JP3223616B2 - オフセット酸化膜を備えた半導体装置及びオフセット酸化膜を備えた半導体装置の製造方法 - Google Patents

オフセット酸化膜を備えた半導体装置及びオフセット酸化膜を備えた半導体装置の製造方法

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オフセット酸化膜を備
えた半導体装置及びオフセット酸化膜を備えた半導体装
置の製造方法に関する。本発明は、例えば、ゲート構造
やその他配線等にセルフアラインコンタクトをとる場合
などにオフセット酸化膜を形成した半導体装置につい
て、利用することができる。
【0002】
【従来の技術】従来より、セルフアラインコンタクト構
造を形成する場合などに、ゲート構造等の配線上にSi
2 等の酸化膜を形成している。このような酸化膜は、
オフセット酸化膜と称されている。
【0003】一方、近年の半導体装置の微細化・高集積
化の要請に応えるための微細加工技術の開発が進んでお
り、例えばエキシマレーザーリソグラフィはその代表的
なものであるが、かかるエキシマレーザーリソグラフィ
では、下地基板の反射が大きいため、これによるレジス
ト膜内の多重干渉効果による定在波が生じ、これにより
寸法変動がおこることが問題となっている。これを解決
する手段として、反射防止膜を形成する技術が有望視さ
れている。例えば本出願人により、SiC、SiO、S
iOx 、Six y z 、Six y 等を代表的なもの
として提案している(平成4年10月31日提出の特許
願S92068418参照。また、11−13 Mar
ch 1992 San Jose,Californ
ia“Optical/Laser Microlit
hography V”(SPIE−The Inte
rnational Society for Opt
ical Engineering)所収の“Nove
l ARC Optimization Method
ology for KrF Excimer Las
er Lithography at Low K1
Factor”(Tohru Ogawa,Mitsu
nori Kimura,Yoichi Tomo,a
nd Toshiro Tsumori)参照)。
【0004】これらの反射防止膜は、一般に、高反射基
板上に、さらに真空プロセス(CVD、スパッタ、蒸着
等)を経て成膜形成し、この上にフォトレジストを回転
塗布し、パターン形成を行うようにして用いられる。
【0005】ところで、前述したように、コンタクトの
あわせ精度を向上させるための技術として、セルフアラ
インコンタクト形成技術がある。ゲート構造についてこ
の技術を適用する場合は、オフセット酸化膜をゲート材
料である例えばゲートポリサイド上に形成し、サイドウ
ォールをつけて、コンタクトをとるようにしている。こ
れは、高集積度のICをつくるために重要な技術であ
る。
【0006】しかし、このような工程に上記反射防止技
術を使おうとすると、ゲート材料成膜後、反射防止膜を
形成し、さらにSiO2 オフセット酸化膜を形成し、そ
の後パターン形成を行う必要があった。
【0007】
【発明が解決しようとする問題点】従来のセルフアライ
ンコンタクト技術、及びその問題点について更に図面を
参照して詳述すると、次のとおりである。
【0008】従来のセルフアラインコンタクト形成方法
を、図18ないし図25に示す。この従来技術は、半導
体基板1上にゲート酸化膜11、ゲート2、オフセット
酸化膜3から成るゲート構造についてセルフアラインコ
ンタクトを形成する場合である。従来技術にあっては、
シリコン基板1上に熱酸化等でゲート酸化膜11を形成
し(図18。符号12は素子分離用ロコスである)、ゲ
ート形成材料としてポリシリコン21とタングステンシ
リサイド等のシリコン化物22を形成していわゆるポリ
サイド構造とし(図19)、オフセット酸化膜形成用材
料3としてSiO2 等を成膜し(図20)、これをパタ
ーニングしてゲート2とオフセット酸化膜3を有する構
造を得、更に全面にCVDSiO2 等により絶縁膜4を
形成し(図22)、これを全面エッチバックしてサイド
ウォール5を形成し、イオン注入によりLDD領域形成
及びソースドレイン形成を行い、不純物拡散領域を形成
し、次に、SiO2 等の層間膜をCVD等により形成
し、更に接続を形成すべき部分が開口した図24のよう
な構造をレジスト工程等で形成してコンタクト領域を
得、配線7を形成して図25のようなセルフアラインコ
ンタクト構造を形成する。
