13C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the embodiment.

図3(a)〜図13(c)に示すプロセスにより、図9(b)及び図13(c)に示すラインアンドスペースパターンが形成される。図13(c)の断面は、図9(b)におけるB−B’断面に対応する。   The line and space patterns shown in FIGS. 9B and 13C are formed by the process shown in FIGS. 3A to 13C. The cross section in FIG. 13C corresponds to the B-B ′ cross section in FIG.

図9(b)及び図13(c)に示すラインパターン22a〜22cは、例えば、図2における浮遊ゲートFG、第2の絶縁膜13及び制御ゲートCGを含むゲート構造(スタックゲート構造)に対応する。あるいは、ラインパターン22a〜22cをマスクにして、ゲート構造が加工される。   Line patterns 22a to 22c shown in FIGS. 9B and 13C correspond to, for example, a gate structure (stacked gate structure) including the floating gate FG, the second insulating film 13, and the control gate CG in FIG. To do. Alternatively, the gate structure is processed using the line patterns 22a to 22c as a mask.

また、図9(b)及び図13(c)に示すラインパターン22dは、例えば、図2におけるドレイン側選択ゲートSGDまたはソース側選択ゲートSGSに対応する。あるいは、ラインパターン22dをマスクにして、ドレイン側選択ゲートSGDまたはソース側選択ゲートSGSが加工される。   Also, the line pattern 22d shown in FIGS. 9B and 13C corresponds to, for example, the drain side selection gate SGD or the source side selection gate SGS in FIG. Alternatively, the drain side selection gate SGD or the source side selection gate SGS is processed using the line pattern 22d as a mask.

図10(a)は本実施形態のプロセスが適用される積層体の断面を、図3(a)はその積層体の上面を表す。この積層体は、基板21と、基板21上に形成された被加工膜22と、被加工膜22上に形成されたハードマスク23と、ハードマスク23上に形成されたレジスト24とを含む。被加工膜22は、単層構造、あるいは複数層の積層構造である。   FIG. 10A shows a cross section of a laminated body to which the process of this embodiment is applied, and FIG. 3A shows an upper surface of the laminated body. The stacked body includes a substrate 21, a processed film 22 formed on the substrate 21, a hard mask 23 formed on the processed film 22, and a resist 24 formed on the hard mask 23. The film to be processed 22 has a single layer structure or a multi-layer structure.

レジスト24は、図示しないマスク(レチクル)を用いて、選択的に露光される。レジスト24はその露光光に対して感光性を有し、レジスト24における露光部または未露光部が現像液に対して可溶となる。   The resist 24 is selectively exposed using a mask (reticle) (not shown). The resist 24 is sensitive to the exposure light, and the exposed or unexposed part of the resist 24 is soluble in the developer.

露光後のレジスト24の現像により、図10(b)及び図3(b)に示すように、ラインパターンである複数の犠牲膜24aがハードマスク23上に形成される。   By developing the resist 24 after the exposure, a plurality of sacrificial films 24a that are line patterns are formed on the hard mask 23, as shown in FIGS. 10B and 3B.

なお、犠牲膜24aは、リソグラフィ法によって形成されたレジストパターンに限らず、そのレジストパターンをマスクにしてさらに加工されたシリコン酸化膜等のハードマスクパターンであってもよい。   The sacrificial film 24a is not limited to a resist pattern formed by lithography, but may be a hard mask pattern such as a silicon oxide film further processed using the resist pattern as a mask.

次に、犠牲膜24aに対して等方性エッチングを行い、図10(c)及び図4(a)に示すように、犠牲膜24aの幅を縮小させる(スリミングする)。犠牲膜24aの幅は、図10(b)及び図3(b)に示すスリミング前に比べて約1/2に縮小され、犠牲膜24a間の間隔は約3/2倍に広がる。   Next, isotropic etching is performed on the sacrificial film 24a, and as shown in FIGS. 10C and 4A, the width of the sacrificial film 24a is reduced (slimmed). The width of the sacrificial film 24a is reduced to about ½ compared with that before slimming shown in FIGS. 10B and 3B, and the interval between the sacrificial films 24a is expanded about 3/2 times.

次に、図10(d)に示すように、ハードマスク23上に第1の側壁膜25を形成する。第1の側壁膜25は、犠牲膜24aの側壁及び上面を覆う。第1の側壁膜25は、犠牲膜24aの側壁及び上面に沿ってコンフォーマルに形成される。第1の側壁膜25における犠牲膜24aの側壁を被覆する部分の膜厚は、犠牲膜24aの幅と同じまたは近くなるように制御される。   Next, as shown in FIG. 10D, a first sidewall film 25 is formed on the hard mask 23. The first sidewall film 25 covers the sidewall and upper surface of the sacrificial film 24a. The first sidewall film 25 is conformally formed along the sidewall and the upper surface of the sacrificial film 24a. The thickness of the portion of the first sidewall film 25 that covers the sidewall of the sacrificial film 24a is controlled to be the same as or close to the width of the sacrificial film 24a.

