JP2544937B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特
に層間絶縁膜の端部上に形成される配線層を有する半導
体装置およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のLDD構造を有する半導体装置の製造方
法を示す概略工程断面図である。

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。

まず、半導体基板１の主面上に熱酸化による酸化膜２
を形成した後、減圧CVD法でポリシリコン３、高融点金
属のシリサイド４および酸化膜５を順次堆積して形成す
る（第２図（ａ）参照）。

写真製版技術を用いてポリシリコン３、シリサイド４
および酸化膜５をパターニングして所定形状のポリシリ
コンパターン６、シリサイドパターン７および酸化膜パ
ターン８とし（第２図（ｂ）参照）、これらをマスクと
して半導体基板１の導電型式と反対の導電型式の不純物
９を半導体基板１にイオン注入する（第２図（ｃ）参
照）。

次に、ポリシリコンパターン６、シリサイドパターン
７および酸化膜パターン８よりなるゲート部を覆うよう
に酸化膜10を全面に減圧CVD法等で堆積し（第２図
（ｄ）参照）、これをエッチバックすることによってゲ
ート部の側壁にのみ残して側壁酸化膜12とし、併せて酸
化膜２も一部除去してゲート酸化膜11とする（第２図
（ｅ）参照）。

酸化膜パターン８および側壁酸化膜12をマスクとし
て、半導体基板１の導電型式と反対の導電型式の不純物
13を半導体基板１にイオン注入した後熱処理を行なう。
熱処理によって注入された不純物９、13はそれぞれ拡散
するが、不純物13の濃度を不純物９の濃度より高く設定
しておくことによって、低濃度不純物領域14と高濃度不
純物領域15とからなる濃度の異なる不純物領域が半導体
基板１に形成される（第２図（ｆ）参照）。

さらに、酸化膜パターン８および側壁酸化膜12を覆う
ように全面に減圧CVD法等で酸化膜22、窒化膜23および
窒化膜24を順次堆積して形成する（第２図（ｇ）参
照）。

酸化膜24上にレジストを全面に塗布し、これを写真製
版技術によって酸化膜パターン８の上方部の少なくとも
一部が開口するようなレジスト17にパターニングし、レ
ジスト17をマスクとして露出した酸化膜24を等方的にエ
ッチング除去する（第２図（ｈ）参照）。

続いて、レジスト17をマスクとして露出した窒化膜23
およびその下の酸化膜22を異方的にエッチング除去する
ことによって、高濃度不純物領域15が自己整合的にコン
タクト部18となって露出する（第２図（ｉ）参照）。

最後に、レジスト17を除去した後コンタクト部18上を
含み、側壁酸化膜12、酸化膜パターン８、酸化膜22、窒
化膜23および酸化膜24上にポリシリコン20を減圧CVD法
等で堆積し、さらにその上に高融点金属のシリサイド21
をスパッタ法や減圧CVD法等で堆積した後、これらを写
真製版技術によって所定の範囲にパターニングして所定
の配線層とすることで装置が完成する（第２図（ｊ）参
照）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の半導体装置では、第２図（ｊ）に
示すように層間絶縁膜として形成される酸化膜22、窒化
膜23および酸化膜24の端部の端面が完全に傾斜しておら
ず、酸化膜22および窒化膜23の端面が垂直であることか
ら急峻な段差形状となっている。ここで窒化膜23は酸化
膜24を等方性エッチングする場合の終点位置を検出する
ためのモニタであることから或る程度の膜厚が必要とさ
れ、また酸化膜22はゲート部への窒化膜23のストレスを
緩和させるためのものであるからこれも或る程度の厚さ
を必要とする。したがって層間絶縁膜の端面は相当な厚
さの垂直部を有することになり、この上に形成される配
線層は一様な厚さで形成されず、この部分には特に厚く
形成されてしまうことになる。この結果、配線層形成時
の熱的影響がこの部分に残留応力として残ってしまい断
線切れの要因となるという問題点があった。

さらに、この配線層をパターニングする場合にこの段
差は不具合を提するのである。第３図は第２図（ｊ）に
おいて形成された配線層をパターニングして除去した部
分の断面図である。