【0009】上記のような従来技術に反射防止膜を適用
しようとすると、図26に示すように、ゲート形成用材
料21,22成膜後、反射防止膜30を形成し、その上
にオフセット酸化膜形成材料3を成膜するという工程を
とることが要せられる。よって、工程数が増えるという
問題があった。
【0010】
【発明の目的】本発明は、オフセット酸化膜を備えた半
導体装置について反射防止膜を形成する際、反射防止膜
形成のための特別な工程を増やすことを不要にして成膜
を1回ですませることができるなど、工程の省略あるい
は簡略化が可能であり、コスト低減等のメリットを得る
こともできるオフセット酸化膜を備えた半導体装置及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、基板
に設けたゲート上にオフセット酸化膜を備えた構造の側
壁にサイドウォールを形成してなる半導体装置におい
て、上記オフセット酸化膜は反射防止膜を兼ねるととも
に、SiOx (但し1≦x<2)から成ることを特徴と
する半導体装置であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0012】請求項2の発明は、基板に設けたゲート上
にオフセット酸化膜を備えた構造の側壁にサイドウォー
ルを形成してなる半導体装置において、上記オフセット
酸化膜は反射防止膜を兼ねるとともに、表面側がSiO
2 であり基板側がSiOx (但し1≦x<2)であるこ
とを特徴とする半導体装置であって、これにより上記目
的を達成するものである。
【0013】請求項3の発明は、基板に設けたゲート上
にオフセット酸化膜を備えた構造の側壁にサイドウォー
ルを形成してなるとともに、上記オフセット酸化膜は反
射防止膜を兼ねている半導体装置の製造方法において、
SiOx (但し1≦x<2)を成膜し、次にその表面の
みを酸化してSiO2 化することによってオフセット酸
化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【0014】本発明において、SiOx 膜は、反射防止
膜を兼ねたオフセット酸化膜として機能する。
【0015】用いるSiOx 膜は、反射防止機能を十分
にもたせるため、その反射屈折率と吸収屈折率につい
て、前掲の本出願人による特許出願の明細書、もしくは
前掲の報文にあるようにその最適値を設定するようにす
ることができる。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことながら、本発明は実施例に
より限定を受けるものではない。
【0017】実施例1 この実施例は、ポリサイド構造のゲートを有する半導体
装置について、本発明を適用した。
【0018】ここでは、素子分離領域12であるLOC
OSパターンを形成し、ゲート酸化によりゲート絶縁膜
11形成が終了した図1に示す基板1(ウェハ)に、ド
ープポリシリコン21を300Å形成し、次にタングス
テンシリサイド(W−Si)22を700Å形成とし、
図2の構造を得た。
【0019】上記構造上に、SiOx をオフセット酸化
膜材料31として、これをプラズマCVDで形成した。
ガス系はSiH4 とN2 O混合ガス系を用い、両者の流
量比は、4:1にした。成長温度は500℃とした。形
成膜厚は1600Åであり、この250nmでの屈折率
はn=2.0、k=0.82であった。
【0020】この構造を用いてこれをそのままプロセス
を進めていって、プロセス上あるいは電気的特性上何ら
問題はなかった。
【0021】即ち、パターニングを行って反射防止膜を
兼ねるオフセット酸化膜3を有する構造を得(図4)、
イオン注入後CVD−SiO2 等により絶縁膜4を全面
に形成して(図5)、エッチバックすることによりLD
D形成用サイドウォール5を形成し(図6)、LDDイ
オン注入後更に絶縁膜6を全面に形成して(図7)、コ
ンタクト部を形成し(図8)、セルフアラインコンタク
ト構造のゲート2を得た。
【0022】オフセット酸化膜3に反射防止機能がある
ので、その後のAl配線等の形成についても、問題のな
いパターニングを行うことができた。
【0023】本実施例では、1回で反射防止膜とオフセ
ット酸化膜を成膜したので、プロセスを簡略化でき、工
程時間やコストの面でも有益であった。
【0024】実施例2 上記した実施例1は、SiOx 膜3そのものをオフセッ
ト酸化膜として用いたが、この実施例2ではSiOx
いったん成膜し、表層のみ部分的に酸化して用いた。
【0025】即ち本実施例では、実施例1で形成した図