第1の側壁膜25は、犠牲膜24aとは異なる材料からなる。例えば、レジストまたはシリコン酸化膜である犠牲膜24aに対して、第1の側壁膜25はシリコン窒化膜である。   The first sidewall film 25 is made of a material different from that of the sacrificial film 24a. For example, the first sidewall film 25 is a silicon nitride film with respect to the sacrificial film 24a which is a resist or a silicon oxide film.

次に、第1の側壁膜25に対して異方性エッチング(例えばRIE(Reactive Ion Etching))を行う。これにより、犠牲膜24aの上面上の第1の側壁膜25が除去され、図11(a)に示すように、犠牲膜24aの側壁に第1の側壁膜25aが残される。犠牲膜24aの上面は露出する。   Next, anisotropic etching (for example, RIE (Reactive Ion Etching)) is performed on the first sidewall film 25. Thereby, the first sidewall film 25 on the upper surface of the sacrificial film 24a is removed, and the first sidewall film 25a is left on the sidewall of the sacrificial film 24a as shown in FIG. The upper surface of the sacrificial film 24a is exposed.

また、隣り合う第1の側壁膜25a間には、犠牲膜24aの幅と同じまたは近い幅のスペースが形成される。そのスペースには、ハードマスク23の上面が露出する。すなわち、図4(b)に示すように、複数の犠牲膜24aのそれぞれの幅方向の両側の側壁に、ラインパターンである第1の側壁膜25aが形成される。   In addition, a space having the same width as or close to the width of the sacrificial film 24a is formed between the adjacent first sidewall films 25a. The upper surface of the hard mask 23 is exposed in the space. That is, as shown in FIG. 4B, the first sidewall film 25a as a line pattern is formed on the sidewalls on both sides in the width direction of each of the plurality of sacrificial films 24a.

次に、異方性エッチングまたは等方性エッチングにより、図11(b)及び図5(a)に示すように、犠牲膜24aを除去する。このエッチングは、第1の側壁膜25aに対して犠牲膜24aが選択的にエッチングされる条件で行われる。したがって、ハードマスク23上には、ラインパターンである複数の第1の側壁膜25aが残される。第1の側壁膜25aの幅は、第1の側壁膜25a間スペースの幅と、ほぼ同じである。   Next, as shown in FIGS. 11B and 5A, the sacrificial film 24a is removed by anisotropic etching or isotropic etching. This etching is performed under conditions where the sacrificial film 24a is selectively etched with respect to the first sidewall film 25a. Therefore, a plurality of first sidewall films 25a that are line patterns are left on the hard mask 23. The width of the first sidewall film 25a is substantially the same as the width of the space between the first sidewall films 25a.

次に、第1の側壁膜25aをマスクにした異方性エッチングにより、ハードマスク23を加工する。この後、第1の側壁膜25aを除去する。ハードマスク23は、図11(c)及び図5(b)に示すように、複数のラインパターン23aに加工される。ラインパターン23aは、ハードマスク23における第1の側壁膜25aの下に残された部分であり、第1の側壁膜25aとほぼ同じ幅及びピッチで配列されている。   Next, the hard mask 23 is processed by anisotropic etching using the first sidewall film 25a as a mask. Thereafter, the first sidewall film 25a is removed. As shown in FIGS. 11C and 5B, the hard mask 23 is processed into a plurality of line patterns 23a. The line pattern 23a is a portion left under the first side wall film 25a in the hard mask 23, and is arranged with substantially the same width and pitch as the first side wall film 25a.

ハードマスク23、すなわちラインパターン23aは、第1の側壁膜25aとは異なる材料からなる。例えば、シリコン窒化膜である第1の側壁膜25aに対して、ハードマスク23及びラインパターン23aは、シリコン酸化物を主に含むTEOS(tetraethoxysilane)膜である。   The hard mask 23, that is, the line pattern 23a is made of a material different from that of the first sidewall film 25a. For example, with respect to the first sidewall film 25a which is a silicon nitride film, the hard mask 23 and the line pattern 23a are TEOS (tetraethoxysilane) films mainly containing silicon oxide.

次に、ラインパターン23aに対して等方性エッチングを行い、図11(d)及び図6(a)に示すように、ラインパターン23aの幅を縮小させる(スリミングする)。ラインパターン23aの幅は、図11(c)及び図5(b)に示すスリミング前に比べて約1/2に縮小され、ラインパターン23a間の間隔は約3/2倍に広がる。   Next, isotropic etching is performed on the line pattern 23a, and the width of the line pattern 23a is reduced (slimmed) as shown in FIGS. 11 (d) and 6 (a). The width of the line pattern 23a is reduced to about ½ compared with that before slimming shown in FIGS. 11C and 5B, and the interval between the line patterns 23a is increased about 3/2 times.

また、スリミング後のラインパターン23aの幅は、リソグラフィによって形成された図10(b)及び図3(b)に示す犠牲膜24aの幅の約1/4になり、ラインパターン23aの本数は犠牲膜24aの本数の2倍である。   Further, the width of the line pattern 23a after slimming is about 1/4 of the width of the sacrificial film 24a shown in FIGS. 10B and 3B formed by lithography, and the number of the line patterns 23a is sacrificed. This is twice the number of films 24a.