図に示すように、酸化膜パターン８上に位置する酸化
膜22および窒化膜23の垂直な端面に形成されたポリシリ
コン20の厚さは他の部分に比べて厚いため、シリサイド
21を含めポリシリコン20をエッチング除去したときその
一部が段差部に残存部25となって残ってしまう。この残
存部25は紙面を貫通する方向に連続して残ることになる
ので、第３図のような断面で絶縁膜をさらに形成して紙
面に貫通方向に素子を分離しようとしても残存部25を介
して配線同志が導通となる、いわゆるショートが生じ易
くなるという問題点も有していた。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたも
ので、層間絶縁膜の端部上に形成された配線層に過度な
残留応力を生じさせず、また配線層をエッチング除去し
た際端部に配線層の一部を残存させない構造の半導体装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置は、隣接する電極の上方部
に位置する層間絶縁膜の端部の端面に垂直部を有さずそ
の端面を全面に傾斜させたものである。

この発明の別の発明に係る半導体装置の製造方法は、
第１の膜厚を有する層間絶縁膜をパターニングする際、
まずレジストをマスクとして第１の膜厚の一部だけ等方
的に除去して第２の膜厚とする。次にレジストを除去し
て第１の膜厚と第２の膜厚とからなった層間絶縁膜をさ
らに第２の膜厚の分だけ全面に除去するようにしたもの
である。

［作用］ この発明においては、層間絶縁膜の端部に段差を有し
ないのでその上に形成される配線層に残留応力を生じさ
せず、また配線層をエッチング除去する際その一部が残
ってしまうこともない。

この発明の別な発明においては、レジストをマスクと
して最初に層間絶縁膜をその膜厚の一部だけ等方的に除
去するので、膜厚の差による段差部はなだらかな傾斜を
有する。したがって、レジストを除去してさらに膜厚の
薄い分だけ全面に層間絶縁膜をエッチング除去すると段
差部のなだらかな傾斜はそのまま移行し層間絶縁膜の端
部の端面となる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造
方法を示す概略工程断面図である。

以下、図を参照してこの製造方法について説明する。

まず、たとえばシリコン基板よりなる半導体基板１の
主面上に、熱酸化によって薄い酸化膜２を形成した後、
減圧CVD法等でポリシリコン３、高融点金属のシリサイ
ド４および酸化膜５を順次堆積して形成する。ここで、
高融点金属のシリサイドとしては、タングステンシリサ
イド、モリブデンシリサイドまたはチタンシリサイドな
どが適用される（第１図（ａ）参照）。

写真製版技術を用いて、ポリシリコン３、シリサイド
４および酸化膜５をパターニングして所定形状のポリシ
リコンパターン６、シリサイドパターン７および酸化膜
パターン８とし（第１図（ｂ）参照）、これらをマスク
として半導体基板１の導電型式と反対の導電型式の不純
物９（たとえば半導体基板１がＰ型であればリンや砒素
等）を所定量、半導体基板１にイオン注入する（第１図
（ｃ）参照）。

次に、ポリシリコンパターン６、シリサイドパターン
７および酸化膜パターン８よりなるゲート部を覆うよう
に酸化膜10を全面に減圧CVD法等で堆積し（第１図
（ｄ）参照）、これをエッチバックすることによってゲ
ート部の側壁にのみ残して側壁酸化膜12とし、併せて酸
化膜２も一部除去してゲート酸化膜11とする。これによ
って、酸化膜パターンと側壁酸化膜12とは電極６、７を
覆う第１の絶縁膜を形成する（第１図（ｅ）参照）。

酸化膜パターン８および側壁酸化膜12をマスクとし
て、半導体基板１の導電型式と反対の導電型式の不純物
13を所定量、半導体基板１にイオン注入した後熱処理を
行なう。熱処理によって半導体基板１に注入された不純
物９、13はそれぞれ拡散するが、不純物13の濃度を不純
物９の濃度より高く設定しておくことによって低濃度不
純物領域14と高濃度不純物領域15とからなる濃度の異な
る、いわゆるLDD構造が半導体基板１に形成される（第
１図（ｆ）参照）。

以上の工程までは従来の製造方法と同一である。

続いて、酸化膜パターン８および側壁酸化膜12を覆う
ように全面に減圧CVD法等で層間絶縁膜となる酸化膜16
を十分な厚さ（第１の膜厚）に堆積する（第１図（ｇ）
参照）。

酸化膜16上にレジストを全面に塗布し、これを写真製
版技術によって酸化膜パターン８の上方部の少なくとも
一部が開口するようなレジスト17にパターニングし、レ
ジスト17をマスクとして露出した酸化膜16をその厚さの
一部だけ等方的にエッチング除去する。エッチングは等
方性であるのでレジスト17の下部も図のように一部除去
されてその部分が傾斜面を有することになる（第１図
（ｈ）参照）。

