JP3189807B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、複数種のコンタクトを有するDRA
M(Dynamic Random Access Memory)等の半導体装置の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DRAMは、容量素子とMOS (Metal
Oxide Semiconductor)トランジスタとより構成された複
数のセルを有している。このMOSトランジスタは、前
記容量素子に電荷の出し入れを行う機能を担っている。
【0003】従来の製造プロセスは、第1コンタクト
(ビットコンタクト)と容量コンタクトを、2回のフォ
トレジスト(PR)で形成する工程を有している。以下
に、従来の製造プロセスを説明する。
【0004】図6、図7および図8は、従来の半導体装
置の製造方法を示す。ここでは、第1コンタクトと容量
コンタクトを形成する段階の製造プロセスを示す。この
製造プロセスの順番は、図6→図7→図8となる。
【0005】(1)図6の(a)に示すように、MOS
トランジスタのソース、ドレイン等の拡散領域を形成済
みの半導体基板301上に層間絶縁膜302が設けられ
る。 (2)図6の(b)に示すように、層間絶縁膜302上
にフォトレジスト303が設けられる。このとき、第1
コンタクトを設ける領域にはフォトレジスト303を設
けず、非レジスト部304が形成される。 (3)図6の(c)に示すように、ドライエッチングを
用いて第1コンタクト用のコンタクトホール305を形
成する。 (4)図6の(d)に示すように、フォトレジスト30
3を除去した後、表面およびコンタクトホール305内
に酸化膜306を形成する。
【0006】(5)図6の(e)に示すように、酸化膜
306が消失するまでエッチバックを施し、コンタクト
ホール305内にサイドウォール307を形成する。 (6)図6の(f)に示すように、全表面およびサイド
ウォール307の内面に配線であるポリシリコン(Po
1y Si)308をDOPOS( Doped PolySilico
n)により設け、さらにポリシリコン308の表面にタン
グステンシリサイド(WSi)309を設ける。ポリシ
リコン308は、コンタクトホール305内が埋まる状
態に形成する。 (7)次に、ビットラインのパターニングを行う。ま
ず、図6の(g)に示すように、ビットラインの形成領
域を除いて、他の表面にフォトレジスト310を設け
る。 (8)図7の(a)に示すように、フォトレジスト31
0を設けなかった部分のポリシリコン308とタングス
テンシリサイド309をエッチングにより除去してビッ
トラインを形成する。
【0007】(9)図7の(b)に示すように、フォト
レジスト310を除去した後、図7の(c)に示すよう
に、全表面に層間絶縁膜312を設ける。 (10)図7の(d)に示すように、容量コンタクト用の
コンタクトホール形成領域314を除いて、層間絶縁膜
312の全面にフォトレジスト313を設ける。 (11)図7の(e)に示すように、コンタクトホール形
成領域314を通して層間絶縁膜312および302を
エッチングし、容量コンタクト用のコンタクトホール3
15を形成する。 (12)図8の(a)に示すように、フォトレジスト31
3を除去する。 (13)図8の(b)に示すように、層間絶縁膜312の
表面と、コンタクトホール315内に酸化膜316を設
ける。
【0008】(14)図8の(c)に示すように、コンタ
クトホール315内の酸化膜316aを残して層間絶縁
膜312の表面の酸化膜を除去する。 (15)図8の(d)に示すように、層間絶縁膜312の
全表面およびコンタクトホール315内にポリシリコン
317をCVD( Chemical Vapor Deposition:化学気
相堆積法)により形成する。 (16)図8の(e)、(f)に示すように、容量コンタ
クトを形成する領域にフォトレジスト318を形成す
る。この後、フォトレジスト318をマスクにしてエッ
チングを施した後、フォトレジスト318を除去すれば
容量電極が形成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
装置によると、最初に第1コンタクトのコンタクトホー
ルのみを形成した後、次に容量コンタクトのコンタクト
ホールを形成するという2段階のホール形成のため、セ
ル間に位置ずれ(目ずれ)を生じ易くなる。これはコン
タクト間の距離が変動することを意味し、MOSトラン
ジスタの閾値電圧にばらつきを生じる。したがって、選
別不良が発生し易くなり、歩留り低下を招くことにな
る。
【0010】上記の問題を改善する1つの対策として、
従来は、各工程の目ずれ規格を厳しくしている。しか
し、目ずれ規格が厳しくなると、現在流通しているステ
ッパーでは規格はずれになることが多く、再工事を生じ
ることがある。このため、製造ばらつきを満足できるレ
ベルにするには無理がある。
【0011】したがって、本発明の目的は、ビットコン
タクトと容量コンタクトの間の距離を一定に保てるよう
にし、プロセスばらつきや位置ずれに起因した選別不良
を低減できるようにした半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。
【0012】
【0013】
【0014】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記の目的を
達成するため、トランジスタ素子の拡散領域に接続され
る第1のコンタクトと、容量素子の一方の電極に接続さ
れる第2のコンタクトとを備えた構造の半導体装置の製
造方法において、前記トランジスタ素子の拡散領域を形
成済みの半導体基板上に第1の層間絶縁膜を形成し、前
記第1のコンタクトのための第1のホールおよび前記第
2のコンタクトのための第2のホールを同時に前記第1
の層間絶縁膜に形成し、前記第1の層間絶縁膜、前記第