次に、図12(a)に示すように、被加工膜22上に第2の側壁膜26を形成する。第2の側壁膜26は、ラインパターン23aの側壁及び上面を覆う。第2の側壁膜26は、ラインパターン23aの側壁及び上面に沿ってコンフォーマルに形成される。第2の側壁膜26におけるラインパターン23aの側壁を被覆する部分の膜厚は、ラインパターン23aの幅と同じまたは近くなるように制御される。   Next, as shown in FIG. 12A, a second sidewall film 26 is formed on the film 22 to be processed. The second sidewall film 26 covers the sidewall and the upper surface of the line pattern 23a. The second sidewall film 26 is formed conformally along the sidewall and upper surface of the line pattern 23a. The film thickness of the portion covering the side wall of the line pattern 23a in the second side wall film 26 is controlled to be the same as or close to the width of the line pattern 23a.

第2の側壁膜26は、ラインパターン23aとは異なる材料からなる。例えば、TEOS膜であるラインパターン23aに対して、第2の側壁膜26はシリコン窒化膜である。   The second sidewall film 26 is made of a material different from that of the line pattern 23a. For example, the second sidewall film 26 is a silicon nitride film with respect to the line pattern 23a which is a TEOS film.

次に、第2の側壁膜26に対して異方性エッチング(例えばRIE)を行う。これにより、ラインパターン23aの上面上の第2の側壁膜26が除去され、図12(b)に示すように、ラインパターン23aの側壁に第2の側壁膜26aが残される。ラインパターン23aの上面は露出する。   Next, anisotropic etching (for example, RIE) is performed on the second sidewall film 26. Thereby, the second sidewall film 26 on the upper surface of the line pattern 23a is removed, and the second sidewall film 26a is left on the sidewall of the line pattern 23a as shown in FIG. The upper surface of the line pattern 23a is exposed.

また、隣り合う第2の側壁膜26a間には、ラインパターン23aの幅と同じまたは近い幅のスペースが形成される。そのスペースには、被加工膜22の上面が露出する。すなわち、図6(b)に示すように、複数のラインパターン23aのそれぞれの幅方向の両側の側壁に、ラインパターンである第2の側壁膜26aが形成され、複数のラインパターン23a及び複数の第2の側壁膜26aを含むパターン列50が形成される。   In addition, a space having the same width as or close to the width of the line pattern 23a is formed between the adjacent second sidewall films 26a. The upper surface of the film 22 to be processed is exposed in the space. That is, as shown in FIG. 6B, the second sidewall film 26a, which is a line pattern, is formed on the sidewalls on both sides in the width direction of each of the plurality of line patterns 23a. A pattern row 50 including the second sidewall film 26a is formed.

次に、図12(c)及び図7(a)に示すように、パターン列50における隣り合う第2の側壁膜26a間に、スペーサ膜27aを形成する。スペーサ膜27aは、隣り合う第2の側壁膜26a間のスペースに埋め込まれる。さらに、パターン列50の端の第2の側壁膜26aの横の領域60にも、スペーサ膜27bを形成する。   Next, as shown in FIGS. 12C and 7A, a spacer film 27 a is formed between the adjacent second sidewall films 26 a in the pattern row 50. The spacer film 27a is embedded in the space between the adjacent second sidewall films 26a. Further, the spacer film 27 b is also formed in the region 60 next to the second sidewall film 26 a at the end of the pattern row 50.

スペーサ膜27a及び27bは、同じ材料であり、同時に形成される。スペーサ膜27a及び27bは、第2の側壁膜26aとは異なる材料からなる。例えば、シリコン窒化膜である第2の側壁膜26aに対して、スペーサ膜27a及び27bはシリコン酸化膜である。例えば、CVD(chemical vapor deposition)法により形成するTEOS膜を、スペーサ膜27a及び27bとして用いることができる。   The spacer films 27a and 27b are made of the same material and are formed simultaneously. The spacer films 27a and 27b are made of a material different from that of the second sidewall film 26a. For example, the spacer films 27a and 27b are silicon oxide films with respect to the second sidewall film 26a which is a silicon nitride film. For example, TEOS films formed by a chemical vapor deposition (CVD) method can be used as the spacer films 27a and 27b.

あるいは、塗布法によって、シリコン酸化膜(SiO)を、スペーサ膜27a及び27bとして形成してもよい。この場合、第2の側壁膜26a間スペースへの埋め込み性に優れる。   Alternatively, silicon oxide films (SiO) may be formed as the spacer films 27a and 27b by a coating method. In this case, the embedding property in the space between the second sidewall films 26a is excellent.

次に、パターン列50の上及びその横の領域60に形成されたスペーサ膜27bの上に、図7(b)に示すように、マスク40を選択的に形成する。図7(b)においてマスク40を太線で表す。   Next, as shown in FIG. 7B, a mask 40 is selectively formed on the pattern film 50 and on the spacer film 27b formed in the region 60 on the side thereof. In FIG. 7B, the mask 40 is represented by a thick line.

マスク40は、スペーサ膜27bとは異なる材料からなる。例えば、シリコン酸化膜であるスペーサ膜27bに対して、マスク40は有機膜(レジスト膜)である。マスク40は、リソグラフィによってパターニングされる。   The mask 40 is made of a material different from that of the spacer film 27b. For example, the mask 40 is an organic film (resist film) with respect to the spacer film 27b which is a silicon oxide film. The mask 40 is patterned by lithography.