次に、レジスト17を除去した後酸化膜16の薄くなって
いる方の膜厚（第２の膜厚）の分だけ全面にエッチング
除去すると、薄い膜厚の部分の下方の酸化膜パターン８
の一部、側壁酸化膜12および高濃度不純物領域15はコン
タクト部18として露出する。また酸化膜16の厚くなって
いる方は薄い膜厚の分だけ薄くなって残存し、その端部
19は傾斜面を保ったまま酸化膜パターン８上に位置する
（第１図（ｉ）参照）。

最後に、コンタクト部18上を含み側壁酸化膜12、酸化
膜パターン８の一部および酸化膜16上全面を覆うように
ポリシリコン20を減圧CVD法等で堆積し、さらにその上
に高融点金属のシリサイド21をスッパタ法や減圧CVD法
等で堆積する。ここで高融点金属のシリサイドとして
は、タングステンシリイサイド、モリブデンシリサイ
ド、またはチタンシリサイド等が適用される（第１図
（ｊ）参照）。

以上のように形成されたポリシリコン20とシリサイド
21とからなる２層構造を写真製版技術を用いて所定範囲
に残すことによって所定の配線構造とすることができ
る。

この場合、２層構造の加工はその下方に形成された層
間絶縁膜となる酸化膜16の端部19に従来例のような段差
がないので、その部分のポリシリコン20を除去する際に
もそこに一部残存するおそれが生じることはない。

なお、上記実施例では、ゲート部の上面と側面とに形
成される絶縁膜として別々に形成された酸化膜を用いて
いるが、これらを一体に覆うように絶縁膜を形成したも
のでも同様の効果を奏する。

また、上記実施例では、ゲート部および配線層として
２層構造よりなるものとしているが、２層構造に限らず
単層構造でもよくまた３層以上の多層構造でもよいのは
言うまでもない。

さらに、上記実施例では、LDD構造の半導体装置に適
用しているが、同様の層間絶縁膜と上層配線を有する構
造のものであれば同様に適用でき同様の効果を奏する。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、隣接する電極の上方
部に位置する層間絶縁膜の端部に段差を有しないので、
その上に形成される配線層の残留応力を生じることもな
く、またその端部において配線層をエッチング除去する
際にもその一部を残存するおそれがない信頼性の高い半
導体装置となる効果がある。さらに、電極間の間で配線
層は半導体基板とコンタクトをとるため、層間絶縁膜の
端部の形状と独立してコンタクトサイズを決定でき、装
置の微細化に寄与できる。