1および第2のホール内に酸化膜を形成し、前記酸化膜
をエッチバックして前記第1および第2のホール内に第
1および第2のサイドウォールを形成し、前記第1のサ
イドウォールに導電層を施して前記第1のホールを埋
め、かつ、前記第2のサイドウォールに前記導電層を施
して前記第2のホールを小径化し、さらに、前記第1の
層間絶縁膜上に前記導電層を施して所定のパターンの配
線を形成し、前記配線および前記第1の層間絶縁膜上に
第2の層間絶縁膜を形成し、前記第2のサイドウォール
に連通する第3のホールを前記第2の層間絶縁膜に形成
し、前記第2および第3のホールを導電層で埋めること
を特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0015】この方法によれば、容量コンタクト用のホ
ールと他の用途のコンタクト用ホールとが同時に形成さ
れ、以後、各ホール内の導電層形成や配線形成に至るま
で、同時に加工される。容量コンタクト側の独自の加工
は、最終段階におけるコンタクトホール内の導電層およ
び層間絶縁膜上の導電層の形成部分である。容量コンタ
クト用のホールと他の用途のコンタクト用ホールが同時
に形成されることにより、容量コンタクトと第1のコン
タクトとの距離が、プロセスによらず一定に保たれる。
したがって、選別工程における不良発生を低減すること
ができる。また、位置ずれに起因した再工事を低減する
ことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を基に説明する。図1は本発明による半導体装
置の製造方法を示す。また、図2〜図5は本発明による
半導体装置の各工程における製品状態を示す。図1〜図
5を参照して本発明の製造方法を工程順に説明する。
【0017】(1)図2の(a)に示すように、MOS
トランジスタの拡散領域を形成済みの半導体基板201
上に層間絶縁膜202を形成する(ステップ101)。 (2)図2の(b)に示すように、第1コンタクト形成
部203と容量コンタクト形成部204を開口するため
に、フォトレジスト205を形成する(ステップ10
2)。 (3)図2の(c)に示すように、層間絶縁膜202を
ドライエッチし、コンタクトホール206(第1コンタ
クト用),207(容量コンタクト用)を開口する(ス
テップ103)。この時、コンタクトホール207の開
口径は、実際に開口する容量コンタクトのサイズより少
し大きく、かつ、第1コンタクト用のコンタクトホール
206の開口径より大きくする。 (4)図2の(d)に示すように、コンタクトホール2
06が埋まらないように、酸化膜208を形成する(ス
テップ104)。例えば、コンタクトホール206のコ
ンタクト径が0.4μmであれば、酸化膜208の厚さ
は1000Å〜1500Å程度にする。
【0018】(5)図3の(a)に示すように、形成し
た酸化膜208が無くなるまで、エッチバックを施す
(ステップ104)。これにより、第1コンタクト部2
09と容量コンタクト部210にサイドウォール211
a,211bが形成される。 (6)図3の(b)に示すように、配線となるポリシリ
コン212(Po1ySi)とタングステンシリサイド
213(WSi)を形成する(ステップ105)。この
とき、第1コンタクト部209はポリシリコン212で
埋まるように設けるが、容量コンタクト部210は埋ま
らない厚みに形成する。例えば、第1コンタクト部20
9の径が約0.2μm、容量コンタクト部210の径が
0.4μmであれば、ポリシリコン212の膜厚は10
00Åにする。 (7)図3の(c)に示すように、配線パターンを形成
するため、フォトレジスト214がタングステンシリサ
イド213上に設けられる(ステップ106)。この
時、容量コンタクト部210はレジストで覆われていな
いので、エッチバックを施したのと同じ状態になる。し
たがって、図3の(d)に示すように、容量コンタクト
部210には、ポリシリコン212とタングステンシリ
サイド213によるサイドウォール215が形成される
(ステップ107)。
【0019】(8)図4の(a)に示すように、フォト
レジスト214を除去した後、配線と次工程のスタック
ポリシリコンを絶縁するための層間絶縁膜216をタン
グステンシリサイド213および層間絶縁膜202の表
面に形成する(ステップ108)。 (9)図4の(b)に示すように、容量コンタクトを形
成するためのフォトレジスト217を層間絶縁膜216
の表面に設ける(ステップ108)。このとき、容量コ
ンタクト部210の真上には、フォトレジスト217を
設けない非レジスト部218が形成されている。この非
レジスト部218の内径は、ポリシリコン212および
タングステンシリサイド213を施されて小径化された
容量コンタクト部210の内径より大きく、サイドウォ
ール215のトップ径より0.1μm程度小さくするの
が良い。 (10)図4の(c)に示すように、フォトレジスト21
7をマスクとして、容量コンタクトホール219をエッ
チングにより開口する(ステップ109)。このエッチ
ングは酸化膜エッチングのため、容量コンタクトホール
219を開口するエッチングはサイドウォール215の
上端でストップし、サイドウォール215はエッチング
されない。これにより、必ず、容量コンタクトと第1コ
ンタクトの距離dは一定に保たれることになる。
【0020】(11)図5の(a)に示すように、容量コ
ンタクトホール219内にスタックポリシリコン220
aをCVDにより形成する(ステップ109)。さら
に、ポリシリコン220aに連結させて、層間絶縁膜2
16上の所定範囲にポリシリコン220bを設ける。こ
こでは、スタックポリシリコン220aはDOPOS構
造とし、ポリシリコン220bは厚さ4000Å〜80
00Åの膜厚に形成している。 (12)図5の(b)に示すように、この後、ポリシリコ
ン220b上にフォトレジスト221を設け(ステップ
110)、このフォトレジスト221をマスクにしてポ