マスク40は、パターン列50のすべてを覆う。パターン列50における隣り合う第2の側壁膜26a間に埋め込まれたスペーサ膜27aも、マスク40によって覆われる。また、マスク40は、パターン列50の横の領域60に形成されたスペーサ膜27bの一部を覆う。領域60に形成されたスペーサ膜27bの他の一部は、マスク40で覆われずに露出する。   The mask 40 covers the entire pattern row 50. The spacer film 27 a buried between the adjacent second sidewall films 26 a in the pattern row 50 is also covered with the mask 40. The mask 40 covers a part of the spacer film 27 b formed in the lateral region 60 of the pattern row 50. Another part of the spacer film 27 b formed in the region 60 is exposed without being covered with the mask 40.

パターン列50における第2の側壁膜26a間のスペースが狭い、もしくはアスペクト比が高いと、そのスペースへのマスク40の充填不良により段差が形成され、マスク40をパターニングするリソグラフィを困難にする懸念がある。しかし、本実施形態では、パターン列50における第2の側壁膜26a間にはスペーサ膜27aが埋め込まれ、パターン列50の上面はほぼ平坦である。したがって、マスク40を高精度にパターニングできる。   If the space between the second sidewall films 26a in the pattern row 50 is narrow or the aspect ratio is high, a step is formed due to poor filling of the mask 40 into the space, and there is a concern that lithography for patterning the mask 40 may be difficult. is there. However, in the present embodiment, the spacer film 27a is embedded between the second sidewall films 26a in the pattern row 50, and the upper surface of the pattern row 50 is substantially flat. Therefore, the mask 40 can be patterned with high accuracy.

そして、マスク40を使って、例えばRIE法で、スペーサ膜27bを選択的にエッチングする。これにより、図13(a)及び図8(a)に示すように、パターン列50の横の領域60でマスク40から露出されていたスペーサ膜27bが選択的に除去される。図13(a)においては、マスク40を2点鎖線で表している。   Then, using the mask 40, the spacer film 27b is selectively etched by, eg, RIE. Thereby, as shown in FIGS. 13A and 8A, the spacer film 27b exposed from the mask 40 in the lateral region 60 of the pattern row 50 is selectively removed. In FIG. 13A, the mask 40 is represented by a two-dot chain line.

なおここで、ラインパターン23aと第2の側壁膜26aにおいて長手方向の両側に形成されている図示しないループ状の部分をマスク40から露出させ、マスク40を使ったエッチングにより、それらループ状の部分をカットしてもよい。   Here, in the line pattern 23a and the second sidewall film 26a, loop-shaped portions (not shown) formed on both sides in the longitudinal direction are exposed from the mask 40, and these loop-shaped portions are etched by using the mask 40. May be cut.

その後、マスク40を除去する(図8(b))。マスク40を使った上記エッチングにより、パターン列50の横の領域60に形成されていたスペーサ膜27bが、第1のラインパターン27b1と第2のラインパターン27b2とを含むラインアンドスペースパターンに加工される。   Thereafter, the mask 40 is removed (FIG. 8B). By the etching using the mask 40, the spacer film 27b formed in the lateral region 60 of the pattern row 50 is processed into a line and space pattern including the first line pattern 27b1 and the second line pattern 27b2. The

第1のラインパターン27b1は、パターン列50の端の第2の側壁膜26aの側壁に形成されている。第2のラインパターン27b2は、第1のラインパターン27b1に対してスペースを隔てて離間している。第2のラインパターン27b2は、第1のラインパターン27b1の幅、ラインパターン23aの幅、第2の側壁膜26aの幅、および第2の側壁膜26a間のスペーサ膜27aの幅よりも大きな幅を有する。   The first line pattern 27b1 is formed on the side wall of the second side wall film 26a at the end of the pattern row 50. The second line pattern 27b2 is separated from the first line pattern 27b1 with a space. The second line pattern 27b2 has a width larger than the width of the first line pattern 27b1, the width of the line pattern 23a, the width of the second sidewall film 26a, and the width of the spacer film 27a between the second sidewall films 26a. Have

次に、異方性エッチングまたは等方性エッチングにより、図13(b)及び図9(a)に示すように、第2の側壁膜26aを除去する。このエッチングは、ラインパターン23a、スペーサ膜27a、このスペーサ膜27aと同じ材料である第1のラインパターン27b1および第2のラインパターン27b2に対して第2の側壁膜26aが選択的にエッチングされる条件で行われる。ラインパターン23a、スペーサ膜27a、第1のラインパターン27b1および第2のラインパターン27b2はシリコン酸化物系材料からなり、第2の側壁膜26aはシリコン窒化物系材料からなる。したがって、シリコン酸化物系材料に対して選択性を持ってシリコン窒化物系材料がエッチングされる条件が設定される。   Next, as shown in FIGS. 13B and 9A, the second sidewall film 26a is removed by anisotropic etching or isotropic etching. In this etching, the second sidewall film 26a is selectively etched with respect to the line pattern 23a, the spacer film 27a, and the first line pattern 27b1 and the second line pattern 27b2, which are the same material as the spacer film 27a. Done on condition. The line pattern 23a, the spacer film 27a, the first line pattern 27b1, and the second line pattern 27b2 are made of a silicon oxide material, and the second sidewall film 26a is made of a silicon nitride material. Accordingly, conditions for etching the silicon nitride material with selectivity to the silicon oxide material are set.