3に示す基板を、酸化炉にて酸化した。ここでは、表面
から1000Å酸化した。これは、スパッタオージェ分
析で確認をとった。これにより、オフセット酸化膜材料
31であるSiOx の表面が酸化され、SiO2 化した
図9の構造を得た。表面酸化部をクロスハッチングで示
す。
【0026】その後、これをそのままプロセスをすすめ
ていってプロセス上あるいは電気的特性上何ら問題はな
く、実施例1と同様の手段で、図10に示す良好な反射
防止機能を有するオフセット酸化膜3を備えた構造を得
ることができた。
【0027】実施例3 本実施例は、次の構成で行った。ゲート絶縁膜11及び
素子分離領域12を形成した基板1(図11)に、ポリ
Si21とWシリサイド22の各ゲート材料を形成し
(図12)、これをパターニングし(図13)、その
後、SiOx によりオフセット酸化膜3を全面に形成し
(図14)、エッチバックして図15のようにゲート2
をオフセット酸化膜3が囲う構造とし、その後絶縁膜6
を全面に形成して(図16)、エッチバックによりセル
フアラインコンタクトを形成するようにした(図1
7)。
【0028】本実施例によっても、実施例1と同様の反
射防止効果を得ることができた。また、実施例2に示す
ように、本例のSiOx 膜を表面酸化してSiO2 化し
て実施するようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、オフセット酸化膜を備
えた半導体装置について反射防止膜を形成する際、反射
防止膜形成のための特別な工程を増やすことを不要にし
て成膜を1回ですませることができ、工程の省略あるい
は簡略化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の工程を示す(1)。
【図2】実施例1の工程を示す(2)。
【図3】実施例1の工程を示す(3)。
【図4】実施例1の工程を示す(4)。
【図5】実施例1の工程を示す(5)。
【図6】実施例1の工程を示す(6)。
【図7】実施例1の工程を示す(7)。
【図8】実施例1の工程を示す(8)。
【図9】実施例2の工程を示す(1)。
【図10】実施例2の工程を示す(2)。
【図11】実施例3の工程を示す(1)。
【図12】実施例3の工程を示す(2)。
【図13】実施例3の工程を示す(3)。
【図14】実施例3の工程を示す(4)。
【図15】実施例3の工程を示す(5)。
【図16】実施例3の工程を示す(6)。
【図17】実施例3の工程を示す(7)。
【図18】従来例の工程を示す(1)。
【図19】従来例の工程を示す(2)。
【図20】従来例の工程を示す(3)。
【図21】従来例の工程を示す(4)。
【図22】従来例の工程を示す(5)。
【図23】従来例の工程を示す(6)。
【図24】従来例の工程を示す(7)。
【図25】従来例の工程を示す(8)。
【図26】従来技術の問題点を示す図である。
【符号の説明】
3 オフセット酸化膜(SiOx
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/316 H01L 21/027

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板に設けたゲート上にオフセット酸化膜
    を備えた構造の側壁にサイドウォールを形成してなる半
    導体装置において、 上記オフセット酸化膜は反射防止膜を兼ねるとともに、
    SiOx (但し1≦x<2)から成ることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】基板に設けたゲート上にオフセット酸化膜
    を備えた構造の側壁にサイドウォールを形成してなる半
    導体装置において、 上記オフセット酸化膜は反射防止膜を兼ねるとともに、
    表面側がSiO2 であり基板側がSiOx (但し1≦x
    <2)であることを特徴とする 半導体装置。
  3. 【請求項3】基板に設けたゲート上にオフセット酸化膜
    を備えた構造の側壁にサイドウォールを形成してなると
    ともに、上記オフセット酸化膜は反射防止膜を兼ねてい
    る半導体装置の製造方法において、 SiOx (但し1≦x<2)を成膜し、次にその表面の
    みを酸化してSiO2化することによってオフセット酸
    化膜を形成することを特徴とする 半導体装置の製造方
    法。
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