また、この発明の別の発明は以上説明したとおり、最
初にレジストをマスクとして層間絶縁膜の膜厚を一部だ
け等方的に除去した後、さらに膜厚の薄い方の分だけ全
面をエッチング除去するので残存の層間絶縁膜の端部
は、段差部のないなだらかな傾斜を有する半導体装置の
製造方法となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示す概略工程断面図、第２図は従来のLDD構造を有
する半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図、第３
図は従来の半導体装置において形成された配線層をパタ
ーニングして除去した部分の断面図である。 図において、１は半導体基板、２は酸化膜、３はポリシ
リコン、４はシリサイド、５は酸化膜、６はポリシリコ
ンパターン、７はシリサイドパターン、８は酸化膜パタ
ーン、９は不純物、10は酸化膜、11はゲート酸化膜、12
は側壁酸化膜、13は不純物、14は低濃度不純物領域、15
は高濃度不純物領域、16は酸化膜、17はレジスト、19は
端部、20はポリシリコン、21はシリサイドである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上に形成された所定形状の互
   いに隣接する２つの電極と、 前記電極の各々の間の前記半導体基板の主面の一部を露
   出した状態で、前記電極の各々を覆うように形成された
   絶縁膜と、 前記絶縁膜の一部を覆うように形成され、前記絶縁膜の
   上面部であって、前記電極の各々の上方部にその端部を
   有する層間絶縁膜と、 露出している前記半導体基板の主面の一部および前記絶
   縁膜の一部と前記層間絶縁膜との上をさらに覆うように
   形成された配線層とを備え、 前記層間絶縁膜の前記端部の端面と前記端部に接して露
   出している前記絶縁膜の上面とのなす角度は鈍角であ
   る、半導体装置。
2. 【請求項２】前記電極は、ゲート電極である、特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置。
3. 【請求項３】前記ゲート電極は、ポリサイドと前記ポリ
   サイド下のゲート酸化膜とからなる、特許請求の範囲第
   ２項記載の半導体装置。
4. 【請求項４】前記絶縁膜は、前記電極の上面に形成され
   た酸化膜と前記電極の側壁に形成された側壁酸化膜とか
   らなる、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記
   載の半導体装置。
5. 【請求項５】前記側壁酸化膜下方の前記半導体基板に
   は、低濃度不純物領域が形成される、特許請求の範囲第
   ４項記載の半導体装置。
6. 【請求項６】前記配線層は、前記側壁酸化膜に沿って形
   成され、露出している前記半導体基板の前記主面上に達
   する、特許請求の範囲第４項または第５項記載の半導体
   装置。
7. 【請求項７】前記配線層に接する前記半導体基板の前記
   主面下には、前記低濃度不純物領域に隣接した高濃度不
   純物領域が形成される、特許請求の範囲第６項記載の半
   導体装置。
8. 【請求項８】前記ゲート電極、前記低濃度不純物領域お
   よび前記高濃度不純物領域は、LDD（Lightly doped dra
   in）デバイスを構成する、特許請求の範囲第７項記載の
   半導体装置。
9. 【請求項９】主面を有する半導体基板を準備する工程
   と、 前記半導体基板の前記主面上に第１の絶縁膜で覆われた
   所定形状の電極を形成する工程と、 前記第１の絶縁膜を覆うように第１の膜厚を有する第２
   の絶縁膜を形成する工程と、 前記第２の絶縁膜の上面部の一部を露出するレジストパ
   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露出した前記第２
   の絶縁膜を前記第１の膜厚の一部だけ等方的に除去して
   第２の膜厚とする工程と、 前記レジストパターンを除去する工程と、 前記第１の膜厚と前記第２の膜厚とからなる前記第２の
   絶縁膜を全面に前記第２の膜厚分だけ除去する工程と、 前記第２の膜厚分だけ除去されて露出した前記第１の絶
   縁膜と残存の第２の絶縁膜とを覆うように配線層を形成
   する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】前記電極を形成する工程は、 前記半導体基板の前記主面上に第３の絶縁膜を形成する
    工程と、 前記第３の絶縁膜上に前記電極となる層を形成する工程
    と、 前記層上に前記第１の絶縁膜の一部となる第１の酸化膜
    を形成する工程と、 前記層と前記第１の酸化膜とをパターニングして、前記
    電極と前記電極上の第１の酸化膜パターンとを形成する
    電極形成工程と、 前記電極と前記第１の酸化膜パターンとを覆うように第
    １の絶縁膜の一部となる第２の酸化膜を形成する工程
    と、 前記第２の酸化膜の一部と前記第３の絶縁膜の一部とを
    除去し、前記電極と前記第１の酸化膜パターンの側壁部
    のみ残して側壁酸化膜とゲート酸化膜とを形成する酸化
    膜形成工程とからなる、特許請求の範囲第９項記載の半
    導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】前記電極形成工程は、前記電極および前
    記第１の酸化膜パターンをマスクとして、前記第３の絶
    縁膜を通して前記半導体基板に第１の不純物を注入する
    工程を含み、 前記酸化膜形成工程は、前記電極、前記第１の酸化膜パ
    ターン、前記側壁酸化膜および前記ゲート酸化膜をマス
    クとして、前記半導体基板に第２の不純物を注入する工
    程を含み、 前記第２の不純物の濃度は前記第１の不純物の濃度より
    高い、特許請求の範囲第10項記載の半導体装置の製造方
    法。
12. 【請求項１２】前記電極形成工程は、さらに 前記半導体基板を熱処理して、注入された前記第１の不
    純物と前記第２の不純物とを拡散して低濃度不純物領域
    と高濃度不純物領域とを形成する工程を含む、特許請求
    の範囲第11項記載の半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】前記電極、前記ゲート酸化膜、前記低濃
    度不純物領域および前記高濃度不純物領域は、LDD（Lig
    htly doped drain）デバイスを構成する、特許請求の範
    囲第12項記載の半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】前記電極および前記配線層は、ポリシリ
    コンと高融点金属シリサイドとの２層構造よりなる、特
    許請求の範囲第９項から第13項のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法。