第2の側壁膜26aの選択的除去により、被加工膜22上には、ラインパターン23a、スペーサ膜27a、第1のラインパターン27b1および第2のラインパターン27b2が残される。これらは、互いに平行なラインパターンとして形成されている。   By selectively removing the second sidewall film 26a, the line pattern 23a, the spacer film 27a, the first line pattern 27b1, and the second line pattern 27b2 are left on the film 22 to be processed. These are formed as line patterns parallel to each other.

そして、それらラインパターン23a、スペーサ膜27a、第1のラインパターン27b1および第2のラインパターン27b2をマスクにした異方性エッチングにより、被加工膜22を加工する。被加工膜22は、図13(c)及び図9(b)に示すように、ラインパターン22a〜22dを含むラインアンドスペースパターンに加工される。   Then, the film to be processed 22 is processed by anisotropic etching using the line pattern 23a, the spacer film 27a, the first line pattern 27b1, and the second line pattern 27b2 as a mask. As shown in FIGS. 13C and 9B, the film to be processed 22 is processed into a line and space pattern including line patterns 22a to 22d.

ラインパターン22aはスペーサ膜27aの下に残された部分であり、ラインパターン22bはラインパターン23aの下に残された部分であり、ラインパターン22cはスペーサ膜27bの第1のラインパターン27b1の下に残された部分であり、ラインパターン22dはスペーサ膜27bの第2のラインパターン27b2の下に残された部分である。   The line pattern 22a is a part left under the spacer film 27a, the line pattern 22b is a part left under the line pattern 23a, and the line pattern 22c is under the first line pattern 27b1 of the spacer film 27b. The line pattern 22d is a portion left under the second line pattern 27b2 of the spacer film 27b.

ラインパターン22a及び22bは、ほぼ同じ幅及びピッチで配列されている。ラインパターン22aとラインパターン22bとの間のスペース、およびラインパターン22cとラインパターン22bとの間のスペースは、共に第2の側壁膜26aが除去されて形成されたスペースである。したがって、ラインパターン22aとラインパターン22bとの間のスペースの幅と、ラインパターン22cとラインパターン22bとの間のスペースの幅とはほぼ同じである。   The line patterns 22a and 22b are arranged with substantially the same width and pitch. The space between the line pattern 22a and the line pattern 22b and the space between the line pattern 22c and the line pattern 22b are both spaces formed by removing the second sidewall film 26a. Therefore, the width of the space between the line pattern 22a and the line pattern 22b is substantially the same as the width of the space between the line pattern 22c and the line pattern 22b.

ラインパターン22bは、1回目の側壁プロセスで形成された第1の側壁膜25aと同じピッチを有する。すなわち、ラインパターン22bは、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/2倍のピッチを有する。   The line pattern 22b has the same pitch as the first sidewall film 25a formed by the first sidewall process. That is, the line pattern 22b has a pitch that is ½ times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography.

ラインパターン22aは、隣り合うラインパターン22b間における、幅方向の中間位置に形成されている。したがって、ラインパターン22b及びラインパターン22aは、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/4倍のピッチで配列されている。   The line pattern 22a is formed at an intermediate position in the width direction between adjacent line patterns 22b. Therefore, the line pattern 22b and the line pattern 22a are arranged at a pitch that is 1/4 times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography.

一方、ラインパターン22cの幅およびラインパターン22dの幅は、図7(b)に示すマスク40の設計によって任意に調整でき、側壁プロセスに依存しない。   On the other hand, the width of the line pattern 22c and the width of the line pattern 22d can be arbitrarily adjusted by the design of the mask 40 shown in FIG. 7B, and do not depend on the sidewall process.

ラインパターン22dは、例えば、図2に示すドレイン側選択ゲートSGDまたはソース側選択ゲートSGS(以下、これらをまとめて単に選択ゲートとも言う)に対応するパターンであり、メモリセルMCのゲート構造に対応するラインパターン22a及び22bの幅よりも大きな幅で形成されている。   The line pattern 22d is, for example, a pattern corresponding to the drain side selection gate SGD or the source side selection gate SGS (hereinafter collectively referred to as a selection gate) shown in FIG. 2, and corresponds to the gate structure of the memory cell MC. The line patterns 22a and 22b are formed with a width larger than the width of the line patterns 22a and 22b.