リシリコン220bの不要部分にエッチングを施せば
(ステップ111)、図5の(c)に示すように、容量
電極が完成する。
【0021】以上説明したように、本発明は、1回のフ
ォトレジストにより第1コンタクト部と容量コンタクト
部を同時に形成し、この容量コンタクト部に導電性物質
(ポリシリコン+タングステンシリサイド)を設けてサ
イドウォールを形成し、このサイドウォールの上部に容
量コンタクトホールを形成している。この結果、第1コ
ンタクト(ビットコンタクト)と容量コンタクトの距離
を一定にすることができ、プロセスばらつきや、コンタ
クトの位置ずれに基づく選別不良を低減することができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明の半導体
装置の製造方法によれば、MOSトランジスタのソース
・ドレイン領域の一方に通じるコンタクトホールと、M
OSトランジスタのソース・ドレイン領域の他方および
一方のコンデンサ電極に通じるコンタクトホールを同一
のエッチング工程で作成するため、隣接セル間における
コンタクトホール間の位置ずれを防止することができ、
MOSトランジスタの閾値電圧のばらつきを抑えること
ができる。この結果、選別工程における不良発生を低減
することができる。また、位置ずれに起因した再工事を
低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造方法を示すフロ
ーチャートである。
【図2】本発明による半導体装置の製造方法の第1段階
の工程における半導体装置の断面図である。
【図3】本発明による半導体装置の製造方法の第2段階
の工程における半導体装置の断面図である。
【図4】本発明による半導体装置の製造方法の第3段階
の工程における半導体装置の断面図である。
【図5】本発明による半導体装置の製造方法の第4段階
の工程における半導体装置の断面図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法の第1段階の工程
における半導体装置の断面図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の第2段階の工程
における半導体装置の断面図である。
【図8】従来の半導体装置の製造方法の第3段階の工程
における半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
201,301 半導体基板 202,216,302,311,312 層間絶縁膜 203 第1コンタクト形成部 204 容量コンタクト形成部 205,313 フォトレジスト 206,207,305,315 コンタクトホール 208,306,316,316a 酸化膜 209 第1コンタクト部 210 容量コンタクト部 211a,211b,215,307 サイドウォール 212,220b,308,317 ポリシリコン 213,309 タングステンシリサイド(WSi) 214,217,221,303,310,318 フ
ォトレジスト 218,304 非レジスト部 219 容量コンタクトホール 220a スタックポリシリコン 314 コンタクトホール形成領域
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 H01L 21/28 H01L 21/768 H01L 21/8242

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランジスタ素子の拡散領域に接続され
    る第1のコンタクトと、容量素子の一方の電極に接続さ
    れる第2のコンタクトとを備えた構造の半導体装置の製
    造方法において、 前記トランジスタ素子の拡散領域を形成済みの半導体基
    板上に第1の層間絶縁膜を形成し、 前記第1のコンタクトのための第1のホールおよび前記
    第2のコンタクトのための第2のホールを同時に前記第
    1の層間絶縁膜に形成し、 前記第1の層間絶縁膜、前記第1および第2のホール内
    に酸化膜を形成し、 前記酸化膜をエッチバックして前記第1および第2のホ
    ール内に第1および第2のサイドウォールを形成し、 前記第1のサイドウォールに導電層を施して前記第1の
    ホールを埋め、かつ、前記第2のサイドウォールに前記
    導電層を施して前記第2のホールを小径化し、さらに、
    前記第1の層間絶縁膜上に前記導電層を施して所定のパ
    ターンの配線を形成し、 前記配線および前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間絶
    縁膜を形成し、 前記第2のサイドウォールに連通する第3のホールを前
    記第2の層間絶縁膜に形成し、 前記第2および第3のホールを導電層で埋めることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2のホールは、前記第1のホール
    より大きい径を有することを特徴とする請求項記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第3のホールは、前記導電層を施さ
    れて小径化された前記第2のホールの内径より大きく、
    前記第2のホールの形成時の内径より小さい内径に設定
    されていることを特徴とする請求項記載の半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1のサイドウォールに設けた導電
    層は、DOPOS(DopedPoly Silicon)構造であり、前
    記配線および前記第2のサイドウォールに設けた導電層
    は、DOPOSとタングステンシリサイドの2層構造体
    であることを特徴とする請求項記載の半導体装置の製
    造方法。
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