ラインパターン22cは、セル列における端に形成されている。一般に、セル列の端に形成されたセルは、選択ゲート、特にドレイン側選択ゲートSGDからの電気的影響を考慮して、メモリセルMCとして使われないことがある。したがって、ラインパターン22cは、メモリセルMCとして使われないダミーセルのゲート構造のパターンに対応し、その幅はメモリセルMCのゲート構造の幅と同じであっても同じでなくてもよい。前述したように、マスク40を使ったスペーサ膜27bのパターニングを経て形成されるラインパターン22cの幅は、側壁プロセスを経て形成されるラインパターン22a及び22bの幅に依存せず、任意に設定できる。   The line pattern 22c is formed at the end in the cell row. In general, a cell formed at the end of a cell column may not be used as a memory cell MC in consideration of an electrical influence from a selection gate, particularly a drain side selection gate SGD. Therefore, the line pattern 22c corresponds to the pattern of the gate structure of the dummy cell that is not used as the memory cell MC, and the width may or may not be the same as the width of the gate structure of the memory cell MC. As described above, the width of the line pattern 22c formed through the patterning of the spacer film 27b using the mask 40 can be arbitrarily set without depending on the width of the line patterns 22a and 22b formed through the sidewall process. .

また、ラインパターン22cとラインパターン22dとの間のスペースは、側壁プロセスで形成されるスペースを含まない。すなわち、マスク40を使って、セル列の端のダミーセルに対応する第1のラインパターン27b1と、選択ゲートに対応する第2のラインパターン27b2と、それらの間のスペースとが形成される。したがって、側壁プロセスの複数回の繰り返しにより発生するスペース寸法のばらつきが、ダミーセルのゲート構造と選択ゲート間のスペース寸法に含まれない。   Further, the space between the line pattern 22c and the line pattern 22d does not include the space formed by the sidewall process. That is, using the mask 40, the first line pattern 27b1 corresponding to the dummy cell at the end of the cell row, the second line pattern 27b2 corresponding to the selection gate, and the space between them are formed. Therefore, the variation in the space dimension caused by the repetition of the sidewall process is not included in the space dimension between the gate structure of the dummy cell and the selection gate.

ここで、側壁プロセスを利用して、例えば、メモリセルMCとして使われる64個のゲート構造を含むセル列の端にダミーセルのゲート構造を付加して形成する場合を考える。   Here, a case is considered in which a sidewall structure is used to add a dummy cell gate structure to the end of a cell row including 64 gate structures used as memory cells MC, for example.

側壁プロセスを1回しか行わない場合、リソグラフィで33本のラインパターンを犠牲膜として形成し、それぞれの犠牲膜の幅方向の両側の側壁に側壁膜を形成し、犠牲膜を除去することで、66本の側壁膜をラインパターンとして得ることができる。この場合、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/2倍ピッチで、メモリセルMCとして使われる64個のゲート構造と、その両端に形成される2つのダミーセルのゲート構造と対応する66本のラインパターンを得ることができる。   When the side wall process is performed only once, 33 line patterns are formed as sacrificial films by lithography, side wall films are formed on both side walls in the width direction of the respective sacrificial films, and the sacrificial films are removed. 66 sidewall films can be obtained as a line pattern. In this case, there are 66 gate structures used as the memory cells MC at a pitch that is 1/2 times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography, and 66 gate structures corresponding to the gate structures of two dummy cells formed at both ends thereof. A line pattern of books can be obtained.

次に、側壁プロセスを2回繰り返し、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/4倍ピッチで配列されたラインパターンを得る場合を考える。   Next, consider a case where the side wall process is repeated twice to obtain a line pattern arranged at a pitch that is 1/4 times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography.

リソグラフィで最初に16本のラインパターンを犠牲膜として形成し、それぞれの犠牲膜の幅方向の両側の側壁に側壁膜を形成し、犠牲膜を除去すると、32本の側壁膜をラインパターンとして得ることができる。さらに、32本の側壁膜、あるいはその側壁膜をマスクに加工された32本のラインパターンを第2の犠牲膜として、それぞれの第2の犠牲膜の幅方向の両側の側壁に第2の側壁膜を形成し、第2の犠牲膜を除去すると、64本の第2の側壁膜をラインパターンとして得ることができる。しかしながら、メモリセルMCとして使われる64個のゲート構造を形成する場合に、ダミーセルのゲート構造と対応するラインパターンを得ることはできない。   First, 16 line patterns are formed as sacrificial films by lithography, side wall films are formed on both side walls in the width direction of the respective sacrificial films, and the sacrificial films are removed to obtain 32 side wall films as line patterns. be able to. Further, the 32 side wall films or 32 line patterns processed using the side wall films as masks are used as second sacrificial films, and the second side walls are formed on the side walls on both sides in the width direction of the respective second sacrificial films. When the film is formed and the second sacrificial film is removed, 64 second sidewall films can be obtained as a line pattern. However, when 64 gate structures used as the memory cells MC are formed, a line pattern corresponding to the dummy cell gate structure cannot be obtained.

一方、リソグラフィで最初に17本のラインパターンを犠牲膜として形成し、それぞれの犠牲膜の幅方向の両側の側壁に側壁膜を形成し、犠牲膜を除去すると、34本の側壁膜をラインパターンとして得ることができる。さらに、34本の側壁膜、あるいはその側壁膜をマスクに加工された34本のパターンを第2の犠牲膜として、それぞれの第2の犠牲膜の幅方向の両側の側壁に第2の側壁膜を形成し、第2の犠牲膜を除去すると、68本の第2の側壁膜をラインパターンとして得ることができる。しかしながら、メモリセルMCとして使われる64個のゲート構造を得たい場合には、ダミーセルのゲート構造と対応するラインパターンの本数が余剰となる。   On the other hand, first, 17 line patterns are formed as sacrificial films by lithography, side wall films are formed on both side walls in the width direction of the respective sacrificial films, and when the sacrificial films are removed, 34 side wall films are formed into line patterns. Can be obtained as Further, the 34 sidewall films or 34 patterns processed using the sidewall films as masks are used as second sacrificial films, and the second sidewall films are formed on the sidewalls on both sides in the width direction of the respective second sacrificial films. When the second sacrificial film is removed, 68 second sidewall films can be obtained as a line pattern. However, when it is desired to obtain 64 gate structures used as the memory cells MC, the number of line patterns corresponding to the gate structures of the dummy cells becomes redundant.

これに対して、本実施形態では、犠牲膜(または芯材)の側壁に側壁膜を形成する側壁プロセスを2回行って得られるパターン列50の横の領域60にスペーサ膜27bを形成し、そのスペーサ膜27bをマスク40を用いてラインアンドスペースパターンに加工する。したがって、側壁プロセスの回数に制限を受けずに、側壁プロセスによって形成されるパターン列50に対して任意の本数のラインパターンを追加して形成することができる。典型的には、側壁プロセスをn回繰り返す場合に、リソグラフィの解像限界の制限を受けるピッチの1/2倍ピッチで配列されたメモリセルMCとして使われるゲート構造と対応するラインパターンと、その端にスペーサ膜27bを用いて形成されるダミーセルのゲート構造と対応する少なくとも1本のラインパターンとを得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、リソグラフィの解像限界以下の微細なラインパターンを本数の選択自由度を高めて形成できる。 In contrast, in the present embodiment, the spacer film 27b is formed in the lateral region 60 of the pattern row 50 obtained by performing the sidewall process of forming the sidewall film on the sidewall of the sacrificial film (or the core material) twice, The spacer film 27 b is processed into a line and space pattern using the mask 40. Therefore, an arbitrary number of line patterns can be added to the pattern row 50 formed by the sidewall process without being limited by the number of sidewall processes. Typically, when the sidewall process is repeated n times, a gate structure and a line pattern corresponding to the gate structure used as the memory cells MC arranged at a pitch that is 1/2 n times the pitch that is limited by the resolution limit of lithography, At least one line pattern corresponding to the gate structure of the dummy cell formed using the spacer film 27b at the end can be obtained. That is, according to the present embodiment, it is possible to form a fine line pattern below the resolution limit of lithography with an increased degree of freedom in selecting the number.

なお、パターン列50の横の領域60に形成されたスペーサ膜27bをラインアンドスペースパターンに加工する工程は、第2の側壁膜26aを除去した後に行ってもよい。   Note that the step of processing the spacer film 27b formed in the lateral region 60 of the pattern row 50 into a line-and-space pattern may be performed after removing the second sidewall film 26a.

すなわち、図7(a)に示すスペーサ膜27a及び27bを形成した後、図14(a)に示すように、第2の側壁膜26aを除去する。   That is, after the spacer films 27a and 27b shown in FIG. 7A are formed, the second sidewall film 26a is removed as shown in FIG. 14A.

その後、図14(b)に示すように、マスク40を形成し、そのマスク40を用いたエッチングにより、図15(a)に示すように、スペーサ膜27bを選択的に除去する。また、ラインパターン23aの長手方向の両側に形成されている図示しないループ状の部分についても、マスク40を用いたエッチングによりカットすることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 14B, a mask 40 is formed, and the spacer film 27b is selectively removed by etching using the mask 40 as shown in FIG. In addition, loop portions (not shown) formed on both sides in the longitudinal direction of the line pattern 23 a can also be cut by etching using the mask 40.

そして、マスク40を除去することで、図15(b)に示すように、ラインパターン23a、スペーサ膜27a、第1のラインパターン27b1および第2のラインパターン27b2が得られる。   Then, by removing the mask 40, a line pattern 23a, a spacer film 27a, a first line pattern 27b1, and a second line pattern 27b2 are obtained as shown in FIG. 15B.

側壁プロセスの回数は、前述した実施形態に限定されない。図6(a)に示すラインパターン23aは、1回の側壁プロセスによって得られ、リソグラフィによって形成された図3(b)に示す犠牲膜24aの1/2倍のピッチで配列されるものとしたが、2回の側壁プロセスによって得られ、リソグラフィによって形成されたラインパターンの1/4倍のピッチで配列されるラインパターンであってもよい。あるいは、ラインパターン23aは、3回以上の側壁プロセスによって得られたラインパターンであってもよい。   The number of sidewall processes is not limited to the embodiment described above. The line pattern 23a shown in FIG. 6A is obtained by one side wall process, and is arranged at a pitch 1/2 times that of the sacrificial film 24a shown in FIG. 3B formed by lithography. May be a line pattern obtained by two sidewall processes and arranged at a pitch that is 1/4 times the line pattern formed by lithography. Alternatively, the line pattern 23a may be a line pattern obtained by three or more sidewall processes.

また、ラインパターン23aに対してではなく、リソグラフィ及びスリミングによって形成された図4(a)に示す犠牲膜24aに対して、図6(b)以降のプロセスを進めてもよい。   Further, the processes after FIG. 6B may be performed not on the line pattern 23a but on the sacrificial film 24a shown in FIG. 4A formed by lithography and slimming.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

21…基板、22…被加工膜、23…ハードマスク、23a…ラインパターン、24…レジスト、24a…犠牲膜、25,25a…第1の側壁膜、26,26a…第2の側壁膜、27a,27b…スペーサ膜、27b1…スペーサ膜の第1のラインパターン、27b2…スペーサ膜の第2のラインパターン、40…マスク、50…パターン列   DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Substrate, 22 ... Processed film, 23 ... Hard mask, 23a ... Line pattern, 24 ... Resist, 24a ... Sacrificial film, 25, 25a ... First side wall film, 26, 26a ... Second side wall film, 27a 27b ... Spacer film, 27b1 ... First line pattern of spacer film, 27b2 ... Second line pattern of spacer film, 40 ... Mask, 50 ... Pattern row

Claims (5)

犠牲膜の側壁に第1の側壁膜を形成した後、前記犠牲膜を除去し、残された前記第1の側壁膜をマスクにしたエッチングにより、前記第1の側壁膜の下に設けられた膜をパターン加工し、パターン加工した前記膜のパターン幅を縮小させることで複数のラインパターンを形成する工程と、
それぞれの前記ラインパターンの側壁に第2の側壁膜を形成し、複数の前記ラインパターンおよび複数の前記第2の側壁膜を含むパターン列を形成する工程と、
隣り合う前記第2の側壁膜間および前記パターン列の端の第2の側壁膜の横の領域に、スペーサ膜を形成する工程と、
前記端の第2の側壁膜の横の前記領域に形成された前記スペーサ膜を、前記端の第2の側壁膜の側壁に形成される第1のラインパターンと、前記第1のラインパターンに対してスペースを隔てて離間し、前記複数のラインパターンの幅よりも大きな幅の第2のラインパターンとを有するラインアンドスペースパターンに加工するとともに、前記第2の側壁膜を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
After the first sidewall film is formed on the sidewall of the sacrificial film, the sacrificial film is removed, and etching is performed using the remaining first sidewall film as a mask so as to be provided under the first sidewall film. Patterning the film, forming a plurality of line patterns by reducing the pattern width of the patterned film; and
Forming a second sidewall film on a sidewall of each line pattern, and forming a pattern row including the plurality of line patterns and the plurality of second sidewall films;
Forming a spacer film between the adjacent second side wall films and in a region next to the second side wall film at the end of the pattern row;
The spacer film formed in the region beside the second sidewall film at the end is changed into a first line pattern formed on the sidewall of the second sidewall film at the end, and the first line pattern. Forming a line-and-space pattern having a second line pattern having a width greater than the width of the plurality of line patterns, and removing the second sidewall film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
複数のラインパターンを形成する工程と、
それぞれの前記ラインパターンの側壁に側壁膜を形成し、複数の前記ラインパターンおよび複数の前記側壁膜を含むパターン列を形成する工程と、
隣り合う前記側壁膜間および前記パターン列の端の側壁膜の横の領域に、スペーサ膜を形成する工程と、
前記端の側壁膜の横の前記領域に形成された前記スペーサ膜を、前記側壁間に形成された前記スペーサ膜とは異なる幅のラインパターンを含むラインアンドスペースパターンに加工するとともに、前記側壁膜を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a plurality of line patterns;
Forming a sidewall film on a sidewall of each of the line patterns, and forming a pattern row including the plurality of line patterns and the plurality of sidewall films;
Forming a spacer film in a region between the side wall films adjacent to each other and a side wall film at an end of the pattern row;
The spacer film formed in the region beside the sidewall film at the end is processed into a line and space pattern including a line pattern having a width different from that of the spacer film formed between the sidewalls, and the sidewall film Removing the
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記ラインパターンを形成する工程は、
犠牲膜の側壁に第1の側壁膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記第1の側壁膜を残す工程と、
を有することを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the line pattern includes:
Forming a first sidewall film on the sidewall of the sacrificial film;
Removing the sacrificial film and leaving the first sidewall film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising:
前記ラインパターンを形成する工程は、
前記犠牲膜を除去した後に残された前記第1の側壁膜をマスクにしたエッチングにより、前記第1の側壁膜の下に設けられた膜をパターン加工する工程と、
パターン加工した前記膜のパターン幅を縮小させる工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the line pattern includes:
Patterning a film provided under the first sidewall film by etching using the first sidewall film left after removing the sacrificial film as a mask;
Reducing the pattern width of the patterned film,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising:
前記端の側壁膜の横の前記領域に形成された前記スペーサ膜を前記ラインアンドスペースパターンに加工した後に、前記側壁膜を除去することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。   The sidewall film is removed after processing the spacer film formed in the region beside the sidewall film at the end into the line-and-space pattern. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180057561A (en) * 2016-11-22 2018-05-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Method of forming patterns
JP2018084644A (en) * 2016-11-22 2018-05-31 東京エレクトロン株式会社 Pattern formation method
JP6994828B2 (en) 2016-11-22 2022-02-04 東京エレクトロン株式会社 Pattern formation method
KR102400925B1 (en) * 2016-11-22 2022-05-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Method of forming patterns

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